Трансреактор

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:

${\displaystyle \Phi ={\frac {I_{p}\cdot w_{1}}{R_{m}}}}$ ,где

${\displaystyle \Phi }$ — магнитный поток в магнитопроводе, ${\displaystyle I_{p}}$ — ток первичной обмотки, ${\displaystyle R_{m}}$ — магнитное сопротивление

Вторичная ЭДС трансреактора:

${\displaystyle E_{2}=4,44\cdot w_{1}\cdot \Phi \cdot f=k^{\prime }\cdot \Phi _{1}m=k\cdot I_{1}}$

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

${\displaystyle {\vec {E_{2}}}=-j\cdot k\cdot {\vec {I_{1}}}}$

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

${\displaystyle U=E_{2}={\frac {-k\cdot dI}{dt}}}$

Параметр ${\displaystyle k}$ — имеет размерность сопротивления (индуктивного сопротивления ${\displaystyle X_{L}}$), т.о. трансреактор равноценен реактору, включённому в цепь тока ${\displaystyle I_{p}}$, 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^[1])
• 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)

Литература

• Н. В Чернобровов «Релейная защита», М., «Энергия», 1975 г.