Biến dòng, Biến trở

Biến dòng và biến trở khác nhau thể nào?

1. Biến trở là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động (Potentiometer/Rheostat)

1.1 Biến trở là gì?

Biến trở (tiếng Anh: potentiometer – pot, hoặc rheostat) là linh kiện điện trở có giá trị thay đổi được. Nhờ điều chỉnh điện trở, biến trở giúp chia áp/điều chỉnh dòng – điện áp để kiểm soát hoạt động của mạch điện (âm lượng, độ sáng, tốc độ, ngưỡng kích…).

• Potentiometer (3 chân): dùng như bộ chia áp (hai điện trở thay đổi theo vị trí con chạy).

• Rheostat (2 chân): dùng nối tiếp tải để thay đổi dòng.

Ký hiệu trên sơ đồ:

• Potentiometer: điện trở có con chạy (wiper) nối ra chân thứ ba.

• Rheostat: điện trở với hai chân (một cố định + chân con chạy).

• 

1.2 Cấu tạo biến trở

Một biến trở điển hình gồm:

• Dải điện trở (resistive track): vật liệu có điện trở suất lớn.

• Con chạy (wiper): tiếp điểm trượt dọc dải điện trở → thay đổi chiều dài phần mạch → đổi giá trị $R$.

• Cụm trục xoay/ cần gạt/ trượt: điều khiển vị trí con chạy.

• Ba chân ngõ ra: hai chân ở hai đầu dải điện trở, chân giữa là con chạy (với rheostat chỉ dùng 2 chân).

Vật liệu dải điện trở (ảnh hưởng độ bền – độ ồn – độ chính xác):

• Carbon (biến trở than): phổ biến, rẻ, độ chính xác vừa, ồn hơn khi xoay.

• Wirewound (dây cuốn – Nichrome): chịu công suất cao, rất bền, nhưng độ phân giải không mịn.

• Conductive plastic (nhựa dẫn): độ mượt, ồn thấp, hay dùng audio cao cấp.

• Cermet: ổn định, chính xác, giá cao hơn, tuổi thọ phụ thuộc môi trường.

1.3 Nguyên lý hoạt động của biến trở

Khi xoay/đẩy con chạy trên dải điện trở:

• Phần điện trở từ đầu A → wiper (A–W) tăng/giảm theo vị trí.

• Phần W → B thay đổi bù trừ (A–W + W–B ≈ điện trở tổng A–B).

• Ở chế độ potentiometer 3 chân: điện áp tại wiper là tín hiệu chia áp (theo tuyến tính hoặc log – taper).

• Ở chế độ rheostat 2 chân: tổng R nối tiếp tải thay đổi → dòng tải đổi theo Định luật Ohm.

Lưu ý taper:

• Linear (B): thay đổi đều theo góc xoay – phù hợp điều khiển chung, đo lường.

• Log/Audio (A): cảm nhận âm lượng mượt hơn theo tai người – dùng cho volume.

1.4 Các loại biến trở (phân loại nhanh, chuẩn SEO)

• Theo cơ cấu:

  • Xoay (rotary), trượt (slide), nút vặn trimmer (VR/trimpot), đa vòng (multi-turn) cho tinh chỉnh.

• Theo vật liệu: Carbon, wirewound, conductive plastic, cermet.

• Theo cách dùng: Potentiometer 3 chân (chia áp), rheostat 2 chân (điều chỉnh dòng).

• Theo công suất/ứng dụng: mini trimmer trên PCB, pot công suất (wirewound) cho tải lớn.

1.5 Cách đọc giá trị & thông số biến trở

• Giá trị điện trở (Ω): in trực tiếp hoặc dạng mã số:

  • 103 = 10 kΩ, 502 = 5 kΩ, 504 = 500 kΩ…

• Công suất (W): 0.1W, 0.25W, 0.5W, 1W… (chọn ≥ công suất tiêu tán thực tế).

• Taper (đặc tuyến): A = Audio/Log, B = Linear (lưu ý một số thị trường ký hiệu ngược).

• Dung sai: ±5%, ±10%…

• Chân: A – W – B (trung tâm thường là Wiper).

1.6 Ứng dụng thực tế của biến trở

• Điều chỉnh âm lượng (volume), tone: dùng pot Audio (A/log), nhiễu xoay thấp (conductive plastic/cermet).

• Dim 0–10V/điều khiển tín hiệu: dùng pot 10 kΩ tạo setpoint 0–10 V vào AI PLC/driver LED.

• Hiệu chỉnh (calibration): dùng trimmer đặt ngưỡng, offset, gain trong mạch đo.

• Tải công suất/điện trở thay đổi: dùng rheostat wirewound (công suất cao).

• Tạm thay thế nguồn tín hiệu 4–20 mA/0–10 V: pot + bộ chuyển đổi (transmitter) để mô phỏng nhanh.

⚠️ An toàn & lưu ý kỹ thuật

• Không nối potentiometer thường trực tiếp nối tiếp lưới 220V để dim đèn: cần mạch dim chuyên dụng (triac/driver dimmable) điều khiển bằng pot; với LED 0–10V dùng driver hỗ trợ 0–10V/PWM, pot chỉ tạo tín hiệu điều khiển.

• Chọn công suất biến trở ≥ công suất tiêu tán; tránh quá nhiệt.

• Biến trở không tạo cách ly; nếu cần an toàn, dùng biến áp/optocoupler.

2. Biến dòng là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động (Current Transformer – CT)

1.1 Biến dòng là gì?

Biến dòng (tiếng Anh: Current Transformer – CT) là thiết bị dùng để chuyển đổi dòng điện lớn ở mạch lực thành dòng điện nhỏ chuẩn (thường 5A hoặc 1A) để đồng hồ đo, rơ-le bảo vệ, PLC/SCADA có thể đọc an toàn và chính xác. CT còn cách ly điện giữa mạch công suất và mạch đo lường, giảm rủi ro cho thiết bị và người vận hành.
Ví dụ: CT 600/5A sẽ biến đổi 600A ở sơ cấp thành 5A ở thứ cấp; nếu dòng sơ cấp là 300A thì dòng thứ cấp xấp xỉ 2,5A.

2.2 Cấu tạo biến dòng (Cấu tạo máy biến dòng)

Một Current Transformer tiêu chuẩn thường gồm:

• Dòng điện sơ cấp (Primary conductor/Primary winding): thanh dẫn hoặc dây cáp đi xuyên lõi (thường 1 vòng).

• Cuộn dây thứ cấp (Secondary winding): nhiều vòng dây quấn trên lõi từ, cho ra dòng 1A/5A tỉ lệ với dòng sơ cấp.

• Lõi từ (Magnetic core): thép kỹ thuật điện/ferit dạng vòng (toroid) hoặc mở chốt (split-core) để dễ lắp đặt.

• Đầu cực S1–S2 & cầu đấu ngắn mạch: nối tới đồng hồ/rơ-le; có thanh shorting để an toàn khi bảo trì.

• (Tùy model) Vỏ cách điện, tem thông số: tỷ số (ví dụ 400/5A), cấp chính xác (Class 1.0, 0.5, 5P10), burden (VA), tiêu chuẩn (IEC 60044-1/IEC 61869).

2.3 Nguyên lý hoạt động của biến dòng

CT hoạt động theo hiện tượng cảm ứng điện từ:

1. Dòng AC đi qua sơ cấp tạo từ thông biến thiên trong lõi từ.

2. Từ thông cảm ứng điện áp trên cuộn thứ cấp, sinh ra dòng thứ cấp tỉ lệ với dòng sơ cấp khi có tải (burden).

Quan hệ tỉ số (xấp xỉ, lý tưởng):

Is​Ip​​≈Np​Ns​​

Trong đó $I_p$ là dòng sơ cấp, $I_s$ là dòng thứ cấp, $N_p$/$N_s$ là số vòng dây sơ/thứ cấp (CT thường Np rất nhỏ, Ns lớn).

Đặc điểm vận hành quan trọng:

• Không để hở mạch cuộn thứ cấp khi sơ cấp có dòng: điện áp thứ cấp có thể tăng rất cao, nguy hiểm và gây bão hòa lõi.

• CT làm việc tuyến tính trong vùng chưa bão hòa lõi; chọn đúng burden (VA) và cấp chính xác để giữ sai số thấp.

• Có thể kết hợp bộ chuyển đổi để xuất 0–10V hoặc 4–20mA vào PLC/SCADA.

2.4 Ứng dụng của biến dòng (Current Transformer – CT)

Dưới đây là các ứng dụng tiêu biểu của biến dòng trong công nghiệp, tòa nhà và điện lực. Mỗi mục có ví dụ ngắn để bạn hình dung nhanh.

Đo lường & giám sát dòng điện

• Cấp tín hiệu 1A/5A cho ampe kế, đồng hồ đa năng, công tơ.

• Sub-metering theo khu vực/máy để kiểm soát tiêu thụ.
  👉 Ví dụ: CT 600/5A gắn trên thanh cái tổng, đưa dòng 5A về đồng hồ đo năng lượng.

Bảo vệ hệ thống điện

• Cấp dòng cho rơ-le bảo vệ quá dòng/quá tải/ngắn mạch (pCT: 5P10, 10P10…).

• Bảo vệ chạm đất/dòng rò với ZCT (Zero-sequence CT).

• Bảo vệ so lệch (Differential) cho MBA, máy phát, thanh cái.
  👉 Ví dụ: pCT 1000/5A – 5P10 nuôi rơ-le bảo vệ máy biến áp 1,6MVA.

Tự động hóa & điều khiển (PLC/SCADA/BMS)

• Chuyển đổi sang 0–10V/4–20mA/Modbus để đưa về PLC, SCADA, BMS.

• Kích báo động, cắt tải (load shedding), giới hạn dòng, điều độ theo ca.
  👉 Ví dụ: CT 300/5A + transmitter 4–20mA gửi dữ liệu dòng về SCADA dây chuyền.

Quản lý năng lượng (EMS) & tối ưu chi phí

• Theo dõi điểm đỉnh (peak demand), biểu đồ phụ tải, tìm thiết bị ngốn điện.

• Làm cơ sở ESCO/ISO 50001, tối ưu vận hành chiller, bơm, quạt.
  👉 Ví dụ: CT ở từng tủ khu vực giúp giảm công suất đỉnh 10–15%.

Công tơ doanh thu (Revenue Metering)

• Dùng CT chính xác cao (Class 0.2S/0.5S) cho đo đếm thương mại.
  👉 Ví dụ: CT 800/5A Class 0.5S cho nhánh thuê văn phòng tính tiền điện.

Điều khiển bù công suất phản kháng (PFC)

• CT đo dòng/lệch pha để điều khiển tụ bù, nâng cosφ.
  👉 Ví dụ: CT đặt trên pha L1 của tủ bù, controller đóng cắt cấp tụ tự động.

Giám sát động cơ & bảo trì dự đoán

• Theo dõi chạy non tải/quá tải/kẹt rôto, MCSA phát hiện sớm bất thường.
  👉 Ví dụ: đặt ngưỡng cảnh báo khi dòng vượt 110% định mức trong 30s.

Trung tâm dữ liệu & hạ tầng tòa nhà

• Branch-circuit monitoring trên PDU/MCCB để cân pha, chống quá tải nhánh.
  👉 Ví dụ: CT kẹp dạng split-core cho từng nhánh rack IT.

Năng lượng tái tạo & hòa đồng bộ

• Giám sát dòng chiều về lưới ở PV, gió, hỗ trợ hòa đồng bộ máy phát.
  👉 Ví dụ: CT trên mỗi string inverter để phát hiện fault/không cân dòng.

Kiểm tra – thử nghiệm – tạm thời

• CT kẹp (clamp/split-core) đo nhanh không cần cắt điện; tạm cấp tín hiệu thay thiết bị hỏng (kèm bộ chuyển đổi).
  👉 Ví dụ: thay tạm cảm biến dòng 4–20mA bằng pot + transmitter nhận dòng từ CT.

Mẹo chọn CT đúng ứng dụng (rất quan trọng)

• Đo lường: chọn MCT – Class 1.0/0.5, burden (VA) phù hợp đồng hồ/đường dây.

• Bảo vệ: chọn pCT – Class 5P10/10P10, đúng dải sự cố & rơ-le.

• ZCT: cho phát hiện rò/chạm đất (thứ tự không).

• Cơ khí: chọn ID/khay khớp cáp/busbar; split-core khi không muốn ngắt mạch.

• An toàn: không để hở mạch thứ cấp khi sơ cấp có dòng; dùng cầu đấu shorting khi bảo trì.

3. So sánh biến dòng (Current Transformer – CT) và biến trở (Potentiometer/Rheostat)

Khi nào chọn cái biến dòng, khi nào chọn biến trở?

• Cần đo/giám sát dòng lớn, bảo vệ thiết bị, đưa tín hiệu về đồng hồ/PLC/SCADA → chọn biến dòng CT (ví dụ 600/5A, Class 1.0, burden 5 VA).

• Cần điều chỉnh mức tín hiệu, đặt setpoint 0–10 V, chỉnh âm lượng/tuning mạch → chọn biến trở/potentiometer (ví dụ pot B10k cho 0–10 V; rheostat wirewound cho tải thử).

Ví dụ nhanh

• Tủ điện nhà máy: CT 1000/5A – 5P10 cấp dòng cho rơ-le quá dòng; thêm transmitter 4–20 mA về SCADA.

• Driver đèn 0–10 V: pot B10k làm bộ chia áp tạo tín hiệu điều khiển độ sáng (không hạ áp lưới trực tiếp).

Gợi ý: Nếu bạn cung cấp thông số dòng cực đại (A), kích thước cáp/busbar (ID/khay) và thiết bị nhận (đồng hồ/rơ-le/PLC), mình sẽ đề xuất model CT phù hợp; còn với biến trở, mình gợi ý giá trị Ω, taper, công suất & sơ đồ đấu chuẩn ngay.

4. So sánh ứng dụng giữa biến dòng (Current Transformer – CT) và biến trở (Potentiometer/Rheostat)

Dưới đây là bảng so sánh ứng dụng giữa biến dòng (Current Transformer – CT) và biến trở (Potentiometer/Rheostat)—ngắn gọn, dễ tra cứu. so sánh ứng dụng

Chọn nhanh theo mục đích

• Cần đo/giám sát dòng lớn, bảo vệ hệ thống, đưa dữ liệu về PLC/SCADA → dùng biến dòng CT (MCT cho đo lường, pCT cho bảo vệ, ZCT cho rò).

• Cần đặt giá trị điều khiển/chiết áp tín hiệu, chỉnh âm lượng/độ sáng/tốc độ → dùng biến trở (pot 3 chân chia áp; rheostat 2 chân hạn dòng).

Ví dụ điển hình

• Nhà máy: CT 800/5A – 5P10 nuôi rơ-le bảo vệ máy biến áp; thêm transmitter 4–20 mA gửi SCADA.

• Tòa nhà/đèn 0–10 V: Pot B10k làm setpoint 0–10 V cho driver dimmable/AI PLC (không dim trực tiếp lưới).

• Bảo trì: CT kẹp đo nhanh dòng MCCB; rheostat wirewound 100 Ω–50 W làm tải giả trong phòng lab.

Lưu ý an toàn (cực quan trọng)

• CT: không để hở mạch thứ cấp khi sơ cấp có dòng; chọn đúng burden (VA), class.

• Biến trở: chọn công suất (W) đủ; không dùng pot nhỏ nối trực tiếp lưới 220 V để dim—hãy dùng driver/dimmer chuyên dụng và để pot làm tín hiệu điều khiển.