Рис. 3-10. Кривые В = f (Н) при переходном процессе в ТТ

ПОТОК В магнитопроводе практически отсутствует, индукция и ток намагничивания ТТ в переходных режимах имеют большие значения.

Остаточная индукция в магнитопроводах трансформаторов тока. ТТ с замкнутым ферромагнитным магнитопроводом способен сохранять в нем значительную остаточную магнитную индукцию Вт, в особенности после отключения токов коротких замыканий большой кратности. Индукцию В. можно определить по симметричной гистерезисной петле намагничивания данного материала.

Идя вверх по восходящей ветви, получаем частные циклы намагничивания, показанные на рис. 3-10, а. Вершина гистерезисной петли (Вм1 Ни = 1 оуд.м) соответствует заданным максимальным значениям индукции и напряженности поля, которые предшествовали отключению к. з. (Условно принимаем, что указанная вершина петли расположена в первом квадранте графика, т. е. и Ям положительны. Разумеется, принципиально ничего не изменится, если предшествовавшие короткому замыканию индукция и ток окажутся отрицательными.)

Идя вниз по нисходящей ветви петли (рис. 3-10, б) до точки ее пересечения с осью ординат {В = В, Я = 0), находим соответствующую остаточную индукцию. В дальнейшем при нормальной работе после короткого замыкания ток намагничивания ТТ обычно относительно невелик, ввиду чего магнитопровод размагничивается медленно и не полностью. Остаточная индукция (хотя и уменьшенного значения) может сохраняться в течение длительного времени, измеряемого неделями и месяцами.

Проведенные натурные испытания показали, что остаточные индукции, фактически имеющие место в ТТ в процессе их эксплуатации, составляют в среднем 16 % остаточных индукций 5гпред. соответствующих предельным петлям гистерезиса, если магнитопроводы выполнены из холоднокатаной стали, и 30 % - если

сталь горячекатаная. Значение Вгпред Для ТТ с магнитопроводом из холоднокатаных сталей в расчетах можно принимать равным 1,2 Тл, а для ТТ с магнитопроводами из горячекатаных сталей - равным 1 Тл. Однако при возникновении короткого замыкания либо другого интенсивного процесса вслед за недавно закончившимся процессом значение может быть близким к 5гпред-Это обычно имеет место при наличии в сети устройств АПВ. Расчетное значение остаточной индукции при этом равно 5, пред или близко к нему.

Перемагничивание магнитопровода трансформатора тока в переходных режимах. Во время переходного процесса ферромагнитный магнитопровод ТТ (замкнутый или разомкнутый) перемагни-чивается по частным гистерезисным циклам В = f (Я) приблизительно в соответствии с известными правилами Маделунга [107].

На рис. 3--10 представлен переходный процесс при совпадении направлений остаточной индукции В, и индукции В в магнитопроводе, создаваемой апериодическим током. Для наглядности отдельно показаны две части процесса, на протяжении которых наибольшие значения В и Я постепенно возрастают (рис. 3.10, а), а затем уменьшаются (рис. 3-10, б).

Как видно из рисунка, на интервале времени от / = О (когда индукция равна В) до f = 10 мс (первый максимум В и Н) магнитопровод намагничивается по частной восходящей кривой. Затем, когда напряженность Я уменьшается, происходит размагничивание по нисходящей частной кривой до первого минимума . индукции и напряженности. Далее на протяжении нескольких периодов рабочей частоты чередуются процессы намагничивания и размагничивания по различным восходящим и нисходящим частным кривым, причем максимумы В и Я сначала возрастают (рис. 3-10, а), а затем начинают снижаться (рис. 3-10, б). Наконец после полного затухания переходного процесса наступает установившийся режим работы ТТ.

Сами по себе частные циклы В = / (Я) могут быть построены сравнительно легко, (в расчетах можно использовать, например, экспериментально полученные частные кривые для стали марок 1511 и 3411 [79 ]). Однако, определение мгновенных значений удельного тока £оуд, т. е. напряженности поля Я, и анализ переходных процессов при нелинейной характеристике ТТ наталкивается на определенные затруднения в связи с тем, что в каждый момент времени напряженность поля Я находится в сложной нелинейной зависимости от индукции В, которая, в свою очередь, зависит от предыстории процесса. Кроме того, отношение мгновенных значений токов to уд и iyp (сумма которых равна заданному первичному току tl уд) зависит от первой производной индукции dB/dt и, следовательно, от нелинейной индуктивности Lo.

Применимость принципа наложения к составляющим первичного переходного тока. Первичный ток (3-1) можно рассматривать как результат действия двух источников тока: периодического и

апериодического. Строго говоря, принцип наложения неприменим к анализу ТТ с замкнутым магнитопроводом из-за нелинейности характеристики последнего. Однако анализ закономерностей пере-магничивания стали и переходного процесса в ТТ позволяет с незначительной погрешностью определить результирующую этих составляющих методом наложения. При этом наложение составляющих первичного тока производится в определенной последовательности.

Как было показано выше, в переходном режиме наряду с процессом намагничивания однополярным током, возрастающим до максимума и затем снижающимся до нуля, происходит перемагничивание магнитопровода ТТ по замкнутым частным циклам, обусловленное периодической составляющей тока намагничивания. В соответствии со вторым правилом Маделунга [79] всякий частный цикл замыкается, так что его начало и конец совпадают. Третье правило устанавливает, что после частного цикла продолжение любой кривой за вершину частного цикла совпадает с предшествующей кривой так, как если бы указанный цикл вовсе не был пройден и намагничивание осуществлялось только по Этой кривой. Приведенные правила позволяют сделать заключение, что замкнутые частные циклы перемагничивания, определяемые периодической составляющей тока намагничивания, практически не влияют на процесс намагничивания магнитопровода апериодической составляющей.

Как показали результаты опытов [85], отклонения от второго и третьего правил Маделунга весьма малы, особенно в том случае, когда частные циклы не пересекают оси абсцисс кривой намагничивания. Последнее практически всегда выполняется в исследуемых переходных режимах.

Периодическая составляющая первичного тока не-только определяет перемагничивание по частным циклам, но и вызывает дополнительную апериодическую составляющую [второй член правой части (3-1)], обусловливая таким образом некоторую зависимость апериодического переходного процесса от периодической составляющей первичного тока. Однако, как показано в [85], результирующая апериодическая составляющая тока намагничивания 1*оа в применяемых на практике нелинейных трансформаторах тока, в отличие от ТТ с линейной характеристикой, практически не зависит от периодического перемагничивания по частным циклам, вызываемым периодической составляющей в первичном токе. Это позволяет сделать важный вывод о применимости принципа наложения составляющих первичного тока при анализе и расчете ТТ с нелинейной характеристикой намагничивания в следующей последовательности: сначала рассматривается действие апериодической составляющей первичного тока к. з. без учета периодической, а затем действие периодической с учетом магнитного состояния магнитопровода, определяемого апериодической составляющей тока намагничивания в рассматриваемый