В этой эквивалентной схеме L1 — индуктивность первичной обмотки, а L2 — индуктивность вторичной обмотки. Ток намагничивания, создающий магнитный поток в сердечнике, течет через индуктивность Lm, равную Lm = М/п, где M = k√L1L2. Коэффициент связи к определяет долю магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой, которая охватывается вторичной обмоткой. Если k = 1, то обе индуктивности L{ — Lm и L2 — n2Lm становятся равными нулю. Эти индуктивности отражают факт потери части магнитного потока вследствие рассеяния (индуктивности рассеяния). Резисторы R1 и R2 представляют собой сопротивления первичной и вторичной обмоток (потери в меди), а резистор Rm характеризует потери в сердечнике трансформатора (потери в железе или другом материале сердечника). Наконец, конденсаторы С1 и С2 определяют полную емкость обмоток. Обычно емкостями С1 и С2 можно пренебречь. Однако на высоких частотах в цепи, содержащей емкость С2 и индуктивность L2 — n2Lm, может возникнуть резонанс, и это приведет к появлению резонансного пика в частотной характеристике трансформатора. Этот высокочастотный пик иногда называют резонансным пиком рассеяния (пиком, вызванным индуктивностью рассеяния).
Величины импедансов, приведенных на рис. 3.28(b), определяются назначением и конструкцией трансформатора, а также природой ферромагнитного материала сердечника. Расчет трансформатора можно оптимизировать с целью получения минимальной ошибки коэффициента передачи тока и фазовой ошибки тока для токового трансформатора или с целью минимизации ошибки коэффициента передачи напряжения и фазовой ошибки напряжения для трансформатора напряжения. Ошибки проявляются во вторичной обмотке трансформатора напряжения лишь в том случае, когда трансформатор нагружен. Они вызваны наличием R2 и L2 — n2Lm. Ошибки в первичной обмотке обусловлены током нагрузки, пересчитанным во входную цепь, и током намагничивания (из-за Lm и Rь). Ток намагничивания минимизируют применяя для магнитного сердечника материал с высоким ттг и не допуская в сердечнике воздушных зазоров. Чем меньше максимально допустимая индуктивность, тем большим будет Rт. Трансформатор наматывается так, чтобы обеспечить минимальное рассеяние, например, вторичная обмотка наматывается на тороидальном сердечнике поверх первичной. Это позволяет уменьшить обе индуктивности рассеяния L1 — Lm и L2 — n2Lm.
В трансформаторе напряжения никогда не допустимо короткое замыкание; это привело бы к катастрофической плотности токов и перегреву.
У трансформатора тока в первичной обмотке бывает всего несколько витков (в случае больших токов — всего один виток). Поскольку трансформатор тока представляет собой почти короткозамкнутую цепь, напряжения на первичной или вторичной обмотках никогда не превосходят нескольких вольт. Трансформатор питается от источника тока (осуществляется управление током). Импедансы Rt и L1 - Lm слабо влияют на коэффициент передачи. Однако сопротивление и индуктивность рассеяния вторичной обмотки должны оставаться малыми, что достигается применением толстой проволоки
3.3 Обработка сигнала
и хорошей связью между первичной и вторичной обмотками Если вторичную обмотку оставить ненагруженной, то резко увеличится напряжение, приложенное к Lm, а вместе с ним и степень насыщения магнитной цепи. Потери из-за гистерезиса увеличатся, трансформатор станет очень горячим и, в конце концов, разрушится Причиной повреждения может быть также пробой изоляции между витками из-за внезапного увеличения напряжения на первичной обмотке. Поэтому трансформатор тока должен всегда работать в режиме короткого замыкания (или в близком к нему режиме). При измерениях тока и напряжения с помощью трансформаторов важны только ошибки ε коэффициентов трансформации. Однако при измерениях мощности следует принять во внимание не только ошибку коэффициента передачи ε, но и фазовую ошибку θ, поскольку мощность равна Р = VI cosф, где ф — угол между V и I.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.