2S ,l

212 12

Рис. 1-7. Замена двух трансформаторов тока одним при одинаковых удельных

электрических величинах

Рассуждая аналогично, можно показать что, соединив первичные и вторичные цепи обоих ТТ соответственно параллельно (схема в), а затем заменив эти трансформаторы одним ТТ с магнитопровод ом из того же материала, с тем же сечением S, но с длиной 2/м и нагрузкой 0,5z2h, при первичном токе 2ti (схема г) также получим все удельные величины и соотношение между токами tl и 4, не отличающиеся от имевших место для одного из исходных ТТ. И в этом случае один из ТТ в схеме в может послужить моделью для ТТ в схеме г. К тому же результату придем, если будем рассматривать не два, а любое другое число одинаковых ТТ, соединяя их цепи последовательно или параллельно.

Определив удельные величины по данным расчета или испытания одного ТТ, который можно считать моделью, можем распространить эти результаты на любой другой ТТ-оригинал в соответствии с его действительными размерами.

В дополнение к изложенному следует отметить, что в случае несинусоидального тока tl при использовании метода удельных величин должны быть равны в соответствующие моменты времени мгновенные удельные первичные токи модели и оригинала.

В тех случаях, когда рассматриваемый ТТ (оригинал) подвержен заметному влиянию внешних магнитных полей, при сложной конфигурации магнитопроводов, а также когда на трансформацию токов влияет взаимное расположение обмоток этого ТТ, для применения метода удельных величин при моделировании дополни-

I- тельно требуется геометрическое подобие модели и оригинала. Требование подобия распространяется на магнитопроводы и на взаимное расположение обмоток трансформатора и внешних контуров с токами, влияющими на наш ТТ; эти токи в модели и в оригинале должны быть пропорциональны линейным размерам контуров.

Физическое моделирование ТТ. Исходя из вышеизложенного, экспериментальное исследование ТТ можно проводить не на громоздких реальных трансформаторах, потребляющих большую мощность, а на уменьшенных образцах, представляющих собой их физические модели. Эквивалентность режимов модели и оригинала обеспечивается равенством критериев подобия [88]. Обычно это требование сводится к равенству указанных выше удельных величин, выбору одинакового материала магнитопро-водов и проведению эксперимента на частоте оригинала.

При необходимости учитывать влияние взаимного расположения обмоток, внешних токов, а также сложной конфигурации магнитопроводов (например, при наличии немагнитных зазоров в магнитопроводе) требуется геометрическое подобие модели и оригинала. Поскольку в соответствии с уравнениями (1-16) мощность, затрачиваемая на намагничивание ТТ и потребляемая нагрузкой при одинаковых ее удельных значениях в модели и оригинале, пропорциональна объему магнитопровода, применение уменьшенных моделей позволяет настолько снизить общую потребляемую мощность, что на таких моделях экспериментальное исследование большинства режимов ТТ, не только установившихся но и переходных, можно провести в лабораторных условиях.

Физическое моделирование может быть применено и при разработке трансформаторов тока для измерений больших токов (25 ООО-40 ООО А). Определить экспериментально погрешности такого трансформатора з нормальном режиме не всегда представляется возможным из-за отсутствия лабораторной базы, позволяющей получать токи 25 000-40 ООО А. Сделав физическую модель такого ТТ с первичным током 2000-5000 А, несложно провести его полноценные исследования.

На практике экспериментальные установки питаются от источника напряжения. Для получения режима источника тока, т. е. для устранения зависимости тока от сопротивления модели ТТ, в первичную цепь физической модели ТТ, как показывает опыт, необходимо включить сопротивление [88]

2i мод > 15 2г од (Wi модМ мод)- ( Т18)

Уменьшение размеров ТТ, применяемого в качестве модели, ограничивается необходимостью разместить в окне его магнитопровода первичную и вторичную обмотки достаточного сечения. Если принять, что целиком заполненное окно магнитопровода модели делится поровну между первичной и вторичной обмотками, то при расположении вторичной обмотки модели под первичной

и соблюдении геометрического подобия магнитопровода оригинала и модели его минимальный внутренний диаметр можно определить с помощью выражения (в метрах)

в. мод

/goPoP 0.29D op N

Лзаш мод Ч ор + ор /

(1-19)

где op - поперечное сечение токоведущего провода вторичной обмотки оригинала, м; op - число витков вторичной обмотки оригинала; йор, hop - соответственно ширина и высота сечения магнитопровода без изоляции, м; D. op - внутренний диаметр неизолированного магнитопровода оригинала, м; /Сзап. мод - коэффициент заполнения окна магнитопровода модели вторичной обмоткой.

Выражение (I-I9) получено из условия равенства удельных активных сопротивлений вторичной обмотки оригинала и модели. Выполнение этого условия позволяет моделировать режим к. з. оригинала.

Зная внутренний диаметр, остальные размеры магнитопровода модели определим при его геометрическом подобии в соответствии с линейным масштабом

пг = i>B. мо /)в. ор. (1-20)

т. е. ймод = тьйф-, Лмод = fiihop, где аод и Лмод - соответственно ширина и высота сечения магнитопровода модели (без изоляции).

Следует более подробно остановиться на определении коэффициента /Саап. мод- Этот коэффициент представляет собой отношение суммы поперечных сечений витков токоведущего провода вторичной обмотки, находящихся внутри магнитопровода, к площади, занимаемой изолированной вторичной обмоткой в этом окне. Коэффициент заполнения будет зависеть от типа обмотки (намотана на каркас или непосредственно на магнитопровод), от наличия межслоевой изоляции и от других факторов.

Для вторичной обмотки, намотанной на каркас, коэффициент заполнения равен (рис. 1-8):

Рис. 1-8. К определению коэффициента заполнения 28