กลไกความอิ่มตัวของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าแม่เหล็กไฟฟ้า

กลไกการอิ่มตัวของแม่เหล็กไฟฟ้า  หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับลักษณะการดึงดูดของแกนเหล็ก การแนะนำโดยละเอียดมีดังนี้:

1. หลักการทำงานขั้นพื้นฐาน

แม่เหล็กไฟฟ้า หม้อแปลงกระแส  ทำงานตามหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า โดยแปลงกระแสขนาดใหญ่ที่ด้านปฐมภูมิให้เป็นกระแสเล็กที่ด้านทุติยภูมิผ่านการคัปปลิ้งแกนเหล็ก ซึ่งใช้สำหรับการวัด การป้องกัน และวัตถุประสงค์อื่น ๆ เมื่อกระแสปฐมภูมิ I 1 ผ่านขดลวดปฐมภูมิ จะทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กสลับ Ø ในแกนเหล็ก ตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ แรงเคลื่อนไฟฟ้า E 2 จะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดในขดลวดทุติยภูมิ ซึ่งจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าทุติยภูมิ I2.

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

2. กลไกความอิ่มตัว

ความไม่เชิงเส้นของเส้นโค้งสนามแม่เหล็ก: ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก B และความแรงของสนามแม่เหล็ก H ของแกนเหล็กแสดงด้วยเส้นโค้งสนามแม่เหล็ก ( เส้นโค้ง BH) ในระหว่างการทำงานปกติ วงจรแม่เหล็กของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าจะทำงานในพื้นที่เชิงเส้น โดยที่ B และ H มีความสัมพันธ์เชิงเส้น ในเวลานี้ กระแสหลักและกระแสทุติยภูมิรักษาความสัมพันธ์ตามสัดส่วน ( a~b ) อย่างไรก็ตาม เมื่อกระแสปฐมภูมิ I 1 มีขนาดใหญ่เกินไป ส่งผลให้ความแรงของสนามแม่เหล็ก H เกินจุดอิ่มตัวของแกนเหล็ก B จะไม่เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงกับ H อีกต่อไป แต่มีแนวโน้มที่จะอิ่มตัว ( ความสัมพันธ์ b~S ) การเติบโตของฟลักซ์แม่เหล็ก Ø ก็ช้าลงเช่นกัน ส่งผลให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำทุติยภูมิ E 2 และกระแสทุติยภูมิ I 2 ไม่สามารถสะท้อนการเปลี่ยนแปลงในกระแสปฐมภูมิ I ได้อย่างแม่นยำ 1ซึ่งนำไปสู่การบิดเบือนรูปคลื่น

อิทธิพลของโหลดทุติยภูมิ: ทุติยภูมิที่มีขนาดใหญ่เกินไปจะเพิ่มกระแสทุติยภูมิ I 2โหลด ตามหลักการของความสมดุลของแรงแม่เหล็ก ความสัมพันธ์ระหว่างแรงแม่เหล็กหลัก I 1 N 1แรงแม่เหล็กรอง I 2N 2และแรงกระตุ้นแม่เหล็ก I m N 1 คือ I 1 N 1 = I 2 N 2 + I m N 1 (โดยที่ N 1 และ N 2 คือจำนวนรอบของขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิ ตามลำดับ) การเพิ่มขึ้นของภาระรองทำให้ I _2 เพิ่มขึ้น ซึ่งจะเพิ่มกระแสกระตุ้น I ม อาจทำให้แกนเหล็กเข้าสู่สถานะอิ่มตัว

อิทธิพลของความถี่กระแส: สำหรับหม้อแปลงแบบคงที่ ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก B_m ของแกนเหล็กจะเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิ E 2 และแปรผกผันกับความถี่กระแส f ตามสูตร B m = E _2 /(4.44*f*N 2*S) (โดยที่ S คือพื้นที่หน้าตัดของแกนเหล็ก) เมื่อความถี่กระแสต่ำเกินไป ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก B m ของแกนเหล็กจะเพิ่มขึ้นภายใต้แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิที่แน่นอน ซึ่งอาจทำให้แกนเหล็กอิ่มตัวได้

3. การจำแนกประเภทของความอิ่มตัว

ความอิ่มตัวของสถานะคงตัว: เกิดจากกระแสสมมาตรในสถานะคงตัวที่มีขนาดใหญ่เกินไปในระหว่างการลัดวงจรของสาย เมื่อกระแสหลักเกินค่าที่กำหนดอย่างต่อเนื่อง แกนเหล็กจะเข้าสู่บริเวณความอิ่มตัว ส่งผลให้กระแสทุติยภูมิไม่สามารถสะท้อนกระแสปฐมภูมิได้อย่างแม่นยำ

ความอิ่มตัวชั่วคราว: การมีอยู่ของส่วนประกอบที่ไม่ใช่คาบในกระแสลัดวงจรและแม่เหล็กตกค้างในแกนเหล็กอาจทำให้หม้อแปลงกระแสเข้าสู่บริเวณอิ่มตัวในระหว่างกระบวนการชั่วคราว ความอิ่มตัวของสีชั่วคราวอาจเกิดขึ้นเฉพาะในช่วงเวลาชั่วคราวเท่านั้น และจะค่อยๆ หายไปเมื่อส่วนประกอบชั่วคราวสลายตัว