Mekanisme Saturasi pada Transformator Arus Elektromagnetik

Mekanisme saturasi elektromagnetik  transformator arus terutama terkait dengan karakteristik magnetisasi inti besi. Pengenalan rinci adalah sebagai berikut:

1. Prinsip Kerja Dasar

Elektromagnetik transformator arus  beroperasi berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Mereka mengubah arus besar di sisi primer menjadi arus kecil di sisi sekunder melalui kopling inti besi, yang digunakan untuk pengukuran, perlindungan, dan keperluan lainnya. Ketika arus primer I 1 melewati belitan primer, menghasilkan fluks magnet bolak-balik Ø pada inti besi. Menurut hukum induksi elektromagnetik Faraday, gaya gerak listrik E 2 diinduksi pada belitan sekunder, yang selanjutnya menghasilkan arus sekunder I.2.

induksi elektromagnetik

2. Mekanisme Saturasi

Non-linieritas Kurva Magnetisasi: Hubungan antara kerapatan fluks magnet B dan kuat medan magnet H inti besi diwakili oleh kurva magnetisasi ( kurva BH). Selama operasi normal, rangkaian magnet transformator arus bekerja pada daerah linier, dimana B dan H mempunyai hubungan linier. Pada saat ini, arus primer dan arus sekunder mempertahankan hubungan proporsional（ a~b ）. Namun bila arus primer I 1 terlalu besar sehingga menyebabkan kuat medan magnet H melebihi titik jenuh inti besi, B tidak lagi meningkat secara linier dengan H tetapi cenderung jenuh（ b~S ）. hubungan Pertumbuhan fluks magnet Ø juga melambat, mengakibatkan gaya gerak listrik induksi sekunder E 2 dan arus sekunder I 2 gagal mencerminkan secara akurat perubahan arus primer I 1, yang menyebabkan distorsi bentuk gelombang.

Pengaruh Beban Sekunder: Beban sekunder yang terlalu besar akan meningkatkan arus sekunder I 2. Menurut prinsip keseimbangan gaya gerak magnet, hubungan antara gaya gerak magnet primer I 1 N 1, gaya gerak magnet sekunder I 2N 2, dan gaya gerak magnet eksitasi I m N 1 adalah I 1 N 1 = I 2 N 2 + I m N 1 (di mana N 1 dan N 2 masing-masing adalah jumlah belitan belitan primer dan sekunder). Peningkatan beban sekunder menyebabkan peningkatan I _2 , yang pada gilirannya meningkatkan arus eksitasi I m , berpotensi menyebabkan inti besi memasuki keadaan jenuh.

Pengaruh Frekuensi Arus: Untuk trafo tetap, rapat fluks magnet B_m inti besi sebanding dengan tegangan sekunder E 2 dan berbanding terbalik dengan frekuensi arus f , mengikuti rumus B m = E _2 /(4.44*f*N 2*S) (dimana S adalah luas penampang inti besi). Ketika frekuensi arus terlalu rendah, kerapatan fluks magnet B m inti besi akan meningkat pada tegangan sekunder tertentu, yang dapat menyebabkan inti besi jenuh.

3. Klasifikasi Saturasi

Saturasi Keadaan Tunak: Disebabkan oleh arus simetris keadaan tunak yang terlalu besar selama hubung singkat saluran. Ketika arus primer terus menerus melebihi nilai pengenal, inti besi memasuki daerah jenuh, mengakibatkan arus sekunder gagal mencerminkan arus primer secara akurat.

Saturasi Transien: Adanya komponen non-periodik pada arus hubung singkat dan sisa magnet pada inti besi dapat menyebabkan trafo arus memasuki daerah jenuh selama proses transien. Saturasi transien hanya dapat terjadi selama periode transien dan secara bertahap akan hilang seiring dengan peluruhan komponen transien.