Струм збудження трансформатора струму - це струм, необхідний для встановлення та підтримки магнітного потоку в осерді трансформатора струму. Це невелика, але критично важлива складова роботи КТ, оскільки безпосередньо впливає на точність перетворення струму. Згідно з Міжнародною електротехнічною комісією (IEC), струм збудження визначається як «середньоквадратичне значення струму, що приймається вторинною обмоткою трансформатора струму, коли синусоїдальна напруга номінальної частоти прикладається до вторинних клем, первинна та будь-яка інша обмотка є розімкнутою-ланцюгом».
У еквівалентній схемі трансформаторного струму струм збудження протікає через гілку намагнічування, яка відображає магнітні властивості сердечника. Передбачається, що первинний струм ідеально трансформується у вторинну сторону, але частина цього струму відводиться через гілку збудження. Залишок є справжнім вторинним струмом, який протікає через зовнішнє навантаження. Струм збудження є функцією вторинної напруги збудження (Es) і вторинного імпедансу збудження (Ze), і він представляє ампер-витки, необхідні для намагнічування сердечника.
Струм збудження можна розкласти на дві складові: струм намагнічування та складову втрат. Струм намагнічування (Im) є компонентом, який створює магнітний потік в осерді. Складова втрат (Ia) представляє втрати активної потужності в сердечнику через вихрові струми та гістерезис. Загальний струм збудження є векторною сумою цих двох компонентів: Ie=Im + Ia. Струм намагнічування зазвичай набагато більший, ніж компонент втрат, особливо у високо-якісних матеріалах сердечника з низькими втратами.
Величина струму збудження залежить від кількох факторів. Властивості основного матеріалу-зокрема проникність, щільність потоку насичення та втрати-відіграють основну роль. Матеріали з вищою проникністю потребують меншого струму намагнічування для створення заданого потоку. Розміри сердечника та кількість вторинних витків також впливають на струм збудження: більший сердечник і більше витків зазвичай призводять до нижчого струму збудження для даної напруги. Напруга збудження, яка визначається навантаженням і вторинним струмом, є ще одним критичним фактором.
Струм збудження є основним джерелом помилки в трансформаторі струму. Оскільки струм збудження віднімається від струму, який інакше був би доступний для вторинного ланцюга, він безпосередньо впливає на похибку співвідношення КТ. Взаємозв’язок між струмом збудження та похибкою коефіцієнта можна зрозуміти, враховуючи, що первинні ампер{2}}витки мають дорівнювати сумі вторинних ампер-витків і ампер-збудження. Коли струм збудження збільшується-внаслідок більшого навантаження, високої вторинної напруги або насичення сердечника-вторинний струм зменшується, а похибка співвідношення збільшується.
Характеристика збудження трансформатора струму зазвичай представлена у вигляді кривої, що відношує прикладену вторинну напругу до струму збудження. Ця крива має дві окремі області: лінійну область при низьких напругах, де ядро не насичене, і насичену область при високих напругах, де струм збудження швидко зростає з невеликими збільшеннями напруги. Перехід між цими областями називається точкою коліна. Нижче точки коліна струм збудження невеликий, а точність КТ хороша. Вище точки коліна струм збудження різко зростає, і точність КТ швидко погіршується.
Струм збудження визначає максимальну точність, яку можна досягти за допомогою даного КТ. Оскільки струм збудження є невід'ємною властивістю магнітного сердечника, він встановлює фундаментальне обмеження на продуктивність КТ. Навіть за ідеальних умов струм збудження створює невелику, але не{2}}нульову похибку співвідношення та похибку фази. Метою розробника ТТ є мінімізація струму збудження шляхом ретельного вибору матеріалу сердечника, розмірів сердечника та конфігурації обмотки.
У практичних застосуваннях струм збудження вимірюється під час тестування трансформаторів струму, щоб перевірити його ефективність. Перевірка збудження передбачає подачу змінної напруги на вторинну обмотку з розімкнутою первинною{1}}ланцюгом і вимірювання отриманого струму збудження. Крива збудження, отримана в результаті цього випробування, використовується для визначення напруги в точці перегину та для оцінки придатності трансформатора струму для захисту. ТТ з нижчим струмом збудження для заданої напруги зазвичай вважається більш якісним.
Струм збудження також має важливі наслідки для безпеки. Якщо вторинне коло трансформатора струму випадково розімкнуто-під час протікання первинного струму, струм збудження створюватиме дуже високу напругу на вторинних клемах. Це може загрожувати персоналу та пошкодити обладнання. Вторинний ланцюг трансформатора струму ніколи не можна залишати відкритим-, поки первинний струм продовжує текти, оскільки трансформатор струму поводиться як сильно насичений дросель, виробляючи різку та відносно високу напругу на вторинному виході.
Таким чином, струм збудження є фундаментальною характеристикою трансформаторів струму, яка безпосередньо визначає їх точність і продуктивність. Він являє собою силу струму, необхідну для намагнічування сердечника, і є основним джерелом похибок співвідношення та фази. Розуміння струму збудження-і його зв’язку з матеріалом сердечника, навантаженням і робочою напругою-є важливим для вибору, тестування та застосування трансформатора струму в системах електроенергії.