Kyllästysmekanismi sähkömagneettisessa virtamuuntajassa

Sähkömagneettisen kyllästysmekanismi  virtamuuntaja liittyy pääasiassa rautasydämen magnetointiominaisuuksiin. Yksityiskohtainen esittely on seuraava:

1. Perustoimintaperiaate

Sähkömagneettinen virtamuuntajat  toimivat sähkömagneettisen induktion periaatteella. Ne muuntavat ensiöpuolen suuren virran toisiopuolen pieneksi virraksi rautasydänkytkennän kautta, jota käytetään mittaukseen, suojaamiseen ja muihin tarkoituksiin. Kun ensiövirta I 1 kulkee ensiökäämin läpi, se tuottaa vaihtuvan magneettivuon Ø rautasydämeen. Faradayn sähkömagneettisen induktion lain mukaan E , joka puolestaan ​​tuottaa toisiovirran 2 toisiokäämiin indusoituu sähkömotorinen voima I2.

sähkömagneettinen induktio

2. Kyllästysmekanismi

Magnetointikäyrän epälineaarisuus: Magneettivuon tiheyden B ja rautasydämen magneettikentän voimakkuuden H välinen suhde esitetään magnetointikäyrällä (BH- käyrä). Normaalikäytössä virtamuuntajan magneettipiiri toimii lineaarisella alueella, jossa B:llä ja H:lla on lineaarinen suhde. Tällä hetkellä ensiövirta ja toisiovirta ylläpitävät suhteellista suhdetta ( a~b ). Kuitenkin, kun ensiövirta I 1 on liian suuri, jolloin magneettikentän voimakkuus H ylittää rautasydämen kyllästyspisteen, B ei enää kasva lineaarisesti H:n kanssa , vaan sillä on taipumus kyllästyä ( b~S- suhde). Magneettivuon Ø kasvu myös hidastuu, mikä johtaa siihen, että toisioindusoitu sähkömoottorivoima E 2 ja toisiovirta I 2 eivät heijasta tarkasti primäärivirran I muutoksia 1, mikä johtaa aaltomuodon vääristymiseen.

Toisiokuorman vaikutus: Liian suuri toisiokuorma lisää toisiovirtaa I 2. Magnetomotorisen voiman tasapainon periaatteen mukaan ensisijaisen magnetomotorisen voiman I 1 N 1, toissijaisen magnetomotorisen voiman I 2N 2ja magnetomotorisen magnetomotorisen voiman I m N välinen suhde 1 on I 1 N 1 = I 2 N 2 + I m N 1 (jossa N 1 ja N 2 ovat vastaavasti ensiökäämien kierrosten lukumäärä). Toisiokuorman kasvu johtaa I_2 : n kasvuun , mikä puolestaan ​​lisää viritysvirtaa I m , mikä saattaa aiheuttaa rautasydämen siirtymisen kyllästyneeseen tilaan.

Virtaajuuden vaikutus: Kiinteässä muuntajassa rautasydämen magneettivuon tiheys B_m on verrannollinen toisiojännitteeseen E 2 ja kääntäen verrannollinen virran taajuuteen f noudattaen kaavaa B m = E _2 /(4,44*f* 2N *S) (jossa S on rautasydämen poikkipinta-ala). Kun virtataajuus on liian alhainen, rautasydämen magneettivuon tiheys .Bm kasvaa tietyssä toisiojännitteessä, mikä voi aiheuttaa rautasydämen kyllästymisen

3. Kyllästymisen luokitus

Vakaan tilan kyllästyminen: Syynä on liian suuri vakaan tilan symmetrinen virta linjaoikosulkujen aikana. Kun ensiövirta ylittää jatkuvasti nimellisarvon, rautasydän tulee kyllästysalueelle, jolloin toisiovirta ei heijasta tarkasti ensiövirtaa.

Ohimenevä kyllästyminen: Ei-jaksollisten komponenttien läsnäolo oikosulkuvirrassa ja jäännösmagnetismi rautasydämessä voivat saada virtamuuntajan joutumaan kyllästysalueelle transienttiprosessin aikana. Ohimenevää kyllästymistä voi esiintyä vain ohimenevän ajanjakson aikana ja se häviää vähitellen ohimenevien komponenttien vaimeneessa.