Mehanizem nasičenja v elektromagnetnem tokovnem transformatorju

Mehanizem nasičenja elektromagnetnega  tokovni transformator je v glavnem povezan z magnetizacijskimi značilnostmi železnega jedra. Podroben uvod je naslednji:

1. Osnovno načelo delovanja

Elektromagnetno Tokovni transformatorji  delujejo na principu elektromagnetne indukcije. Pretvorijo velik tok na primarni strani v majhen tok na sekundarni strani prek sklopke z železnim jedrom, ki se uporablja za merjenje, zaščito in druge namene. Ko primarni tok I 1 teče skozi primarno navitje, ustvari izmenični magnetni pretok Ø v železnem jedru. V skladu s Faradayevim zakonom elektromagnetne indukcije se v sekundarnem navitju inducira elektromotorna sila E 2 , ki nato proizvede sekundarni tok I2.

elektromagnetna indukcija

2. Mehanizem nasičenja

Nelinearnost krivulje magnetizacije: razmerje med gostoto magnetnega pretoka B in jakostjo magnetnega polja H železnega jedra predstavlja krivulja magnetizacije ( krivulja BH). Med normalnim delovanjem deluje magnetno vezje tokovnega transformatorja v linearnem območju, kjer imata B in H linearno razmerje. V tem času primarni tok in sekundarni tok ohranjata sorazmerno razmerje ( a~b ). Ko pa je primarni tok I 1 prevelik, zaradi česar magnetna poljska jakost H preseže točko nasičenosti železnega jedra, B ne narašča več linearno s H , ampak teži k nasičenju ( b~S ). razmerje Rast magnetnega pretoka Ø se prav tako upočasni, kar povzroči, da sekundarna inducirana elektromotorna sila E 2 in sekundarni tok I 2 ne odražata natančno sprememb primarnega toka I 1, kar povzroči popačenje valovne oblike.

Vpliv sekundarne obremenitve: Prevelika sekundarna obremenitev bo povečala sekundarni tok I 2. V skladu z načelom ravnotežja magnetomotornih sil je razmerje med primarno magnetomotorno silo I 1 N 1, sekundarno magnetomotorno silo I 2N 2in vzbujevalno magnetomotorno silo I m N 1 = I 1 N 1 I 2 N 2 + I m N 1 (kjer sta N 1 in N 2 število ovojev primarnega oziroma sekundarnega navitja). Povečanje sekundarne obremenitve povzroči povečanje I _2 , kar posledično poveča vzbujalni tok I m , kar lahko povzroči, da železno jedro preide v nasičeno stanje.

Vpliv trenutne frekvence: Pri fiksnem transformatorju je gostota magnetnega pretoka B_m železnega jedra sorazmerna s sekundarno napetostjo E 2 in obratno sorazmerna s tokovno frekvenco f , po formuli B m = E _2 /(4,44*f 2*N *S) (kjer je S površina prečnega prereza železnega jedra). Ko je trenutna frekvenca prenizka, se bo gostota magnetnega pretoka B m železnega jedra pod določeno sekundarno napetostjo povečala, kar lahko povzroči nasičenje železnega jedra.

3. Razvrstitev nasičenosti

Nasičenost v stanju dinamičnega ravnovesja: Povzroča ga pretirano velik simetrični tok v stanju dinamičnega ravnovesja med kratkimi stiki na liniji. Ko primarni tok nenehno presega nazivno vrednost, vstopi železno jedro v območje nasičenosti, kar povzroči, da sekundarni tok ne odraža natančno primarnega toka.

Prehodna nasičenost: Prisotnost neperiodičnih komponent v kratkostičnem toku in preostali magnetizem v železnem jedru lahko povzroči, da tokovni transformator vstopi v območje nasičenja med prehodnim procesom. Prehodna nasičenost se lahko pojavi samo v prehodnem obdobju in bo postopoma izginila, ko se prehodne komponente razpadejo.