Cơ chế bão hòa trong máy biến dòng điện từ

Cơ chế bão hòa điện từ  máy biến dòng chủ yếu liên quan đến đặc tính từ hóa của lõi sắt. Phần giới thiệu chi tiết như sau:

1. Nguyên tắc làm việc cơ bản

Điện từ Máy biến dòng điện  hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Chúng chuyển đổi dòng điện lớn ở phía sơ cấp thành dòng điện nhỏ ở phía thứ cấp thông qua khớp nối lõi sắt, được sử dụng để đo lường, bảo vệ và các mục đích khác. Khi dòng điện sơ cấp I 1 đi qua cuộn sơ cấp sẽ tạo ra từ thông xoay chiều Ø trong lõi sắt. Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, một suất điện động E 2 được sinh ra trong cuộn thứ cấp, từ đó tạo ra dòng điện thứ cấp I2.

cảm ứng điện từ

2. Cơ chế bão hòa

Tính phi tuyến tính của đường cong từ hóa: Mối quan hệ giữa mật độ từ thông B và cường độ từ trường H của lõi sắt được biểu diễn bằng đường cong từ hóa ( đường cong BH). Trong quá trình hoạt động bình thường, mạch từ của máy biến dòng làm việc trong vùng tuyến tính, trong đó B và H có quan hệ tuyến tính. Tại thời điểm này, dòng điện sơ cấp và dòng điện thứ cấp duy trì mối quan hệ tỷ lệ ( a ~ b ). Tuy nhiên, khi dòng điện sơ cấp I 1 quá lớn làm cho cường độ từ trường H vượt quá điểm bão hòa của lõi sắt thì B không còn tăng tuyến tính với H mà có xu hướng bão hòa ( quan hệ b~S ). Sự tăng trưởng của từ thông Ø cũng chậm lại, dẫn đến suất điện động cảm ứng thứ cấp E 2 và dòng điện thứ cấp I 2 không phản ánh chính xác sự thay đổi của dòng điện sơ cấp I 1, dẫn đến méo dạng sóng.

Ảnh hưởng của tải thứ cấp: Tải thứ cấp quá lớn sẽ làm tăng dòng điện thứ I. 2cấp Theo nguyên lý cân bằng lực từ, mối quan hệ giữa lực từ động sơ cấp I 1 N 1, sức từ động thứ cấp I 2N 2và lực từ động kích thích I m N 1 là I 1 N 1 = I 2 N 2 + I m N 1 (trong đó N 1 và N 2 lần lượt là số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp). Tải thứ cấp tăng dẫn đến tăng I _2 , từ đó làm tăng dòng điện kích thích Im , có khả năng khiến lõi sắt đi vào trạng thái bão hòa.

Ảnh hưởng của tần số dòng điện: Đối với máy biến áp cố định, mật độ từ thông B_m của lõi sắt tỉ lệ thuận với điện áp thứ cấp E 2 và tỉ lệ nghịch với tần số dòng điện f , theo công thức B m = E _2 /(4,44*f* 2N *S) (trong đó S là diện tích tiết diện của lõi sắt). Khi tần số dòng điện quá thấp, mật độ từ thông của Bm lõi sắt sẽ tăng lên dưới một điện áp thứ cấp nhất định, có thể khiến lõi sắt bão hòa.

3. Phân loại độ bão hòa

Bão hòa trạng thái ổn định: Gây ra bởi dòng điện đối xứng ở trạng thái ổn định quá lớn trong thời gian ngắn mạch đường dây. Khi dòng điện sơ cấp liên tục vượt quá giá trị định mức, lõi sắt sẽ đi vào vùng bão hòa, dẫn đến dòng điện thứ cấp không phản ánh chính xác dòng điện sơ cấp.

Bão hòa nhất thời: Sự hiện diện của các thành phần không định kỳ trong dòng điện ngắn mạch và từ tính dư trong lõi sắt có thể khiến máy biến dòng đi vào vùng bão hòa trong quá trình quá độ. Bão hòa nhất thời chỉ có thể xảy ra trong thời gian nhất thời và sẽ dần dần biến mất khi các thành phần nhất thời phân rã.