Главная >  Измерительный преобразователь тока 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [ 58 ] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138

противлению нагрузки гн- Проецируя значения индукции и BL, соответствующие кривым / и 2, на основную кривую намагничивания MON, получим кривые изменения напряженности поля, необходимой для заданного изменения индукции при отсутствии (кривая /) и наличии (кривая 2) постоянного подмагничивания с индукцией Во=.

Напряженность поля = Bnt~/\ia создается лишь вторичным током. Поэтому кривые / и 2 характеризуют не только изменение напряженности поля Н, но и вторичного тока в определенном масштабе (4 = Hlj w). Таким образом, при подмагничивании магнитопровода постоянным током, т. е. при наличии постоянной составляющей магнитной индукции Во=, увеличивается переменная составляющая напряженности Н~ (кривая 2), а следовательно, и переменный ток во вторичной обмотке.

При отсутствии подмагничивающего поля (Бо= = 0) амплитуда тока Im будет тем меньше, чем больше магнитная проницаемость материала магнитопровода, т. е. чем круче начальный участок кривой намагничивания MON. Вследствие нелинейности кривой намагничивания MON ток во вторичной обмотке при синусоидальном напряжении на ее зажимах искажается и изменяется по несинусоидальному закону. Однако для удобства расчетов его заменяют синусоидальным током с эквивалентным действующим значением /д. Амплитуда синусоидальной напряженности поля будет = IsWz/Im, а соответствующее эквивалентное индуктивное сопротивление вторичной обмотки f/~ g. Эквивалентная индуктивность вторичной обмотки на переменном токе будет

где = BjrJHjns - эквивалентная динамическая магнитная проницаемость.

Значение Бэ, определяемое из формулы (5-1) при несинусоидальном напряжении, соответствует амплитуде эквивалентной синусоидальной индукции, которая индуцировала бы во вторичной обмотке э. д. е., имеющую такое же действующее значение, как и несинусоидальное напряжение, приложенное к этой обмотке.

В дальнейшем индекс э не будет применяться, однако следует помнить, что мы имеем дело с эквивалентными значениями Н, На и L.

Для расчета ТПТ необходимо иметь семейства характеристик одновременного намагничивания переменным и постоянным магнитным полем для магнитопроводов из различных материалов и для различных частот источника питания (рис. 5-3). Семейства этих характеристик показывают зависимость переменной составляющей магнитной индукции В в магнитопроводе от напряженности магнитного поля, создаваемого переменным током во



=1 V=3 f=t



г

Рис. 5-3. Семейство характеристик од- Рис. 5-4. Зависимость магнитной про-

новременного намагничивания магии- ницаемости х, и тока нагрузки /j от

топровода переменньм и постоянным первичного тока (постоянной на-магнитным полем пряженности Я=)

вторичной обмотке w, при различной напряженности поля, обусловленной постоянным током в первичной обмотке (см. рис. 5-1).

На рис. 5-3 жирной линией выделена характеристика семейства кривых, соответствующая отсутствию первичного тока (/i == О, Я= = 0). Остальные кривые построены при различной напряженности постоянного подмагничивающего поля Я=1, Я=2, Я=з и Я=4. Из этих кривых можно определить магнитную проницаемость материала магнитопровода для переменной составляющей магнитного потока. Для этого из точки а, соответствующей выбранной начальной индукции В, проводим прямую, параллельную оси Я. В точках 1, 2, 3 и 4 пересечения этой прямой с кривыми намагничивания при Я=1, Я=2, Я=з и Я=4 определим значения магнитной проницаемости для перемерной составляющей магнитного потока, а именно p,ai = BL/Hi; р,а2 =

= 5л Я=2; ЦаЗ = 5/Я=з и р,а4 = В/Н.

Из рис. 5-2 и 5-3 следует, что с увеличением напряженности постоянного подмагничивающего поля Я= возрастает и Я- Следовательно, при неизменной индукции в магнитопроводе Б. увеличение Я== (или ly) вызывает уменьщение р, .

На рис. 5-4 изображена зависимость р, от Я=, полученная в результате приведенных выше рассуждений. Кривая р = = f симметрична, т. е. уменьшение магнитной проницае-

мости не зависит от полярности магнитного поля (направления первичного тока). Соответствующая этой кривой зависимость тока нагрузки от 1 (поскольку 1 Я=) также будет симметричной. Правая и левая части этой кривой (до насыщения), т. е. зависимости 4 = fi (/i) и = f (-/i), используются при расчете ТПТ.

Магнитопроводы Ml и М2 одновременно намагничиваются переменным и постоянным током. Предположим, что кривая / намагничивания материала магнитопровода имеет идеальную, (прямоугольную) форму (рис. 5-5), а сопротивление вторичной цепи равно нулю. Когда по первичной обмотке не проходит по-



Рис. 5-5. Кривая намагничивания идеального магнитопровода и вторичный ток /а

стоянный ТОК, то синусоидальное напряжение Ur, приложенное ко вторичной обмотке, делится поровну между ее двумя частями, соединенными последовательно, и в магнитопроводах возникает синусоидальный магнитный поток. В том случае, когда по первичной обмотке проходит постоянный ток, то создаваемый им постоянный магнитный поток независимо от тока равен магнитному потоку насыщения вследствие прямоугольной формы кривой намагничивания. В каждый данный полупериод переменный магнитный поток, создаваемый вторичным током, в одном из магнитопроводов совпадает по направлению с постоянным потоком, а в другом - имеет обратное направ-

магнитным ление.

В том магнитопроводе, где направление переменного и постоянного магнитных потоков одинаково, суммарный магнитный поток практически остается равным потоку насыщения Фцас- В этом случае э. д. с. во вторичной обмотке не возникает и, следовательно, как сопротивление ее переменному току, так и падение напряжения на ней равны нулю. Ток во вторичной цепи в рассматриваемый период равен напряжению деленному на сопротивление обмотки, наложенной на другой магнитопровод.

В другом магнитопроводе в это же время переменный магнит--ный поток вычитается из постоянного. Так как кривая намагничивания идеальна, то изменение магнитного потока может происходить только на части кривой, идущей вертикально, вдоль оси ординат. В этом случае между первичным и вторичным токами имеет место соотношение Iwi = iiw или 12 = iiwi/w2 = ii. Это значение вторичного тока получается мгновенно в начале каждого полупериода и сохраняется постоянным в течение всего полупериода. Магнитный поток в данном магнитопроводе изменяется по синусоиде, и значение его при этом таково, что индуцируемая во вторичной обмотке э. д. с. равняется приложенному синусоидальному напряжению.

В следующий полупериод магнитопроводы меняются ролями и во вторичной цепи возникает ток, противоположный по направлению току в первом полупериоде из-за встречного включения вторичных обмоток.

Следовательно, вторичный ток ТПТ будет иметь форму чередующихся положительных и отрицательных прямоугольных полуволн (рис. 5-5, кривая 3). После выпрямления этих полуволн во вторичной цепи будет проходить постоянный ток. Кривая намагничивания реальных магнитных материалов 2 отличается от



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [ 58 ] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138