Tại Sao VT Không Thể Bị Short & CT Không Thể Bị Mở? Giải Thích

Chúng ta đều biết rằng biến áp điện áp (VT) không bao giờ được hoạt động trong trạng thái ngắn mạch, trong khi biến áp dòng điện (CT) không bao giờ được hoạt động trong trạng thái mở mạch. Ngắn mạch VT hoặc mở mạch CT sẽ gây hư hỏng biến áp hoặc tạo ra các điều kiện nguy hiểm.

Từ góc độ lý thuyết, cả VT và CT đều là biến áp; sự khác biệt nằm ở các thông số mà chúng được thiết kế để đo lường. Vậy tại sao, mặc dù cơ bản là cùng một loại thiết bị, một loại bị cấm hoạt động trong trạng thái ngắn mạch trong khi loại kia không thể hoạt động trong trạng thái mở mạch?

Trong quá trình hoạt động bình thường, cuộn thứ cấp của VT hoạt động gần như trong trạng thái mở mạch với trở kháng tải rất cao (ZL). Nếu mạch thứ cấp ngắn mạch, ZL giảm gần như về không, gây ra dòng điện ngắn mạch lớn chảy qua. Điều này có thể phá hủy thiết bị thứ cấp và tạo ra rủi ro an toàn nghiêm trọng. Để bảo vệ chống lại điều này, VT có thể được trang bị cầu chì trên phía thứ cấp để ngăn ngừa hư hỏng do ngắn mạch. Khi có thể, cầu chì cũng nên được lắp đặt trên phía sơ cấp để bảo vệ hệ thống điện áp cao khỏi các lỗi trong cuộn sơ cấp hoặc kết nối của VT.

Ngược lại, CT hoạt động với trở kháng rất thấp (ZL) trên phía thứ cấp, thực tế trong trạng thái ngắn mạch trong quá trình hoạt động bình thường. Lưu lượng từ trường do dòng điện thứ cấp tạo ra đối nghịch và triệt tiêu lưu lượng từ trường từ dòng điện sơ cấp, dẫn đến dòng điện kích thích ròng rất nhỏ và lưu lượng từ trường lõi tối thiểu. Do đó, điện thế cảm ứng (EMF) trong cuộn thứ cấp thường chỉ vài chục volt.

Tuy nhiên, nếu mạch thứ cấp mở, dòng điện thứ cấp giảm xuống không, loại bỏ hiệu ứng triệt từ này. Dòng điện sơ cấp, không thay đổi (vì ε1 vẫn giữ nguyên), trở thành hoàn toàn dòng điện kích thích, gây ra sự tăng đột biến trong lưu lượng từ trường Φ. Lõi nhanh chóng bão hòa. Với số vòng cuộn thứ cấp nhiều, điều này dẫn đến điện thế rất cao (có thể lên tới vài nghìn volt) giữa các đầu cuối thứ cấp mở. Điều này có thể làm hỏng cách điện và tạo ra rủi ro nghiêm trọng cho nhân viên. Do đó, việc mở mạch thứ cấp trên CT là tuyệt đối bị cấm.

Cả VT và CT đều là biến áp về nguyên tắc—VT được thiết kế để biến đổi điện áp, trong khi CT biến đổi dòng điện. Vậy tại sao CT không thể hoạt động trong trạng thái mở mạch trong khi VT không thể hoạt động trong trạng thái ngắn mạch?

Trong quá trình hoạt động bình thường, EMF cảm ứng ε1 và ε2 cơ bản giữ nguyên. VT được kết nối song song với mạch, hoạt động ở điện áp cao và dòng điện rất thấp. Dòng điện thứ cấp cũng cực kỳ nhỏ, gần như bằng không, tạo thành trạng thái cân bằng với trở kháng vô cùng lớn của mạch mở. Nếu mạch thứ cấp ngắn mạch, ε2 giữ nguyên, buộc dòng điện thứ cấp tăng đột biến, làm cháy cuộn thứ cấp.

Tương tự, với CT được kết nối nối tiếp với mạch, nó hoạt động ở dòng điện cao và điện áp rất thấp. Điện áp thứ cấp gần như bằng không trong điều kiện bình thường, tạo thành trạng thái cân bằng với trở kháng gần như bằng không (ngắn mạch). Nếu mạch thứ cấp mở, dòng điện thứ cấp sụp đổ về không, và toàn bộ dòng điện sơ cấp trở thành dòng điện kích thích. Điều này gây ra sự tăng đột biến trong lưu lượng từ trường, đẩy lõi vào tình trạng bão hòa sâu và có thể phá hủy biến áp.

Do đó, mặc dù cả hai đều là biến áp, nhưng các ứng dụng khác nhau dẫn đến các hạn chế hoạt động hoàn toàn khác nhau.