Mechanismus saturace v elektromagnetickém transformátoru proudu

Mechanismus saturace elektromagnetických  proudový transformátor souvisí především s magnetizační charakteristikou železného jádra. Podrobný úvod je následující:

1. Základní pracovní princip

Elektromagnetické proudové transformátory  pracují na principu elektromagnetické indukce. Převádějí velký proud na primární straně na malý proud na sekundární straně pomocí spojky železného jádra, která se používá pro měření, ochranu a další účely. Když primární proud I 1 prochází primárním vinutím, generuje střídavý magnetický tok Ø v železném jádru. Podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce E , která zase vytváří sekundární proud 2 se v sekundárním vinutí indukuje elektromotorická síla I2.

elektromagnetická indukce

2. Saturační mechanismus

Nelinearita magnetizační křivky: Vztah mezi hustotou magnetického toku B a intenzitou magnetického pole H železného jádra je reprezentován magnetizační křivkou (BH křivka). Za normálního provozu pracuje magnetický obvod proudového transformátoru v lineární oblasti, kde B a H mají lineární vztah. V tomto okamžiku si primární proud a sekundární proud udržují proporcionální vztah（ a~b ）. Když je však primární proud I 1 příliš velký, což způsobí, že síla magnetického pole H překročí bod nasycení železného jádra, B již neroste lineárně s H , ale má tendenci se saturovat ( b~S ). vztah Růst magnetického toku Ø se také zpomaluje, což má za následek, že sekundární indukovaná elektromotorická síla E 2 a sekundární proud I 2 nedokážou přesně odrážet změny primárního proudu I 1, což vede ke zkreslení tvaru vlny.

Vliv sekundární zátěže: Příliš velká sekundární zátěž zvýší sekundární proud I 2. Podle principu bilance magnetomotorické síly je vztah mezi primární magnetomotorickou silou N 1 , 1sekundární magnetomotorickou silou I 2N 2a budicí magnetomotorickou silou I m N N 1 = I 1 N 1 I 2 I 2 + I m N 1 (kde N 1 a N 2 jsou počty závitů primárního a sekundárního vinutí). Zvýšení sekundární zátěže vede ke zvýšení I_2 , , což zase zvyšuje budicí proud Im , což může způsobit že železné jádro vstoupí do nasyceného stavu.

Vliv frekvence proudu: U pevného transformátoru je hustota magnetického toku B_m železného jádra úměrná sekundárnímu napětí E 2 a nepřímo úměrná frekvenci proudu f podle vzorce B m = E _2 /(4,44*f 2*N *S) (kde S je plocha průřezu železného jádra). Když je aktuální frekvence příliš nízká, hustota magnetického toku B m železného jádra se pod určitým sekundárním napětím zvýší, což může způsobit nasycení železného jádra.

3. Klasifikace sytosti

Saturace v ustáleném stavu: Způsobená příliš velkým ustáleným symetrickým proudem při zkratech vedení. Když primární proud trvale překračuje jmenovitou hodnotu, železné jádro vstupuje do oblasti nasycení, což má za následek, že sekundární proud přesně neodráží primární proud.

Přechodová saturace: Přítomnost neperiodických složek ve zkratovém proudu a zbytkový magnetismus v železném jádru může způsobit, že proudový transformátor během přechodového procesu vstoupí do oblasti saturace. Přechodná saturace může nastat pouze během přechodného období a postupně zmizí, jak se přechodné složky rozloží.