Трансформатор тока: принцип работы
Рассмотрим принцип работы трансформатора тока (рис. 1-2). По первичной обмотке 1 трансформатора тока проходит ток I1 , называемый первичным током. Он зависит только от параметров первичной цепи. Поэтому при анализе явлений, происходящих в трансформаторе тока, первичный ток можно считать заданной величиной. При прохождении первичного тока по первичной обмотке в магнитопроводе создается переменный магнитный поток Ф1 , изменяющийся с той же частотой, что и ток I1.
Магнитный поток Ф1 охватывает витки как первичной, так и вторичной обмоток. Пересекая витки вторичной обмотки, магнитный поток Ф1 при своем изменении индуцирует в ней электродвижущую силу.
Если вторичная обмотка замкнута на некоторую нагрузку, т. е. к ней присоединена вторичная цепь, то в такой системе «вторичная обмотка — вторичная цепь» под действием индуцируемой э. д. с. будет проходить ток. Этот ток согласно закону Ленца будет иметь направление, противоположное направлению первичного тока I1.
Ток, проходящий по вторичной обмотке, создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф2 , который направлен встречно магнитному потоку Ф 1. Вследствие этого магнитный поток в магнитопроводе, вызванный первичным током, будет уменьшаться.
В результате сложения магнитных потоков Ф1 и Ф2 в магнитопроводе устанавливается результирующий магнитный поток Ф0 = Ф 1 — Ф2, составляющий несколько процентов магнитного потока Ф1. Поток Ф0 и является тем передаточным звеном, посредством которого осуществляется передача энергии от первичной обмотки ко вторичной в процессе преобразования тока.
Результирующий магнитный поток Ф0, пересекая витки обеих обмоток, индуцирует при своем изменении в первичной обмотке противо-э. д. с. Е1 , а во вторичной обмотке — э. д. с. Е2. Так как витки первичной и вторичной обмоток имеют примерно одинаковое сцепление с магнитным потоком в магнитопроводе (если пренебречь рассеянием), то в каждом витке обеих обмоток индуцируется одна и та же э. д. с. Под воздействием э. д. с. Е2 во вторичной обмотке протекает ток I2 , называемый вторичным током.
Если обозначить число витков первичной обмотки через wx, а вторичной обмотки — через w2 , то при протекании по ним соответственно токов I1 и I2 в первичной обмотке создается магнитодвижущая сила F1 = I1w1, называемая первичной магнитодвижущей силой (м. д. с), а во вторичной обмотке — магнитодвижущая сила F2 = I2w2 , называемая вторичной м. д. с. Магнитодвижущая сила измеряется в амперах.
При отсутствии потерь энергии в процессе преобразования тока магнитодвижущие силы F1 и F2 должны быть численно равны, но направлены в противоположные стороны.
Идеальный трансформатор тока
Трансформатор тока, у которого процесс преобразования тока не сопровождается потерями энергии, называется идеальным. Для идеального трансформатора тока справедливо следующее векторное равенство:
F1 = — F 2 (1-1)
или
I1w1 = I2w2. (1-2)
Из равенства (1-2) следует, что
I1 / I2 = w2 / w1 = n , (1-3) т. е. токи в обмотках идеального трансформатора тока обратно пропорциональны числам витков.
Отношение первичного тока ко вторичному I1 / I2 или числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки ( w2 / w 1 ) называется коэффициентом трансформации n идеального трансформатора тока.
Учитывая равенство (1-3), можно написать
I1 = I2 (w2 / w1) = I2n, (1-4)
т. е. первичный ток I1 равен вторичному току I2 , умноженному на коэффициент трансформации трансформатора тока n.
