נושא :מדוע אסור לפתוח משנה זרם
בס"ד , יום שישי 16 יולי 2021
מהו משנה זרם
משנה זרם הינו אביזר מדידה שתפקידו להפחית את הזרם הממשי הזורם במוליך מסוים באופן יחסי לזרם נמוך יותר אשר ייצג את הזרם הנמדד באופן יחסי לצורך מדידה (באותו יחס לאותו תחום מדידה) וניתן למצוא אותו כמעט בכל לוח תעשייתי.
הכרת דרך פעולת המשנה זרם
למשנה זרם יש ליפוף ייעודי אחד והוא בצד המשני והמוליך בצד הראשוני (תלוי במספר המעברים) המרכזי עובר באמצע הליבה שמרכיבה את הליפוף המשני ועל כן המוליך הנושא את הזרם הינו הליפוף הראשוני.
תמונה מספר 1 : שרטוט עקרוני משנה זרם
על מנת להסביר את הרעיון הכללי נשתמש בעיקרון משוואות מקסוואל ספציפית בחוק אמפר (כן אותו אמפר של יחידות הזרם) , על מוליך הנושא זרם נוצר שטף מגנטי אם נרצה וללא קשר נוכל לגלות את כיוון השדה על פי כלל יד ימין (אגודל לכיוון הזרם וה4 האצבעות יראו את כיוון השדה).
השטף המגנטי ייצור כוח אלקטרומניע בליבת שנאי המדידה כתוצאה משטף המגנטי בלולאה סגורה (לולאת מדידה הכוללת משנה זרם הינה לולאה סגורה) ייווצר זרם בצידו המשני של משנה הזרם דבר אשר יגרום לשטף מנוגד לשטף הראשוני ובשל הבדלי השטפים ייווצר זרם קטן מאוד המוגדר כזרם מיגנוט של משנה הזרם.
- חשוב לדעת כי זרם המיגנוט יהיה לינארי כל עוד אנחנו בתחום עקומת המיגנוט והיא תלויה בסוג חומר הליבה ,עובי מוליכי הליבה ,גודלה ועוד
IS=IP*NP/NS+IM
נתונים
IS = זרם המדידה בצד המשני.
IP = הזרם הזורם בצד הראשוני.
NP = מספר הכריכות בצד הראשוני.
NS = מספר הכריכות בצד המשני.
IM = זרם מגנוט ליבת השנאי
RL = התנגדות מעגל הזרם
- לצורך פישוט הדוגמה נזניח את זרם המיגנוט
נניח זרם ראשוני של 50 אמפר מספר כריכות של 80 (400/5A) ונניח כי התנגדות מעגל מדידת הזרם הינו 0.6 אום .
IS=IP*NP/NS = 50*1/80=0.625A
בצד המשני יימדד זרם של 0.625 אמפר
ומפל המתח על הדקי מעגל המדידה יהיה
VS=IS*RL=0.625*0.6=0.375V
ניתן לראות כי כאשר משנה הזרם סוגר מעגל דרך מכשיר המדידה ניתן לראות את המתח הקטן אשר נמדד על פניו .
מה קורה כאשר נפתח המעגל המשני של משנה הזרם נפתח ?
כאשר אנחנו פותחים את המעגל המשני של משנה הזרם למעשה הפכנו את משנה הזרם לשנאי מעלה מתח , בעת הפתיחה גדלה בצורה משמעותית צפיפות השטף המגנטי בליבת השנאי בצד המשני ובשל כך גדל המתח המושרה בצד המשני כי כבר אין את הזרם בצד המשני שיתנגד לו וימנע את עליית המתח בצד המשני , והתוצאה כמובן בלתי נמנעת של מתח גבוה מאוד בצידו המשני וגרימה של הרס משנה הזרם .
לצורך המחשה נשתמש בדוגמה
אנחנו עובדים ברשת של 230 וולט והיחס זהה לדוגמה הקודמת 80 יחס כריכות בצד משני
לכן המתח שיהיה לנו
VS= VP*NS/NP=230*80/1=18,400V
VS= מתח בצידו המשני כאשר המעגל פתוח.
VP = מתח בצידו הראשוני.
NS = ליפוף בצידו המשני.
NP = ליפוף בצידו הראשוני.
ראינו כי בשל העובדה שמספר הליפופים בצידו המשני גבוה הדבר יגרום להתפתחות מתח מאוד גבוה בצידו המשני שיגרום לחימום הליבה עד כדי כך שתגרום לפריצה של הבידוד בין שכבות הליפופים.
בשל סיבה זו אסור להשאיר משנה זרם פתוח ואם במקרה נדרש לפתוח על מנת להחליף משנה זרם אנחנו נבצע קצר בין הדקי משנה הזרם , קצר בצידו המשני של משנה הזרם אינו יגרום לדבר בצידו הראשוני ואינו יכול להשפיע על צידו הראשוני רק העומס יוכל להשפיע על צידו הראשוני.
תמונה מספר 2: מהדקי קצר + מיקומם בשרטוט
ובשל כך נגיע לסיבה שצריך להאריק את שנאי הזרם בצידו המשני
- נדרש להאריק את משנה הזרם למנוע מתח צף(מתח שאינו מיוחס לאדמה) בצד המשני .
- על מנת לגרום להגנות במעגל לפעול במקרה של פריצת בבידוד משנה הזרם בין צידו הראשוני למשני.
בהצלחה