Mättnadsmekanism i elektromagnetisk strömtransformator

Mättnadsmekanismen för elektromagnetisk  strömtransformator är huvudsakligen relaterad till magnetiseringsegenskaperna hos järnkärnan. Den detaljerade introduktionen är som följer:

1. Grundläggande arbetsprincip

Elektromagnetisk strömtransformatorer  fungerar baserat på principen om elektromagnetisk induktion. De omvandlar den stora strömmen på primärsidan till en liten ström på sekundärsidan genom järnkärnkoppling, som används för mätning, skydd och andra ändamål. När primärströmmen I 1 passerar genom primärlindningen genererar den ett alternerande magnetiskt flöde Ø i järnkärnan. Enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion induceras en elektromotorisk kraft E 2 i sekundärlindningen, som i sin tur producerar sekundärströmmen I2.

elektromagnetisk induktion

2. Mättnadsmekanism

Icke-linjäritet hos magnetiseringskurvan: Förhållandet mellan den magnetiska flödestätheten B och den magnetiska fältstyrkan H hos järnkärnan representeras av magnetiseringskurvan (BH- kurvan). Under normal drift fungerar strömtransformatorns magnetiska krets i det linjära området, där B och H har ett linjärt förhållande. Vid denna tidpunkt upprätthåller primärströmmen och sekundärströmmen ett proportionellt förhållande ( a~b ). Men när primärströmmen I 1 är för stor, vilket gör att magnetfältsstyrkan H överskrider mättnadspunkten för järnkärnan, ökar B inte längre linjärt med H utan tenderar att mättas ( b~S- förhållandet). Tillväxten av magnetiskt flöde Ø saktar också ner, vilket resulterar i att den sekundärt inducerade elektromotoriska kraften E 2 och sekundärström I 2 misslyckas med att korrekt reflektera förändringar i primärströmmen I 1, vilket leder till vågformsdistorsion.

Inverkan av sekundär belastning: En alltför stor sekundär belastning kommer att öka sekundärströmmen I 2. Enligt principen för magnetomotorisk kraftbalans är förhållandet mellan den primära magnetomotoriska kraften = 1 där 1IN + 2I 2m N ( och 1 N är 1 , den sekundära magnetomotoriska kraften I N, och den magnetomotoriska excitationskraften I m N I N 1 N 2 IN 2 antalet varv av 1 primär- respektive 1 sekundärlindningarna ) 2 . Ökningen av sekundär belastning leder till en ökning av I _2 , vilket i sin tur ökar excitationsströmmen I m , vilket potentiellt kan orsaka att järnkärnan går in i ett mättat tillstånd.

Strömfrekvensens inverkan: För en fast transformator är den magnetiska flödestätheten B_m för järnkärnan proportionell mot sekundärspänningen E 2 och omvänt proportionell mot strömfrekvensen f , enligt formeln B m = E _2 /(4.44*f*N 2*S) (där S är tvärsnittsarean för järnkärnan). När strömfrekvensen är för låg kommer den magnetiska flödestätheten B m hos järnkärnan att öka under en viss sekundär spänning, vilket kan göra att järnkärnan mättas.

3. Klassificering av mättnad

Steady-state saturation: Orsakas av en alltför stor stationär symmetrisk ström under ledningskortslutningar. När primärströmmen kontinuerligt överstiger märkvärdet, går järnkärnan in i mättnadsområdet, vilket resulterar i att sekundärströmmen inte korrekt reflekterar primärströmmen.

Transient saturation: Närvaron av icke-periodiska komponenter i kortslutningsströmmen och restmagnetism i järnkärnan kan göra att strömtransformatorn går in i mättnadsområdet under den transienta processen. Övergående mättnad kan bara inträffa under den övergående perioden och kommer gradvis att försvinna när de övergående komponenterna sönderfaller.