Работа ТТ в переходных режимах
Схема замещения и векторная диаграмма ТТ
Используется несколько схем замещения ТТ. Обычно для ТТ применяется схема замещения Роговского (начало 1920г.), который выделял три независимых магнитных потока: основной, проходящий только по магнитопроводу, определяющийся совокупным действием магнитодвижущих сил (МДС) 
и 
первичных и вторичных обмоток, сцепленного с полным числом их витков w1 и w2; рассеяния первичной обмотки, проходящего только по воздуху, определяемого МДС сцепленного с числом витков w1; рассеяния вторичной обмотки, проходящего только по воздуху, определяемого МДС , сцепленного с числом витков w2.
Расчетное сопротивление замещения с первичной стороны в рассматриваемых условиях не влияет ни на соотношение токов в схеме замещения, ни на их значения, кроме того, в целях упрощения могут не учитываться активные потери в магнитопроводе.
С учетом сказанного выше на рис.3.4 приведена Г-образная схема замещения ТТ.
где 
– намагничивающий ток,
– активное сопротивление вторичной обмотки.
Векторные диаграммы строятся при синусоидально изменяющихся электрических величинах и линейности всех сопротивлений. Однако даже при синусоидальном источнике тока вторичные величины у ТТ со стальным магнитопроводом оказывается несинусоидальным за счет нелинейности их характеристик намагничивания. Поэтому используется метод эквивалентных синусоид, согласно которому все несинусоидальные электрические величины заменяются эквивалентными им по действующему значению синусоидальными. Векторная диаграмма приведена на рис. 3.5 (за исходный вектор на диаграмме
рис. 3.5 был принят вектор 
, затем от него были построены 
). При этом вектор тока Im для наглядности на рисунке показан существенно больше своего действительного значения.
Все величины на векторной диаграмме приведены к числу витков w2 и обозначают следующее: 
– напряжение на зажимах вторичной обмотки; 
– ЭДС, индуктируемая во вторичной обмотке; 
- ток, проходящий в схеме через параллельно соединенные сопротивления и приведенный к w2, его называют намагничивающим током; 
– первичный ток, приведенный к w2. Таким образом, при активно-индуктивной номинальной нагрузке вторичный ток оказывается немного меньшим приведенного первичного и опережает его на небольшой угол δ, характеризующий угловую погрешность трансформатора тока. Влияние угловой погрешности учитывают при сложных системах релейной защиты. Обычно для РЗ требуется, чтобы угловая погрешность была не больше 7о.
Ток намагничивания может служить мерой погрешности ТТ. В качестве параметра характеризующего погрешности введены полные и токовые погрешности. Токовая погрешность - проекция вектора намагничивающего тока на 
, а полная погрешность - намагничивающий ток. Подробнее о погрешностях…
ТТ обычно выполняются с низкими вторичными обмотками, рассчитанными на различные классы точности. Для РЗ обмотки имеют класс точности 10, а для измерительных цепей – 0,5.
Номинальный коэффициент трансформации: 
.
Для РЗ коэффициент приведения: 
.
Переходной процесс возникает при изменении режимов работы сети (при коммутациях). Нас интересуют КЗ и включение силовых трансформаторов на ХХ. Особенность переходных процессов – наличие апериодической составляющей, значение которой зависит от момента начала переходного процесса, и носит случайный характер. Рассмотрим переходные процессы для различных моделей ТТ.
А) Линейный трансформатор.
Линейный ТТ – это ТТ с воздушным зазором. Для него отсутствует насыщение, а взаимная индукция между обмотками постоянна
. Используют такие ТТ в быстродействующих защитах. Переходный процесс линейного ТТ показан на рис. 3.6.
Переходный процесс в линейном ТТ описывается системой уравнений (подробнее…):
(*)
где d - случайная величина, момент начала КЗ, она же определяет амплитуду апериодической составляющей;
t1 – постоянная времени, определяется параметрами первичной цепи. Установлено, что при t1 ³ 0,05 с апериодическая составляющая тока намагничивания много больше его периодической составляющей, т.е. она плохо трансформируется во вторичную цепь, а для современных систем t1 доходит до 0,4 с.
Б). Нелинейный трансформатор.
Нелинейный трансформатор – это ТТ с сердечником без воздушного зазора. Наличие замкнутого магнитопровода приводит к двум явлениям: насыщению и остаточной индукции. Кривая намагничивания нелинейного ТТ приведена на рис. 3.7 (для используемых в ТТ сердечников: 
).
На рис.3.7б приняты следующие условные обозначения:
- действующее значение вторичного тока 
;
- действующее значение первичного тока
;
- действующее значение максимального тока 
.
Кривая на рис.3.7б получена по действующим значениям токов, т. к. многие реле реагируют на действующие значения.
Остаточная индукция примерно в 2 раза сокращает диапазон возможного изменения магнитной индукции и приводит к более быстрому насыщению сердечника. При установившихся процессах влияние остаточной индукции несущественно. Возникает остаточная индукция при отключении токов КЗ с большой апериодической составляющей и может сохраняться месяцами.
Пример переходного процесса нелинейного ТТ…
Работа ТТ при глубоких насыщениях в установившемся режиме…
Основные выводы по переходным процессам в ТТ
В переходных процессах возникает большие погрешности, чем при обычных нагрузках и кратностях тока, что может привести к замедлению срабатывания быстродействующих защит на время затухания переходного процесса (десятки мс);
При медленном нарастании намагничивающего тока быстродействующие реле могут сработать в начале переходного процесса, а потом они снова возвращаются в исходное состояние на время затухания переходного процесса;
Отстройка от переходных режимов обеспечивается при 
.
Замечание: Погрешности группы трансформаторов тока, соединенных в определенную схему (звезда, неполная звезда), требуется анализировать с учетом взаимовлияния электрических цепей.