Mécanisme de saturation dans le transformateur de courant électromagnétique

Le mécanisme de saturation du transformateur de courant électromagnétique est principalement lié aux caractéristiques de magnétisation du noyau de fer. L'introduction détaillée est la suivante:

1. Principe de travail de base

Les transformateurs de courant électromagnétique fonctionnent sur la base du principe de l'induction électromagnétique. Ils convertissent le grand courant du côté primaire en un petit courant du côté secondaire par le couplage du noyau de fer, qui est utilisé pour la mesure, la protection et d'autres fins. Lorsque le courant primaire I 1 passe par l'enroulement primaire, il génère un flux magnétique alterné Ø dans le noyau de fer. Selon la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique, une force électromotive E 2 est induite dans l'enroulement secondaire, qui à son tour produit le courant secondaire i2.

induction électromagnétique

2. Mécanisme de saturation

Non-linéarité de la courbe de magnétisation : La relation entre la densité de flux magnétique B et l'intensité du champ magnétique H du noyau de fer est représentée par la courbe de magnétisation (courbe BH ). En fonctionnement normal, le circuit magnétique du transformateur de courant fonctionne dans la région linéaire, où B et H ont une relation linéaire. A ce moment, le courant primaire et le courant secondaire maintiennent une relation proportionnelle（ a~b ）. Cependant, lorsque le courant primaire I 1 est trop important, ce qui fait que l'intensité du champ magnétique H dépasse le point de saturation du noyau de fer, B n'augmente plus linéairement avec H mais tend à saturer ( relation b ~ S ). La croissance du flux magnétique Ø ralentit également, ce qui fait que la force électromotrice induite secondaire E 2 et le courant secondaire I 2 ne parviennent pas à refléter avec précision les changements du courant primaire I 1, conduisant à une distorsion de la forme d'onde.

Influence de la charge secondaire : Une charge secondaire trop importante augmentera le courant secondaire I 2. Selon le principe de l'équilibre des forces magnétomotrices, la relation entre la force magnétomotrice primaire I 1 N 1, la force magnétomotrice secondaire I 2N 2et la force magnétomotrice d'excitation I m N 1 est I 1 N 1 = I 2 N 2 + I m N 1 (où N 1 et N 2 sont respectivement le nombre de tours des enroulements primaire et secondaire). L'augmentation de la charge secondaire entraîne une augmentation de I _2 , qui à son tour augmente le courant d'excitation I m , provoquant potentiellement l'entrée du noyau de fer dans un état saturé.

Influence de la fréquence du courant : Pour un transformateur fixe, la densité de flux magnétique B_m du noyau de fer est proportionnelle à la tension secondaire E 2 et inversement proportionnelle à la fréquence du courant f , suivant la formule B m = E _2 /(4,44*f* 2N *S) (où S est la section transversale du noyau de fer). Lorsque la fréquence du courant est trop basse, la densité de flux magnétique B m du noyau de fer augmentera sous une certaine tension secondaire, ce qui peut provoquer la saturation du noyau de fer.

3. Classification de la saturation

Saturation en régime permanent : causée par un courant symétrique en régime permanent trop important lors de courts-circuits de ligne. Lorsque le courant primaire dépasse continuellement la valeur nominale, le noyau de fer entre dans la région de saturation, ce qui fait que le courant secondaire ne reflète pas avec précision le courant primaire.

Saturation transitoire : La présence de composants non périodiques dans le courant de court-circuit et le magnétisme résiduel dans le noyau de fer peuvent amener le transformateur de courant à entrer dans la région de saturation pendant le processus transitoire. La saturation transitoire ne peut se produire que pendant la période transitoire et disparaîtra progressivement à mesure que les composants transitoires se désintègrent.