Mecanismo de saturación en el transformador de corriente electromagnética

El mecanismo de saturación del transformador de corriente electromagnética se relaciona principalmente con las características de magnetización del núcleo de hierro. La introducción detallada es la siguiente:

1. Principio de trabajo básico

Los transformadores de corriente electromagnética funcionan según el principio de inducción electromagnética. Convierten la corriente grande en el lado primario en una pequeña corriente en el lado secundario a través del acoplamiento del núcleo de hierro, que se utiliza para medir, protección y otros fines. Cuando la corriente primaria I 1 pasa a través del devanado primario, genera un flujo magnético alterno Ø en el núcleo de hierro. Según la ley de inducción electromagnética de Faraday, se induce una fuerza electromotriz 2 E en el devanado secundario, que a su vez produce la corriente secundaria i2.

inducción electromagnética

2. Mecanismo de saturación

No linealidad de la curva de magnetización: la relación entre la densidad de flujo magnético B y la intensidad del campo magnético H del núcleo de hierro está representada por la curva de magnetización (curva BH ). Durante el funcionamiento normal, el circuito magnético del transformador de corriente funciona en la región lineal, donde B y H tienen una relación lineal. En este momento, la corriente primaria y la corriente secundaria mantienen una relación proporcional ( a~b ). Sin embargo, cuando la corriente primaria I 1 es demasiado grande, lo que hace que la intensidad del campo magnético H exceda el punto de saturación del núcleo de hierro, B ya no aumenta linealmente con H sino que tiende a saturarse ( relación b~S ). El crecimiento del flujo magnético Ø también se ralentiza, lo que da como resultado que la fuerza electromotriz inducida secundaria E 2 y la corriente secundaria I 2 no reflejen con precisión los cambios en la corriente primaria I 1, lo que lleva a una distorsión de la forma de onda.

Influencia de la carga secundaria: una carga secundaria excesivamente grande aumentará la corriente secundaria Según el principio de equilibrio de fuerzas magnetomotriz, la relación entre la fuerza magnetomotriz primaria 2I. I 1 N 1, la fuerza magnetomotriz secundaria I 2N 2y la fuerza magnetomotriz de excitación I m N 1 es I 1 N 1 = I 2 N 2 + I m N 1 (donde N 1 y N 2 son el número de vueltas de los devanados primario y secundario, respectivamente). El aumento de carga secundaria conduce a un aumento de la I _2 , lo que a su vez aumenta la corriente de excitación Im , lo que puede provocar que el núcleo de hierro entre en un estado saturado.

Influencia de la frecuencia de corriente: Para un transformador fijo, la densidad de flujo magnético B_m del núcleo de hierro es proporcional al voltaje secundario E 2 e inversamente proporcional a la frecuencia de corriente f , siguiendo la fórmula B m = E _2 /(4.44*f*N 2*S) (donde S es el área de la sección transversal del núcleo de hierro). Cuando la frecuencia de la corriente es demasiado baja, la densidad de flujo magnético B m del núcleo de hierro aumentará bajo un cierto voltaje secundario, lo que puede provocar que el núcleo de hierro se sature.

3. Clasificación de la saturación

Saturación en estado estacionario: causada por una corriente simétrica en estado estacionario excesivamente grande durante cortocircuitos de línea. Cuando la corriente primaria excede continuamente el valor nominal, el núcleo de hierro ingresa a la región de saturación, lo que hace que la corriente secundaria no refleje con precisión la corriente primaria.

Saturación transitoria: la presencia de componentes no periódicos en la corriente de cortocircuito y el magnetismo residual en el núcleo de hierro pueden hacer que el transformador de corriente entre en la región de saturación durante el proceso transitorio. La saturación transitoria sólo puede ocurrir durante el período transitorio y desaparecerá gradualmente a medida que los componentes transitorios decaigan.