Meccanismo di saturazione nel trasformatore di corrente elettromagnetico

Il meccanismo di saturazione dell'elettromagnetismo  il trasformatore di corrente è principalmente legato alle caratteristiche di magnetizzazione del nucleo di ferro. L'introduzione dettagliata è la seguente:

1. Principio di funzionamento fondamentale

Elettromagnetico i trasformatori di corrente  funzionano secondo il principio dell'induzione elettromagnetica. Convertono la grande corrente sul lato primario in una piccola corrente sul lato secondario attraverso l'accoppiamento con nucleo di ferro, utilizzato per la misurazione, la protezione e altri scopi. Quando la corrente primaria I 1 passa attraverso l'avvolgimento primario, genera un flusso magnetico alternato Ø nel nucleo di ferro. Secondo la legge di induzione elettromagnetica di Faraday, E , che a sua volta produce la corrente secondaria 2 nell'avvolgimento secondario viene indotta una forza elettromotrice I2.

induzione elettromagnetica

2. Meccanismo di saturazione

Non linearità della curva di magnetizzazione: la relazione tra la densità del flusso magnetico B e l'intensità del campo magnetico H del nucleo di ferro è rappresentata dalla curva di magnetizzazione (curva BH ). Durante il normale funzionamento, il circuito magnetico del trasformatore di corrente funziona nella regione lineare, dove B e H hanno una relazione lineare. In questo momento, la corrente primaria e la corrente secondaria mantengono una relazione proporzionale（ a~b ）. Tuttavia, quando la corrente primaria I 1 è troppo grande, facendo sì che l'intensità del campo magnetico H superi il punto di saturazione del nucleo di ferro, B non aumenta più linearmente con H ma tende a saturarsi ( b~S ). relazione Anche la crescita del flusso magnetico Ø rallenta, con il risultato che la forza elettromotrice indotta secondaria E 2 e la corrente secondaria I 2 non riescono a riflettere accuratamente i cambiamenti nella corrente primaria I 1, portando a una distorsione della forma d'onda.

Influenza del carico secondario: un carico secondario eccessivamente grande aumenterà la corrente secondaria I 2. Secondo il principio dell'equilibrio della forza magnetomotrice, la relazione tra la forza magnetomotrice primaria I 1 N 1, la forza magnetomotrice secondaria I 2N 2, e la forza magnetomotrice di eccitazione I m N 1 è I 1 N 1 = I 2 N 2 + I m N 1 (dove N 1 e N 2 sono rispettivamente il numero di spire degli avvolgimenti primario e secondario). L'aumento del carico secondario porta ad un aumento di I _2 , che a sua volta aumenta la corrente di eccitazione I m , facendo potenzialmente entrare il nucleo di ferro in uno stato saturo.

Influenza della frequenza della corrente: Per un trasformatore fisso, la densità del flusso magnetico B_m del nucleo di ferro è proporzionale alla tensione secondaria E 2 e inversamente proporzionale alla frequenza della corrente f , seguendo la formula B m = E _2 /(4,44* 2f*N *S) (dove S è l'area della sezione trasversale del nucleo di ferro). Quando la frequenza della corrente è troppo bassa, la densità del flusso magnetico B m del nucleo di ferro aumenterà sotto una certa tensione secondaria, il che potrebbe causare la saturazione del nucleo di ferro.

3. Classificazione della saturazione

Saturazione di stato stazionario: causata da una corrente simmetrica di stato stazionario eccessivamente grande durante i cortocircuiti di linea. Quando la corrente primaria supera costantemente il valore nominale, il nucleo di ferro entra nella regione di saturazione, con il risultato che la corrente secondaria non riesce a riflettere accuratamente la corrente primaria.

Saturazione transitoria: la presenza di componenti non periodici nella corrente di cortocircuito e di magnetismo residuo nel nucleo di ferro può far sì che il trasformatore di corrente entri nella regione di saturazione durante il processo transitorio. La saturazione transitoria può verificarsi solo durante il periodo transitorio e scomparirà gradualmente man mano che i componenti transitori decadono.