آلية التشبع في محول التيار الكهرومغناطيسي

ترتبط آلية التشبع لمحول التيار الكهرومغناطيسي بشكل رئيسي بخصائص المغنطيسية في قلب الحديد. المقدمة التفصيلية هي كما يلي:

1. مبدأ العمل الأساسي

تعمل الكهرومغناطيسي محولات التيار بناءً على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. يقومون بتحويل التيار الكبير على الجانب الأساسي إلى تيار صغير على الجانب الثانوي من خلال اقتران جوهر الحديد ، والذي يستخدم للقياس والحماية وأغراض أخرى. عندما يمر التيار الأساسي الذي أقوم به 1 عبر اللف الابتدائي ، فإنه يولد تدفقًا مغناطيسيًا متناوبًا Ø في قلب الحديد. وفقًا لقانون Faraday للتحريض الكهرومغناطيسي ، يتم إحداث قوة كهربائية E 2 في اللف الثانوي ، والتي بدورها تنتج التيار الثانوي i2.

الحث الكهرومغناطيسي

2. آلية التشبع

عدم خطية منحنى المغنطة: يتم تمثيل العلاقة بين كثافة التدفق المغناطيسي B وشدة المجال المغناطيسي H للنواة الحديدية بمنحنى المغنطة ( منحنى BH). أثناء التشغيل العادي، تعمل الدائرة المغناطيسية لمحول التيار في المنطقة الخطية، حيث تكون العلاقة الخطية بين B وH. في هذا الوقت، يحافظ التيار الأساسي والتيار الثانوي على علاقة تناسبية ( a~b ). ومع ذلك، عندما يكون التيار الأساسي I 1 كبيرًا جدًا، مما يتسبب في تجاوز شدة المجال المغناطيسي H نقطة تشبع النواة الحديدية، لم تعد B تزداد خطيًا مع H ولكنها تميل إلى التشبع ( علاقة b~S ). يتباطأ أيضًا نمو التدفق المغناطيسي Ø، مما يؤدي إلى فشل القوة الدافعة الكهربائية المستحثة الثانوية E 2 والتيار الثانوي I 2 في عكس التغييرات بدقة في التيار الأساسي I 1، مما يؤدي إلى تشويه شكل الموجة.

تأثير الحمل الثانوي: سيؤدي الحمل الثانوي الكبير جدًا إلى زيادة التيار الثانوي I 2. وفقًا لمبدأ توازن القوة الدافعة المغناطيسية، فإن العلاقة بين القوة الدافعة المغناطيسية الأولية I 1 N 1والقوة الدافعة المغناطيسية الثانوية I 2N 2والقوة الدافعة المغناطيسية المثيرة I m N 1 هي I 1 N 1 = I 2 N 2 + I m N 1 (حيث N 1 و N 2 هما عدد لفات اللفات الأولية والثانوية، على التوالي). تؤدي الزيادة في الحمل الثانوي إلى زيادة I _2 ، والذي بدوره يزيد من تيار الإثارة I m ، مما قد يتسبب في دخول النواة الحديدية إلى حالة مشبعة.

تأثير التردد الحالي: بالنسبة للمحول الثابت، تتناسب كثافة التدفق المغناطيسي B_m للنواة الحديدية مع الجهد الثانوي E 2 وتتناسب عكسيا مع التردد الحالي f ، باتباع الصيغة B m = E _2 /(4.44*f*N 2*S) (حيث S هي مساحة المقطع العرضي للنواة الحديدية). عندما يكون التردد الحالي منخفضًا جدًا، ستزداد كثافة التدفق المغناطيسي B m للنواة الحديدية تحت جهد ثانوي معين، مما قد يتسبب في تشبع النواة الحديدية.

3. تصنيف التشبع

تشبع الحالة الثابتة: ناتج عن تيار متماثل كبير للغاية في الحالة المستقرة أثناء دوائر القصر القصيرة. عندما يتجاوز التيار الأساسي باستمرار القيمة المقدرة، يدخل قلب الحديد إلى منطقة التشبع، مما يؤدي إلى فشل التيار الثانوي في عكس التيار الأساسي بدقة.

التشبع العابر: يمكن أن يؤدي وجود مكونات غير دورية في تيار الدائرة القصيرة والمغناطيسية المتبقية في قلب الحديد إلى دخول المحول الحالي إلى منطقة التشبع أثناء العملية العابرة. قد يحدث التشبع العابر فقط خلال الفترة العابرة وسيختفي تدريجياً مع اضمحلال المكونات العابرة.