Welke factoren veroorzaken de fout van de stroomtransformator?

1. Kerngerelateerde factoren
Kenmerken van het kernmateriaal
Niet-lineaire verandering van magnetische permeabiliteit: Het kernmateriaal van de stroomtransformator (zoals siliciumstaalplaat of Permalloy) heeft een magnetische permeabiliteit die niet absoluut constant is. De magnetische permeabiliteit verandert onder verschillende magnetische veldsterktes. Wanneer de primaire stroom groot is, wat resulteert in een toename van de magnetische veldsterkte in de kern, kan de magnetische permeabiliteit afnemen. Deze niet-lineaire verandering zal ervoor zorgen dat de fluxdichtheid van de transformator niet langer een lineaire relatie onderhoudt met de primaire stroom, waardoor een verhoudingsfout (verhoudingsfout) en een hoekfout (fasefout) wordt geïntroduceerd. Onder hoge stroomomstandigheden zal het magnetische verzadigingsverschijnsel van het kernmateriaal er bijvoorbeeld voor zorgen dat de magnetische permeabiliteit afneemt, zodat de secundaire stroom niet nauwkeurig kan veranderen in verhouding tot de primaire stroom volgens de transformatieverhouding.
De invloed van hystereseverlies: De kern zal hystereseverlies veroorzaken onder invloed van een wisselend magnetisch veld. Hysteresisverlies zal ervoor zorgen dat de kern opwarmt en een vertragingsrelatie veroorzaakt tussen de magnetische veldsterkte en de magnetische fluxdichtheid. Dit heeft invloed op de faserelatie tussen de secundaire stroom en de primaire stroom, wat resulteert in een hoekverschil. Tegelijkertijd zal de aanwezigheid van hysteresisverlies tot op zekere hoogte ook energie verbruiken, wat de nauwkeurigheid van de transformator beïnvloedt.
Kernstructuur en productieproces
De invloed van kernvorm en -grootte: De vorm (zoals ring, rechthoek etc.) en grootte van de kern hebben een belangrijke invloed op de prestaties van de transformator. Als het magnetische circuitontwerp van de kern onredelijk is, zoals de lengte van het magnetische circuit te lang is of het dwarsdoorsnedeoppervlak te klein is, zal de magnetische weerstand toenemen, wat resulteert in een ongelijkmatige magnetische fluxdichtheid, wat fouten zal veroorzaken. Voor de ringkern kan, hoewel het magnetische circuit gesloten is en de magnetische weerstand klein is, als de verhouding tussen de binnen- en buitendiameters van de kern niet geschikt is, dit ook de magnetische veldverdeling beïnvloeden, waardoor fouten ontstaan.
Defecten in het productieproces van de kern: Tijdens het productieproces van de kern, zoals slechte laminering van siliciumstaalplaten, kunnen er luchtspleten in de kern ontstaan. De luchtspleet zal de magnetische weerstand aanzienlijk vergroten, de magnetische fluxlekkage vergroten en de nauwkeurigheid van de transformator verminderen. Als de kern tijdens de verwerking wordt beïnvloed door mechanische spanning, zullen bovendien de magnetische eigenschappen ervan veranderen, wat tot fouten zal leiden.
2. Kronkelende factoren
Wikkelfout: het aantal windingen van de primaire wikkeling en de secundaire wikkeling wordt bepaald op basis van de transformatieverhouding. Als er tijdens het productieproces een fout optreedt in het aantal beurten, heeft dit direct invloed op de nauwkeurigheid van de transformatieverhouding. Als het aantal windingen van de secundaire wikkeling bijvoorbeeld groter is dan de ontwerpwaarde, zal de secundaire stroom kleiner worden, wat resulteert in een verhoudingsverschil; omgekeerd, als het aantal windingen kleiner is dan de ontwerpwaarde, zal de secundaire stroom groter worden, wat ook zal resulteren in een verhoudingsverschil. Bovendien wordt de nauwkeurigheid van het aantal windingen van de wikkeling ook beïnvloed door het wikkelproces. Als er bijvoorbeeld een fout optreedt in het aantal windingen tijdens het wikkelproces, of als er lokaal een kortsluiting in de wikkeling optreedt, zal dit een bochtfout veroorzaken.
Wikkelingsweerstand en lekreactantie: De weerstand van de wikkeling zal een spanningsval veroorzaken. Wanneer de secundaire stroom doorloopt, zal de weerstandsspanningsval de spanning aan het uiteinde van de secundaire wikkeling verminderen, waardoor de grootte van de secundaire stroom wordt beïnvloed en een verhoudingsverschil ontstaat. Tegelijkertijd zal de lekreactantie van de wikkeling een faseverschil veroorzaken tussen de secundaire stroom en de primaire stroom, waardoor een hoekverschil ontstaat. Vooral in hoogfrequente omstandigheden zal het effect van lekreactantie groter zijn, omdat de lekreactantie evenredig is met de frequentie. De toename van de frequentie zal de lekreactantie vergroten, waardoor het hoekverschil groter wordt.
Wikkeling verdeelde capaciteit: Er is verdeelde capaciteit tussen de wikkelingen en tussen de wikkelingen en de ijzeren kern. Wanneer er een hoogfrequente stroom doorheen gaat, zal de verdeelde capaciteit een capacitieve stroom genereren, die zal worden gesuperponeerd op de inductieve stroom van de secundaire wikkeling, waardoor de grootte en fase van de secundaire stroom verandert, waardoor een fout wordt geïntroduceerd. Bovendien houdt de grootte van de verdeelde capaciteit ook verband met factoren zoals de geometrie van de wikkeling en de diëlektrische constante van het isolatiemateriaal.
3. Factoren die verband houden met arbeidsomstandigheden
Primaire stroomgrootte en golfvorm
De invloed van de primaire stroomgrootte: wanneer de primaire stroom te klein of te groot is, heeft dit invloed op de nauwkeurigheid van de transformator. Wanneer de primaire stroom te klein is, is de magnetische fluxdichtheid in de kern laag, is de magnetische permeabiliteit onstabiel en zal een groot verhoudingsverschil en hoekverschil worden gegenereerd. Wanneer de primaire stroom te groot is, dichtbij of groter dan de nominale verzadigingsstroom van de transformator, zal de kern verzadigd raken, waardoor de secundaire stroom de veranderingen in de primaire stroom niet nauwkeurig kan volgen, wat tot ernstige fouten kan leiden.
De invloed van de primaire stroomgolfvorm: Als de primaire stroom geen standaard sinusgolf is, maar bijvoorbeeld harmonische componenten bevat, zullen de kern en wikkeling van de transformator verschillend reageren op verschillende frequentiecomponenten, wat meetfouten zal veroorzaken. Voor stromen die harmonischen van hoge orde bevatten, zal het verlies van de kern toenemen, en zullen de lekreactantie en de verdeelde capaciteit van de wikkeling verschillende effecten hebben op verschillende frequenties, waardoor de amplitude en fase van de secundaire stroom veranderen en fouten worden geïntroduceerd.
De invloed van secundaire belasting: De secundaire belasting omvat de equivalente impedantie van apparaten zoals ampèremeters, relais en energiemeters die op de secundaire wikkeling zijn aangesloten. Wanneer de secundaire belastingsimpedantie te groot is, zal volgens de wet van Ohm de secundaire stroom afnemen, wat resulteert in een verhoudingsfout. Tegelijkertijd zullen de eigenschappen van de secundaire belasting (zoals inductief, capacitief of resistief) ook de fase van de secundaire stroom beïnvloeden en een hoekfout veroorzaken. Wanneer de secundaire belasting bijvoorbeeld een inductieve belasting is, zal de secundaire stroom achterblijven bij de ideale fase, waardoor de hoekfout groter wordt.