E2=I2√(r2обм + r2H)2 +( x2обм+ x2H)2 (9)

Фазовый сдвиг между вторичной Э.Д.С. I2 и вторичным током будет:

ά = arctg((x2обм+x2H)/(r2обм+r2H))

Из курса теоретических основ электротехники известно, что магнитный поток опережает создаваемую им Э.Д.С. на 90°. Магнитная индукция совпадает по направлению с магнитным потоке: Ее максимальное значение (в теслах) может быть определено по формуле:

Bmax=E2/4,44fSMω2=0,225E2/ fSMω2

где Е2 определяется по формуле (9), В; SM — расчетная площадь поперечного сечения магнитопровода, м2; f — частота тока I1, гц. Нанесем на векторную диаграмму направление векторов магнитного потока Ф0 и индукции Вmax. Зная направление этих векторов, можно построить вектор полной М.Д.С. намагничивания. Он должен опережать векторы Ф0и Вmax на угол Ψ. Этот угол, называемый углом потерь, характеризует отношение активной составляющей F0 М.Д.С. намагничивания F0 в магнитопроводе к реактивной составляющей F0p. Угол потерь можно определить по экспериментальной кривой, снятой для данного магнитного материала. Эта кривая пред­ставляет, собой зависимость угла потерь (в градусах) от магнитной индукций Ψ = f(Bmax). Для примера на рис. 4 представлена зависимость удельной М.Д.С, намагничивания Fуд и угла потерь Ψ в электротехнической стали марки 3413 от индукции Bmax.

Рис. 4. Типичные зависимости удельной М.Д.С.

и угла потерь от индукции

Абсолютное значение полной М.Д.С. намагничивания

F0 = Fуд lм,

где Fyд — удельная М. Д. С. намагничивания (приходящаяся на 1 м длины магнитного пути в магнитопроводе), А/м; lм — средняя длина магнитного пути в магнитопроводе, м.

Удельная М. Д. С. Fуд определяется по кривой намагничивания, которая представляет собой зависимость максимальной магнитной индукции от удельной М. Д. С. намагничивания Вмакс = f (FУД). Кривые намагничивания снимаются экспериментально для магнитопровода из стали данной марки.

При расчете трансформаторов тока чаще пользуются так называемой перевернутой кривой намагничивания. Эта зависимость удельной М. Д. С. от магнитной индукции Fуд = f (Вмакc) изображена, на рис. 4.

Определив по (1-11) значение полной М. Д. С. намагничиваниях F0, строим вектор ее под углом к вектору Ф0 (с опережением). Зная векторы F2 и F0, нетрудно определить вектор первичной М. Д. С. F1. Для этого влево от начала координат откладываем вектор F2. Геометрическим сложением векторов F2 и F0 определим вектор первичной М. Д. С. F1

Мы построили векторную диаграмму ТТ, оперируя магнитодвижущими силами. Однако можно построить векторную диаграмму ТТ, исходя из базисного вектора тока I2. Конечно, все токи должны быть приведены к первичной или вторичной обмотке в соответствии с формулой (8).

Векторная диаграмма наглядно показывает соотношения между основными параметрами ТТ (токи, сопротивления и т. д.). Видно, что в реальном ТТ первичная М. Д. С. несколько больше вторичной, так как часть энергии, подводимой к первичной обмотке, затрачи­вается на создание М. Д. С. намагничивания F0. Следовательно, и первичный ток несколько больше вторичного. Кроме того, угол между векторами первичной и вторичной М. Д. С. (и соответственно между токами I1 и I2) несколько меньше 180°. Таким образом, реальный ТТ вносит некоторую погрешность как в измеряемое значение, так и в фазу вторичного тока.

4. УСЛОВИЯ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Трансформаторам тока приходится работать в различных ре­жимах, имеющих место в электрической цепи, а именно в устано­вившемся и переходном режимах.

Установившимся называют режим работы ТТ, при котором токи в первичной и вторичной обмотках ТТ не содержат затухающих свободных апериодических и периодических состав­ляющих. Одним из видов установившегося режима является нор­мальный режим работы ТТ, при котором первичный и вторичный токи, погрешности различных видов и напряжения между обмот­ками ТТ не превышают длительно допустимых при заданных ус­ловиях эксплуатации. К установившимся режимам относится также трансформация тока короткого замыкания или другого тока; отличающегося от нормального рабочего тока установки, после затухания сво­бодных составляющих.

Переходным режимом работы ТТ называют электро­магнитный процесс, возникающий при переходе от одного режима к другому вследствие резкого изменения параметров первичного тока или нагрузки ТТ (например, при коротком замыкании или коммутациях в первичной цепи либо при внезапном замыкании накоротко ветви вторичного тока). При переходном режиме по первичной и вто­ричной обмоткам ТТ проходят свободные затухающие составляю­щие токов.

При правильном выборе ТТ токи в его обмотках ни при уста­новившихся, ни при переходных режимах не должны превышать допустимые по термической и динамической стойкости. При этом погрешности различных видов также не должны быть больше до­пустимых в этих режимах погрешностей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Трансформаторы тока. Под ред. В.В. Афанасьев и.др. М: Энергия 1989

2. Бачурин Н.И. Трансформаторы тока. М.: Энергия, 1964

3. Вовин В.Н. Трансформаторы тока. М.: Энергия, 1966

4. Кибель В.М. Трансформаторы напряжения. М.: Энергия 1975