Sättigungsmechanismus im elektromagnetischen Stromwandler

Der Sättigungsmechanismus des elektromagnetischen Stromtransformators hängt hauptsächlich mit den Magnetisierungseigenschaften des Eisenkerns zusammen. Die detaillierte Einführung lautet wie folgt:

1. Grundlegendes Funktionsprinzip

Elektromagnetische Stromwandler arbeiten nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Sie wandeln den großen Strom auf der Primärseite über eine Eisenkernkopplung in einen kleinen Strom auf der Sekundärseite um, der für Mess-, Schutz- und andere Zwecke verwendet wird. Wenn der Primärstrom I 1 durch die Primärwicklung fließt, erzeugt er im Eisenkern einen magnetischen Wechselfluss Ø. Gemäß dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion wird in der Sekundärwicklung eine elektromotorische Kraft 2 E induziert, die wiederum den Sekundärstrom I erzeugt2.

elektromagnetische Induktion

2. Sättigungsmechanismus

Nichtlinearität der Magnetisierungskurve: Der Zusammenhang zwischen der magnetischen Flussdichte B und der magnetischen Feldstärke H des Eisenkerns wird durch die Magnetisierungskurve (BH- Kurve) dargestellt. Im Normalbetrieb arbeitet der Magnetkreis des Stromwandlers im linearen Bereich, wobei B und H in einem linearen Verhältnis zueinander stehen. Zu diesem Zeitpunkt stehen der Primärstrom und der Sekundärstrom in einem proportionalen Verhältnis ( a ~ b ). Wenn jedoch der Primärstrom I 1 zu groß ist und die magnetische Feldstärke H den Sättigungspunkt des Eisenkerns überschreitet, steigt B nicht mehr linear mit H an , sondern tendiert zur Sättigung ( b~S- Beziehung). Das Wachstum des magnetischen Flusses Ø verlangsamt sich ebenfalls, was dazu führt, dass die sekundär induzierte elektromotorische Kraft E 2 und der Sekundärstrom I 2 die Änderungen im Primärstrom I nicht genau widerspiegeln 1, was zu einer Verzerrung der Wellenform führt.

Einfluss der Sekundärlast: Eine zu Sekundärlast erhöht den Sekundärstrom große Gemäß dem Prinzip des Gleichgewichts der magnetomotorischen Kräfte lautet die Beziehung zwischen der primären magnetomotorischen Kraft 2I. I 1 N 1, der sekundären magnetomotorischen Kraft 2I 2N und der magnetomotorischen Erregungskraft Im N 1 I N 1 = 1 I 2 N 2 + I m N 1 (wobei N 1 und N 2 die Anzahl der Windungen der Primär- bzw. Sekundärwicklung sind). Die Erhöhung der Sekundärlast führt zu einem Anstieg von I _2 , was wiederum den Erregerstrom I m erhöht und möglicherweise dazu führt, dass der Eisenkern in einen gesättigten Zustand übergeht.

Einfluss der Stromfrequenz: Bei einem festen Transformator ist die magnetische Flussdichte B_m des Eisenkerns proportional zur Sekundärspannung E 2 und umgekehrt proportional zur Stromfrequenz f , entsprechend der Formel B m = E _2 /(4,44*f 2*N *S) (wobei S die Querschnittsfläche des Eisenkerns ist). Wenn die Stromfrequenz zu niedrig ist, steigt die magnetische Flussdichte B m des Eisenkerns unter einer bestimmten Sekundärspannung an, was zu einer Sättigung des Eisenkerns führen kann.

3. Klassifizierung der Sättigung

Steady-State-Sättigung: Wird durch einen zu großen stationären symmetrischen Strom bei Leitungskurzschlüssen verursacht. Wenn der Primärstrom kontinuierlich den Nennwert überschreitet, gerät der Eisenkern in den Sättigungsbereich, was dazu führt, dass der Sekundärstrom den Primärstrom nicht mehr genau widerspiegelt.

Transiente Sättigung: Das Vorhandensein nichtperiodischer Komponenten im Kurzschlussstrom und der Restmagnetismus im Eisenkern können dazu führen, dass der Stromwandler während des Transientenvorgangs in den Sättigungsbereich gerät. Eine vorübergehende Sättigung kann nur während des Übergangszeitraums auftreten und verschwindet allmählich, wenn die Übergangskomponenten abklingen.