Насыщение сердечника что это
Магнитная проницаемость и насыщение
Для лучшего понимания нелинейности магнитной проницаемости материала, ее можно отобразить в виде графика. Давайте поместим величину напряженности магнитного поля (Н), равную отношению магнитодвижущей силы (F) к длине материала, на горизонтальной оси графика. Не его вертикальной оси мы поместим величину магнитной индукции (В), равную отношению полного магнитного потока (Ф) к площади поперечного сечения материала. Таким образом, мы будем использовать напряженность магнитного поля (Н) и магнитную индукцию (В) вместо магнитодвижущей силы (F) и магнитного потока (Ф), в результате чего наш график будет независим от физических размеров тестируемого материала. Зачем мы это делаем? А затем, чтобы показать математическую зависимость между магнитодвижущей силой и магнитным потоком для любого фрагмента конкретного материала.
Для начала мы с вами будем увеличивать напряженность магнитного поля (увеличивать ток через катушку электромагнита ). В этом случае можно наблюдать увеличение намагниченности ( вверх и вправо) в соответствии с обычной кривой намагничивания :
Затем, мы прекратим подачу тока на катушку электромагнита и посмотрим, что происходит с намагниченностью (первую кривую при этом оставим на графике):
Когда напряженность магнитного поля достигнет нуля, величина магнитной индукции еще не будет нулем. Это говорит о том, что даже после выключения намагничивающего тока магнитное поле в железе остается. В данной точке сердечник нашего электромагнита действует как постоянный магнит. Теперь давайте подключим к катушке ток обратного направления:
Кривая намагничивания в этом случае будет идти вниз и влево до тех пор, пока железо не намагнитится до насыщения в противоположном направлении. Далее, мы снова прекратим подачу тока на катушку электромагнита, и посмотрим, что произойдет с намагниченностью:
И снова, когда напряженность магнитного поля достигнет нуля, величина магнитной индукции еще не будет нулем. В железном сердечнике останется магнитное поле, но его направление будет противоположно предыдущему аналогичному действию (обесточиванию катушки). Если мы вновь подадим ток положительного направления на катушку, то намагниченность достигнет своего пика в правом верхнем углу графика:
Для магнитных систем, как и для систем рулевого управления, гистерезис может быть проблемой. Если вы проектируете систему, нуждающуюся в точной величине магнитного потока при заданной величине тока, то гистерезис вполне может нарушить ваши планы. Аналогичным образом, система рулевого управления с люфтом неприемлема для гоночного автомобиля, нуждающегося в «точном» руле. Кроме того, попытки преодолеть остаточную намагниченность электромагнита обречены на неудачу, если для его питания используется переменный ток.
Витамины для сердца: список лучших
Витамины для сердца (кардиотрофические препараты) одна из наиболее распространенных групп препаратов в детской и взрослой кардиологии. Механизм действия данных препаратов очень разнообразен и направлен на различные этапы развития болезни.
Метаболические препараты, они же витамины для сердца, применяются при различных заболеваниях, таких как: ревматизм, кардиты, кардиомиопатии, ИБС, миокардиодистрофии или вторичные кардиопатии. Они также используются при лечении нарушений ритма сердца, таких как: наджелудочковые и желудочковые экстрасистолии, блокады ножек пучка Гисса, пароксизмальные тахикардии, нарушения реполяризации и прочее.
Данная группа препаратов применяется также и в спорте с целью коррекции нарушений сердечно-сосудистой системы, вызванных интенсивной физической нагрузкой. Эти нарушения зачастую имеют и свое название – «спортивное сердце».
Название данных заболеваний могут вам показаться незнакомыми, но они вас могут знать вас. По распространенности заболевания сердечно-сосудистой системы занимают первое место. Отсюда становится понятно, что и распространенность препаратов для лечения сердца и сосудов очень велика. Прежде чем перейти к списку лучших витаминов для сердца, необходимо разобраться на что они влияют и как оказывают благоприятный эффект для сердца.
Препараты для сердца применяется также и в спорте с целью коррекции нарушений сердечно-сосудистой системы, вызванных интенсивной физической нагрузкой.
Как витамины влияют на сердце
Механизм действия витаминов для сердца:
Препараты для сердца, которые можно считать лучшими
А теперь можно ознакомиться с лучшими кардиотрофическими препаратами (витаминах для сердца):
Данные препараты назначаются курсом, чаще всего, не менее 1 месяца. В ряде случаев используется ступенчатая терапия ( переход с внутривенного или внутримышечного пути введения лекарственного средства на обычный прием в виде таблеток). Режим дозирования и длительность терапии в каждом случае индивидуальны и назначаются лечащим врачом с учетом данных обследований.
Данные препараты назначаются курсом, чаще всего, не менее 1 месяца. Перед применением проконсультируйтесь у специалиста.
Берегите сердце
Человек представляет собой организм, который состоит из различных систем. Одной из самых уязвимых является сердечно-сосудистая система. Появление таких симптомов, как усталость, вялость, сердцебиение, одышка, колющие боли в грудной клетке, бледность или синюшность кожи может указывать на патологию со стороны сердечно-сосудистой системы и требует незамедлительной консультации врача-кардиолога.
Только после проведения дополнительных лабораторных и инструментальных методов исследования (ЭКГ, ЭхоКГ, Холтер ЭКГ, АД; тредмилл-тест, тилт-тест и т.д.) выставляется окончательный диагноз и назначается лечение. Витамины для сердца являются лишь частью лечения и применяются в составе комплексной терапии для лечения заболеваний.
Влияние быстрого насыщения трансформаторов тока на работу РЗ
Рубрика: Технические науки
Дата публикации: 15.04.2021 2021-04-15
Статья просмотрена: 430 раз
Библиографическое описание:
Александров, А. В. Влияние быстрого насыщения трансформаторов тока на работу РЗ / А. В. Александров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 16 (358). — С. 73-74. — URL: https://moluch.ru/archive/358/80027/ (дата обращения: 08.12.2021).
Эффект насыщения трансформаторов тока известен давно, но актуальность данного вопроса остается и в настоящем времени. В данной статье рассматривается влияние насыщения ТТ, с целью исключения ложного срабатывания РЗА.
Ключевые слова: насыщение трансформаторов тока, релейная защита.
Keywords: saturation of current transformers, relay protection.
Введение
Изучение проблем быстрого насыщения трансформаторов тока (далее ТТ) в переходных режимах в нашей стране началось в 60-х годах ХХ века, однако, и в настоящем времени данный вопрос является актуальным.
Интерес к этому эффекту обусловлен влиянием его на работу устройств релейной защиты (далее РЗ). Остаточная намагниченность накапливается в процессе эксплуатации или возникает при измерении сопротивления обмоток постоянному току перед вводом в эксплуатацию и сохраняется в течение всего срока службы. В переходных режимах происходит насыщение сердечников трансформаторов тока из-за наличия остаточной намагниченности, которая достигает 86 %. В результате насыщения возникает искажение вторичного тока, которое может привести как к излишней работе РЗ, так и к увеличению времени отключения КЗ (вплоть до отказа РЗ).
Примером аварии, вызванной насыщением ТТ воздействием апериодической составляющей тока КЗ и наличием остаточного намагничивания в сердечнике ТТ, является случай ложного срабатывания устройств РЗ на ОРУ 500 кВ Ростовской АЭС в 2014 г., которая привела к отделению части ОЭС Юга от ЕЭС России;
Для изучения данного вопроса в 2017 г. ОАО «ВНИИР» были проведены испытания устройств РЗ в условиях одинаковых условиях и схемно-режимных ситуациях при насыщении трансформаторов тока при помощи программно-аппаратного комплекса моделирования энергосистем.
В ходе работ было выявлено замедленное срабатывание при внутренних КЗ следующих видов защит:
— дифференциальной защиты линии (далее ДЗЛ);
— дифференциально фазной защиты (далее ДФЗ);
— первой ступени дистанционной защиты (далее ДЗ);
— первой ступени токовой защиты нулевой последовательности (ТЗНП).
Влияние эффекта насыщения ТТ на работу устройств РЗ
Работа трансформатора тока характеризуется уравнением намагничивающих сил (1):
Выражение говорит о том, что первичный ток трансформируется во вторичную обмотку лишь частично. Часть тока используется для намагничивания сердечника ТТ. Данное явление наблюдается как в установившихся режимах, так и в переходных режимах. Из-за разницы скорости изменения апериодической и переменной составляющих, большая часть апериодической идет на насыщение сердечника, из-за чего ухудшается трансформация периодической составляющей во вторичную цепь. Это называют подмагничивающим действием. Учитывая остаточную намагниченность в сердечниках ТТ, которая сохраняется в течение длительного времени, возможен режим работы, при котором остаточный магнитный поток в сердечнике совпадает по направлению с магнитным потоком, создаваемым апериодической составляющей тока намагничивания. В результате трансформатор тока начинает работать в режиме насыщения, то есть намагничивающий ток растет существенно быстрее рабочего тока магнитного потока.
Процессы, связанные с насыщением ТТ, особенно характерны для распределительных устройств крупных электростанций и подстанций, где могут иметь место большие кратности токов короткого замыкания во вторичных цепях и постоянные времени апериодической слагающей тока повреждения могут принимать существенные значения.
В общем случае влияние насыщения сердечников ТТ на функционирование всех видов основных быстродействующих защит и быстродействующих ступеней резервных защит проявлялось в следующих видах [5]:
— замедление в срабатывании на определённый временной интервал переходного процесса;
— неселективное срабатывание при КЗ вне зоны действия защит;
— отсутствие требуемой переориентации защиты при переходе внешнего КЗ в зону действия;
— неселективное срабатывание защиты в неповреждённой фазе при насыщении ТТ, обусловленном наличием в сердечнике ТТ этой фазы остаточной магнитной индукции неблагоприятного знака и падением напряжения на нулевом проводе вторичных токовых цепей.
Выводы:
Насыщение сердечников трансформаторов тока (ТТ) может приводить к неправильным действиям и недопустимым замедлениям в срабатывании устройств РЗА объектов электроэнергетики. Необходима разработка методики испытаний устройств РЗ в условиях насыщения ТТ с использованием моделей энергообъектов, проверка в соответствии с разработанной методикой как используемых в серийных устройствах, так и модернизированных алгоритмов действия защит.
Коррекция вторичного тока при насыщении измерительных трансформаторов
Одним из путей компенсации данного негативного влияния является коррекция тока на участках насыщения. В работе рассмотрен способ коррекции тока с использованием наблюдаемого тока насыщенного участка.
В качестве первичных измерительных преобразователей тока для релейной защиты в подавляющем большинстве выступают электромагнитные трансформаторы тока (ТТ), которые подвержены насыщению. Основными причинами насыщения являются наличие апериодической составляющей в первичном токе, а также остаточная индукция в магнитопроводе трансформатора. Насыщение ТТ приводит к искажению формы тока во вторичной цепи, что оказывает негативное влияние на функционирование релейной защиты.
В быстродействующих дифференциальных защитах учет погрешности ТТ в режимах насыщения выполняется посредством тормозной характеристики. Данная мера оказалась универсальной, применялась в электромеханических реле, а затем и в микропроцессорных терминалах. Однако возможности микропроцессорных устройств помимо тормозной характеристики позволяют применить дополнительные новые методы для компенсации погрешности при насыщении ТТ. В работе [1] проведен качественный анализ путей обеспечения селективности и быстродействия устройств дифференциальной защиты в переходных режимах, сопровождающихся насыщением ТТ. Авторами рассмотрены четыре способа, наиболее целесообразными были отмечены следующие: 1) применение защит, учитывающих особенности трансформации вторичного тока ТТ в переходных режимах (наличие интервалов правильной трансформации); 2) компенсация погрешностей ТТ с насыщенными магнитопроводами.
Для вышеуказанных способов имеется общая первоочередная процедура – это сегментация наблюдаемого тока. Сегментация в случае насыщения ТТ позволяет выделить участок правильной трансформации, который, при сильном насыщении может составлять всего 2-3 мс после возникновения КЗ. Процедуре сегментации в задаче восстановления тока может быть отдана самостоятельная роль. Идеи об обработке сигналов электрических величин, включая процедуру сегментации, были представлены в [2].
Недостаток работы защиты только по выделенным участкам правильной трансформации может проявиться в случае его малой продолжительности. Результат работы фильтров, например, ортогональных составляющих, на малом интервале может оказаться неудовлетворительным. Способы коррекции (восстановления) искаженного вторичного тока исключают данный недостаток. Выполняемые после сегментации алгоритмы восстановления могут быть как без использования отсчетов искаженного участка вторичного тока, так и с их использованием. Поскольку процесс преобразования тока при насыщении ТТ имеет физическое объяснение, может быть идеализирован и математически описан, то сам искаженный вторичный ток содержит информационную составляющую о протекающем процессе в целом. Таким образом, использование вторичного тока в способах восстановления тока видится предпочтительным.
Рассмотрим модель ТТ с нагрузкой, представленную на рис. 1. Она включает в себя параметры нагрузки R и L, а также индуктивность намагничивания 
. В общем случае параметры данной схемы замещения неизвестны. Для модели насыщенного ТТ с активно-индуктивной нагрузкой справедлива закономерность
где 
– наблюдаемый вторичный ток в нагрузке, 
– намагничивающий ток.
Проинтегрировав (1) на одном интервале дискретизации, получим
Далее принимая в учет, что для малого периода дискретизации 
можно считать
получим выражение, связывающее наблюдаемый ток 
и ток намагничивания 
где 
– дискретное время,
Считая, что параметры схемы замещения ТТ заранее неизвестны, то для определения коэффициентов 
и 
необходимо располагать как минимум тремя отсчетами тока 
, начиная от начала насыщения ТТ. Эти отсчеты могут быть получены путем экстраполяции модельного сигнала, параметры которого могут быть определены из отсчетов ненасыщенного участка правильной трансформации тока. Критерием при определении параметров модельного сигнала является максимальная близость модельного сигнала к наблюдаемому. Одним из наиболее простых является линейный модельный сигнал.
Далее находится намагничивающий ток с помощью рекурсивной формулы, полученной из (4),
и определяется восстановленный ток
Для проверки предлагаемого способа коррекции тока использовалась имитационная модель ТТ с параметрами нагрузки R=1 Ом, 
Гн, индуктивностью намагничивания 
Гн в режиме насыщении и 
при отсутствии насыщения. На модель ТТ подавался модельный сигнал 
А. Частота дискретизации принята равной 2 кГц.
В России и странах СНГ компания «Релематика» известна не только выпускаемой продукцией, но и талантливыми кадрами. В 2017 году в Чебоксарах прошла Молодежная конференция Академии электротехнических наук Чувашской Республики (АЭН ЧР), на которой от компании «Релематика» выступили шесть специалистов. Трое из них заняли призовые места.
Одним из путей компенсации данного негативного влияния является коррекция тока на участках насыщения. В работе рассмотрен способ коррекции тока с использованием наблюдаемого тока насыщенного участка.
В качестве первичных измерительных преобразователей тока для релейной защиты в подавляющем большинстве выступают электромагнитные трансформаторы тока (ТТ), которые подвержены насыщению. Основными причинами насыщения являются наличие апериодической составляющей в первичном токе, а также остаточная индукция в магнитопроводе трансформатора. Насыщение ТТ приводит к искажению формы тока во вторичной цепи, что оказывает негативное влияние на функционирование релейной защиты.
В быстродействующих дифференциальных защитах учет погрешности ТТ в режимах насыщения выполняется посредством тормозной характеристики. Данная мера оказалась универсальной, применялась в электромеханических реле, а затем и в микропроцессорных терминалах. Однако возможности микропроцессорных устройств помимо тормозной характеристики позволяют применить дополнительные новые методы для компенсации погрешности при насыщении ТТ. В работе [1] проведен качественный анализ путей обеспечения селективности и быстродействия устройств дифференциальной защиты в переходных режимах, сопровождающихся насыщением ТТ. Авторами рассмотрены четыре способа, наиболее целесообразными были отмечены следующие: 1) применение защит, учитывающих особенности трансформации вторичного тока ТТ в переходных режимах (наличие интервалов правильной трансформации); 2) компенсация погрешностей ТТ с насыщенными магнитопроводами.
Для вышеуказанных способов имеется общая первоочередная процедура – это сегментация наблюдаемого тока. Сегментация в случае насыщения ТТ позволяет выделить участок правильной трансформации, который, при сильном насыщении может составлять всего 2-3 мс после возникновения КЗ. Процедуре сегментации в задаче восстановления тока может быть отдана самостоятельная роль. Идеи об обработке сигналов электрических величин, включая процедуру сегментации, были представлены в [2].
Недостаток работы защиты только по выделенным участкам правильной трансформации может проявиться в случае его малой продолжительности. Результат работы фильтров, например, ортогональных составляющих, на малом интервале может оказаться неудовлетворительным. Способы коррекции (восстановления) искаженного вторичного тока исключают данный недостаток. Выполняемые после сегментации алгоритмы восстановления могут быть как без использования отсчетов искаженного участка вторичного тока, так и с их использованием. Поскольку процесс преобразования тока при насыщении ТТ имеет физическое объяснение, может быть идеализирован и математически описан, то сам искаженный вторичный ток содержит информационную составляющую о протекающем процессе в целом. Таким образом, использование вторичного тока в способах восстановления тока видится предпочтительным.
Рассмотрим модель ТТ с нагрузкой, представленную на рис. 1. Она включает в себя параметры нагрузки R и L, а также индуктивность намагничивания . В общем случае параметры данной схемы замещения неизвестны. Для модели насыщенного ТТ с активно-индуктивной нагрузкой справедлива закономерность
где – наблюдаемый вторичный ток в нагрузке, – намагничивающий ток.
Проинтегрировав (1) на одном интервале дискретизации, получим
Далее принимая в учет, что для малого периода дискретизации можно считать
получим выражение, связывающее наблюдаемый ток и ток намагничивания
где – дискретное время,
Считая, что параметры схемы замещения ТТ заранее неизвестны, то для определения коэффициентов и необходимо располагать как минимум тремя отсчетами тока , начиная от начала насыщения ТТ. Эти отсчеты могут быть получены путем экстраполяции модельного сигнала, параметры которого могут быть определены из отсчетов ненасыщенного участка правильной трансформации тока. Критерием при определении параметров модельного сигнала является максимальная близость модельного сигнала к наблюдаемому. Одним из наиболее простых является линейный модельный сигнал.
Далее находится намагничивающий ток с помощью рекурсивной формулы, полученной из (4),
и определяется восстановленный ток
Для проверки предлагаемого способа коррекции тока использовалась имитационная модель ТТ с параметрами нагрузки R=1 Ом, Гн, индуктивностью намагничивания Гн в режиме насыщении и при отсутствии насыщения. На модель ТТ подавался модельный сигнал А. Частота дискретизации принята равной 2 кГц.
Результат коррекции вторичного тока при насыщении ТТ приведен на рис. 2. Примечательно, что форму и уровень сигнала во многом удалось сохранить, что говорит об эффективности проведенной процедуры коррекции тока.
Результат коррекции вторичного тока при насыщении ТТ приведен на рис. 2. Примечательно, что форму и уровень сигнала во многом удалось сохранить, что говорит об эффективности проведенной процедуры коррекции тока.
