1ـ مشكلة التشبع في محولات التيار
معلوم أن التيار الكهربائي المتردد مصاحب دائما بفيض مغناطيسى متردد يتناسب طرديا معه ، وبالتالي كلما زاد التيار زاد الفيض، و مشكلة التشبع تحدث مع الزيادة الكبيرة فى قيمة التيار(عند حدوث العطل)، يتسبب ذلك في نشوء فيض عالي جدا لا يستطيع القلب الحديدي تحمله فيحدث له ما يسمى التشبع (Saturation).
والقلب الحديدي فى هذه الحالة يشبه طريق كبير يمر فيه عدد من السيارات، لكن الطريق له قدرة استيعابية محددة فإذا زاد عدد السيارات به فإن المرور حتما سيتوقف ونقول أن الطريق قد تشبع،وهذا تماما ما يحدث فى القلب الحديدي حيث يتسبب التشبع فى توقف زيادة الفيض العالي، وبالتالي تثبت قيمة الفيض على قيمة معينة ثابتة (حد التشبع) (تذكر أن التيار المتولد بالحث في الجانب الثانوى يتناسب طرديا مع معدل تغير الفيض، بمعنى أن "معدل التغير" فى الفيض أصبح صغيرا d fi/dt)، وبالتالي لا ينشأ أي تيار فى الملف الثانوي( يصل تقريبا إلى الصفر). وشكل هذا التيار يظهر بصورة واضحة فى الشـكل التالي.
 |
| مقارنة تيار الثانوي فى حالتى التشبع وعدم التشبع |
لاحظ فى الشكل وجود مركبة DC Component وهى أحد العوامل الأساسية فى تشوه قيمة تيار الثانوي مقارنة بتيار الابتدائي، وتتوقف قيمتها على لحظة حدوث العطل وعلى قيمة R ،X للدائرة بينما تتوقف مدة بقائها على قيمة الــ R ،X فقط.
لاحظ أيضا أن الاختلاف فى القيمة بسبب Saturation،وبالتالي لا نتوقع اداءا سليما لجهاز الحماية مهما كانت دقته ما لم يتم حل هذه المشكلة (الشكل أعلاه يمثل مقارنة بين تيارى الثانوي في وجود وفى عدم وجود الــ Saturation ،وليس مقارنة بين تيارى الابتدائي و الثانوي).
2ـ مشكلة فتح دائرة الثانوي فى محول التيار
عند ترك طرفي الــ CT مفتوحين فسيتولد جهد عالى جدا بينهما يمكن أن يتسبب في حرق الجهاز، أو إصابة الإنسان المتعامل معه. والسبب في ظهور هذه المشكلة يمكن شرحه بطريقتين.
الطريقة الأولى بصورة مبسطة وهى أن الــ CT هو عبارة عن Current Source ،وهذا يعنى نظريا أنه يمرر تياره (مثلا 5A) بقيمة ثابتة في الـدائرة الخارجية مهما كانت قيمة الــ Impedance التي يراها، وما يساعده على تحقيق ذلك أن الجهد الداخلى له يزيد بزيادة المعاوقة حتى يحافظ على ثبات قيمة التيار(وهذا هو معنى source Current) فإذا طبقنا هذا الكلام على حالة الــ Secondary CT المفتوح، فإن الـ CT سيحاول دفع 5A في الدائرة الخارجية، وبما أن الدائرة مفتوحة فسيحاول دفع 5A في مقاومة قيمتها لا نهائية، وبالتالي سيتولد على طرفيه جهد لا نهائي(عمليا سيولد جهدا عاليا جدا وينتهى به الأمر أن يحرق نفسه ومن حوله).
ويمكن تفسير ذلك بطريقة ثانية، فالفيض المغناطيسي Φm الذى يمر بالقلب الحديدي ويقطع ملفات الثانوي وينشأ فيها 1-emf عالية جدا بسبب العدد الكبير للفات. وفى الحالة الطبيعية حين يكون لدينا حمل متصل على الثانوي ولدينا تيارا في الثانوي فإن هذا تيار الثانوي سيولد mmf معاكسة، وينشأ 2-emf معاكسة لــ 1-emf السابقة، وبالتالي لا يرتفع الجهد كثيرا.
لكن عندما تكون الدائرة مفتوحة فلن تنشأ أى mmf مضادة ولن تظهر الــ 2-emf العكسية الذى ذكرناها،و بالتالي يظهر جهد عالي على أطراف المحول، وهذا الجهد العالي يمثل خطورة ليس فقط على المحول وإنما على الأشخاص المتعاملين مع هذه المحولات فى حالة صيانتها مثلا .
ولذا فإن كان من الضروري أن يتم نزع جهاز الوقاية من الجانب الثانوي لمحول التيار لأي سبب من الأسباب، فإنه يلزم أن يستبدل الجهاز بـ Short Circuit على أطراف الثانوي للمحول، وبالتالي يظل هناك تيار فى الثانوي و تظل هناك mmf معاوقة لتلك الناتجة عن الفيض الناشئ بسبب تيار الابتدائي، فلا يرتفع الجهد على أطراف محول التيار.