激磁特性
Excitation Characteristic
別名:勵磁曲線、Excitation curve
激磁特性(excitation characteristic)是比流器一次及其他繞組開路下、二次端施加正弦電壓時,「激磁電流 vs 電壓」之 r.m.s. 關係曲線,量測範圍自低激磁一直涵蓋至 1.1 × E_k(膝點 e.m.f.)。膝點前近線性、之後進入飽和。是 PX/PXR 保護級 CT 之主要驗收依據。
白話說明
CT 的鐵芯不是線性——電壓低時磁通跟著線性增加(線性區),電壓到某個值後鐵芯飽和、再增加電壓只是讓激磁電流暴增但磁通不再等比例增加(飽和區)。激磁特性就是把這個「電壓-電流」非線性關係整條畫出來,讓工程師看得到膝點在哪、飽和行為如何。
完整定義
將比流器之一次及其他繞組開路、於二次端施加額定頻率之正弦電壓時,激磁電流 r.m.s. 值與施加電壓之間的關係,以圖形或表格方式呈現;量測範圍須自低激磁水準一直涵蓋至 1.1 倍膝點電動勢(knee point e.m.f.)。
標準原文 (Original Text)
excitation characteristic: graphical or tabular presentation of the relationship between the r.m.s. value of the exciting current and a sinusoidal voltage applied to the secondary terminals of a current transformer, the primary and other windings being open-circuited, over a range of values sufficient to define the characteristics from low levels of excitation up to 1.1 times the knee point e.m.f.
量測範圍:低激磁端 → 1.1 × E_k(rated knee point e.m.f.,§3.4.217)。 圖形慣例:橫軸為激磁電流 I_e(§3.3.207 exciting current)r.m.s. 值(對數座標),縱軸為二次施加電壓 r.m.s. 值(對數座標);曲線在膝點前近似直線(線性區),膝點後斜率驟減(飽和區)。 與 §3.4.215 knee point voltage 之關係:膝點定義為「電壓增加 10% 時激磁電流增加 50% 之點」;激磁特性曲線斜率變化即反映此膝點。 附錄 2B.2.1(磁化電感 L_m)規定:L_m 定義為 Ψ 於 20%~70% Ψ_sat 區間之平均斜率。 PX/PXR 類保護級 CT 須以激磁特性曲線驗證;PXR 類另須延伸至 Ψ_sat 附近以驗證飽和行為。 典型量測步驟:二次端施加可調工頻正弦電壓,從 0 緩升至 1.1 × E_k;每步量測 V_rms 與 I_e_rms;作圖得曲線。
生活比喻
像海綿吸水的曲線——海綿剛開始吸(線性區)時,水量(電壓)與吸收量(磁通)成正比;到了海綿快飽(膝點)之後,再倒水只是從海綿邊緣流掉(激磁電流暴增但不再有效磁化鐵芯)。激磁特性就是這條「海綿飽和曲線」的完整量測。
為何重要
激磁特性是 PX/PXR 類低漏抗保護級 CT 的主要驗收文件——僅憑此曲線 + 繞組電阻 + 負擔電阻 + 匝數比即可評估 CT 於保護系統中之性能(見 IEC 61869-2 §3.4.222 ~ 3.4.224 class PX/PXR 定義)。實務上作圖後:(1)讀膝點電壓 V_k 判斷飽和起點;(2)比較曲線形狀驗證鐵芯品質;(3)配合 R_ct 計算 E_k = V_k 估算保護系統故障下 CT 輸出能力;(4)定期(每 5 年)重測比對,偵測匝間短路或鐵芯劣化——若曲線整體下移則為匝間短路,若膝點降低則為鐵芯劣化。
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