שנאי זרם (CT) הוא שנאי המודד את הזרם של מעגל אחר. הוא מחובר למד זרם (A בתרשים) במעגל שלו כדי לבצע מדידה זו. מדידת זרם מתח גבוה ישירות תדרוש הכנסת מכשירי מדידה לתחנה מעגל מדוד - קושי מיותר שיגרום למטה לזרם המיועד נמדד. כמו כן, החום שנוצר בציוד המדידה מהזרם הגבוה יכול לתת קריאות שווא. מדידת זרם בעקיפין עם CT היא הרבה יותר מעשית.
יחסי שנאי ומתח נוכחיים
ניתן להבין טוב יותר את הפונקציה של שנאי זרם (CT) על ידי השוואתו לשנאי המתח הנפוץ יותר (VT). נזכיר שבשנאי מתח, זרם חילופין במעגל אחד מגדיר שדה מגנטי מתחלף בסליל במעגל. הסליל נכרך סביב ליבת ברזל, המפזרת את השדה המגנטי, כמעט ללא פגיעה, לסליל אחר במעגל אחר, ללא מקור כוח.
לעומת זאת, ההבדל של ה- CT הוא שלמעגל עם הכוח יש, למעשה, לולאה אחת. המעגל המופעל עובר דרך ליבת הברזל רק פעם אחת. CT הוא אפוא שנאי מגביר.
נוסחאות CT ו- VT
כזכור, ניתן לקשר בין הזרם ומספר הסיבובים בסלילים ב- VT כ:
i_1N_1 = i_2N_2
הסיבה לכך היא עבור סליל (סולנואיד):
B = \ mu Ni
כאשר mu כאן פירושו קבוע החדירות המגנטית. עוצמה מועטה של B הולכת לאיבוד מסליל אחד למשנהו עם ליבת ברזל טובה, ולכן משוואות B לשני הסלילים שוות למעשה, ומעניקות לנו את הקשר הראשון.
עם זאת, נ1 = 1 עבור הראשי במקרה של השנאי הנוכחי. האם קו החשמל היחיד למעשה שווה ערך לולאה אחת? האם המשוואה האחרונה מפחיתה ל- i1 = אני2 נ2? לא, מכיוון שהוא התבסס על משוואות סולנואיד. עבור נ1 = 1, הנוסחה הבאה מתאימה יותר:
B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}
כאשר r הוא המרחק של מרכז החוט לנקודה בה B נמדד או נחוש (ליבת הברזל, במקרה השנאי). כך:
\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2
אני1 הוא, אם כן, רק פרופורציונלי לערך הנמדד מד זרם i2, הפחתת מדידת הזרם להמרה פשוטה.
שימושים נפוצים בשנאי
התפקיד המרכזי האחד של CT הוא לקבוע את הזרם במעגל. זה שימושי במיוחד לניטור קווי מתח גבוה ברחבי רשת החשמל. שימוש נוסף בכל מקום ב- CT הוא במוני חשמל ביתיים. CT משולב עם מד כדי למדוד איזה שימוש חשמלי לחייב את הלקוח.
בטיחות מכשירים חשמליים
פונקציה נוספת של CT היא הגנה על ציוד מדידה רגיש. על ידי הגדלת מספר הפיתולים (המשניים), N2, ניתן להפוך את הזרם ב- CT להרבה יותר קטן מהזרם במעגל הראשוני הנמדד. במילים אחרות, כמו N2 עולה, אני2 הולך למטה.
זה רלוונטי מכיוון שזרם גבוה מייצר חום שעלול לפגוע בציוד מדידה רגיש, כמו הנגד במד זרם. צמצום i2 מגן על המד זרם. זה גם מונע מחום לזרוק את דיוק המדידה.
ממסרי כוח מגן
CTs, המותקנים בדרך כלל בבית מיוחד המיועד לכינוי ארון CT, מגנים גם על הקווים העיקריים של רשת החשמל. ממסר זרם יתר הוא סוג של ממסר מגן (מתג) המניע מפסק אם זרם מתח גבוה עולה על ערך מוגדר קבוע מראש. ממסרי זרם יתר משתמשים ב- CT למדידת הזרם, מכיוון שלא ניתן היה למדוד ישירות את הזרם של קו מתח גבוה.