Mekanisme for metning i elektromagnetisk strømtransformator

Metningsmekanismen for elektromagnetisk  strømtransformator er hovedsakelig relatert til magnetiseringsegenskapene til jernkjernen. Den detaljerte introduksjonen er som følger:

1. Grunnleggende arbeidsprinsipp

Elektromagnetisk strømtransformatorer  fungerer basert på prinsippet om elektromagnetisk induksjon. De konverterer den store strømmen på primærsiden til en liten strøm på sekundærsiden gjennom jernkjernekobling, som brukes til måling, beskyttelse og andre formål. Når primærstrømmen I 1 går gjennom primærviklingen, genererer den en vekslende magnetisk fluks Ø i jernkjernen. I følge Faradays lov om elektromagnetisk induksjon induseres en elektromotorisk kraft E 2 i sekundærviklingen, som igjen produserer sekundærstrømmen I2.

elektromagnetisk induksjon

2. Metningsmekanisme

Ikke-linearitet til magnetiseringskurven: Forholdet mellom den magnetiske flukstettheten B og den magnetiske feltstyrken H til jernkjernen er representert av magnetiseringskurven (BH- kurven). Under normal drift fungerer den magnetiske kretsen til strømtransformatoren i det lineære området, hvor B og H har et lineært forhold. På dette tidspunktet opprettholder primærstrømmen og sekundærstrømmen et proporsjonalt forhold ( a~b ). Men når primærstrømmen I 1 er for stor, noe som får magnetfeltstyrken H til å overskride metningspunktet til jernkjernen, øker B ikke lenger lineært med H , men har en tendens til å mettes ( b~S -forhold). Veksten av magnetisk fluks Ø bremses også, noe som resulterer i at den sekundære induserte elektromotoriske kraften E 2 og sekundærstrømmen I 2 ikke reflekterer nøyaktig endringer i primærstrømmen I 1, noe som fører til bølgeformforvrengning.

Påvirkning av sekundær belastning: En for stor sekundær belastning vil øke sekundærstrømmen I 2. I henhold til prinsippet om magnetomotorisk kraftbalanse er forholdet mellom den primære magnetomotoriske kraften I 1 N 1, den sekundære magnetomotoriske kraften I 2N 2, og den magnetomotoriske eksitasjonskraften I m N 1 = I 1 N 1 I 2 N 2 + I m N 1 (hvor N 1 og N 2 er antall omdreininger til henholdsvis primær- og sekundærviklingene). Økningen i sekundær belastning fører til en økning i I _2 , som igjen øker eksitasjonsstrømmen I m , som potensielt kan føre til at jernkjernen går inn i en mettet tilstand.

Påvirkning av strømfrekvens: For en fast transformator er den magnetiske flukstettheten B_m til jernkjernen proporsjonal med sekundærspenningen E 2 og omvendt proporsjonal med strømfrekvensen f , etter formelen B m = E _2 /(4.44*f*N 2*S) (der S er tverrsnittsarealet til jernkjernen). Når strømfrekvensen er for lav, vil den magnetiske flukstettheten B m til jernkjernen øke under en viss sekundærspenning, noe som kan føre til at jernkjernen blir mettet.

3. Klassifisering av metning

Steady-State Saturation: Forårsaket av en for stor steady-state symmetrisk strøm under linjekortslutninger. Når primærstrømmen kontinuerlig overstiger nominell verdi, går jernkjernen inn i metningsområdet, noe som resulterer i at sekundærstrømmen ikke reflekterer primærstrømmen nøyaktig.

Transient metning: Tilstedeværelsen av ikke-periodiske komponenter i kortslutningsstrømmen og restmagnetisme i jernkjernen kan føre til at strømtransformatoren går inn i metningsområdet under den transiente prosessen. Forbigående metning kan bare forekomme i den forbigående perioden og vil gradvis forsvinne etter hvert som de forbigående komponentene forfaller.