Дослідження магнітного поля трансформаторів струму методом кінцевих елементів з використанням програмного комплексу FEMM

Анотація

Широке застосування трансформаторів струму як в системах релейного захисту, так і в вимірювальних цілях робить досить актуальною задачу оцінки їх похибок. При цьому похибки багатодіпазонних трансформаторів струму з неповним заповненням магнітопроводу витками вторинної обмотки визначаються розподілом магнітного поля в магнітній системі, що залежать від потоків розсіювання обмоток. Проведено аналіз можливостей різних програмних продуктів, що реалізують метод кінцевих елементів для розрахунку електромагнітних систем. За допомогою програмного комплексу FEMM, виконано дослідження розподілу магнітного поля трансформатора струму при неповному заповненні магнітної системи витками вторинної обмотки і при різному розташуванні зворотного проводу багатовиткової первинної обмотки щодо вторинної обмотки для трансформатора струму з тороідальною магнітною системою Для трансформатора з прямокутною магнітною системою виконано моделювання магнітного поля при одній і двох котушках вторинної обмотки. Отримано характеристики розподілу магнітного поля в магнітній системі і нормальної складової поля розсіювання трансформатора. Побудовано діаграми векторів напруженості магнітного поля для різних ділянок магнітної системи трансформатора. Показано, що при неповному заповненні магнітної системи витками вторинної обмотки виникає значна нерівномірність розподілу магнітної індукції вздовж магнітопроводу,, що призводить до збільшення похибки трансформатора струму. Проведені дослідження показують ефективність застосування методу скінченних елементів для моделювання магнітних полів і оцінки похибок трансформаторів струму. Програмне середовище FEMM, використане для дослідження, є універсальною і точною інформаційною технологією аналізу магнітного поля трансформаторів струму, зручною для користувачів без спеціальної підготовки.