Трансреактор

04.02.2021

Трансреактор (сокр. от слов «трансформатор» + «реактор» или «трансформаторный реактор») — устройство, представляющее собой разновидность трансформатора с неферромагнитным зазором в магнитопроводе, при этом первичная обмотка трансреактора включается в цепь последовательно (подобно трансформатору тока).

Устройство

Трансреактор имеет первичную и одну или несколько вторичных обмоток, устанавливаемых на магнитопровод с зазором из неферромагнитного материала (магнитопровод с «воздушным зазором»). Благодаря такому устройству трансреактор может работать без повреждений с разомкнутой вторичной обмоткой (режим «холостого хода») и первичной обмоткой, включенной последовательно, тогда как подобный режим для электромагнитного трансформатора тока является аварийным. Величина неферромагнитного зазора δ подбирается такой, чтобы магнитопровод трансреактора работал в ненасыщенном режиме.

Принцип работы

Принцип работы трансреактора основан на действии закона электромагнитной индукции, при этом вторичный ток, вследствие неферромагнитного зазора настолько мал, что можно считать, что магнитный поток Φ в магнитопроводе создаётся только первичным током (МДС первичной обмотки), в таком случае:

Φ = I p ⋅ w 1 R m {displaystyle Phi ={frac {I_{p}cdot w_{1}}{R_{m}}}} ,где

Φ {displaystyle Phi } — магнитный поток в магнитопроводе, I p {displaystyle I_{p}} — ток первичной обмотки, R m {displaystyle R_{m}} — магнитное сопротивление

Вторичная ЭДС трансреактора:

E 2 = 4 , 44 ⋅ w 1 ⋅ Φ ⋅ f = k ′ ⋅ Φ 1 m = k ⋅ I 1 {displaystyle E_{2}=4,44cdot w_{1}cdot Phi cdot f=k^{prime }cdot Phi _{1}m=kcdot I_{1}}

Согласно закону электромагнитной индукции вектор ЭДС отстаёт от потока, а значит, и от первичного тока на 90°:

E 2 → = − j ⋅ k ⋅ I 1 → {displaystyle {vec {E_{2}}}=-jcdot kcdot {vec {I_{1}}}}

Напряжение на вторичной обмотке пропорционально производной по току в первичной обмотке:

U = E 2 = − k ⋅ d I d t {displaystyle U=E_{2}={frac {-kcdot dI}{dt}}}

Параметр k {displaystyle k} — имеет размерность сопротивления (индуктивного сопротивления X L {displaystyle X_{L}} ), т.о. трансреактор равноценен реактору, включённому в цепь тока I p {displaystyle I_{p}} , что и объясняет название данного прибора — трансформаторный реактор (трансформатор с выходными реакторными параметрами). Наличие зазора создаёт пропорциональную зависимость между током и напряжением в трансреакторе, что невозможно в обычном электромагнитном трансформаторе тока из-за насыщения.

Применение

Трансреакторы получили распространение в схемотехнике релейной защиты, как приборы, предназначенные для преобразования тока (производной тока) в напряжение и осуществления гальванической развязки.

Преимущества

  • Преобразование тока и производной тока в пропорциональное ей напряжение
  • Наличие гальванической развязки
  • Уменьшение апериодической составляющей (что может использоваться в дифференциальной защите трансформаторов для уменьшения бросков токов небаланса при включении)
  • Возможность работы в режиме «холостого хода» и на высокоомную нагрузку без повреждения.

Недостатки

  • Относительно небольшое значение выходного напряжения (из-за наличия зазора в магнитопроводе величина индуцируемой ЭДС во вторичной обмотке мала)
  • Увеличение содержания высших гармоник во вторичном напряжении (трансреактор является дифференцирующим элементом, через который проходят высокие частоты)