1. בעיה בפוזות
שנאי זרם המגן (TA) משמש בעיקר בשילוב עם התקן הגנת הממסר כדי לספק אות להתקן הממסר לנתק את מעגל התקלה ולהגן על בטיחות מערכת החשמל במקרה של עומס קצר חשמלי או תקלות אחרות בתור. תנאי העבודה שלו שונים לחלוטין מאלו של שנאי מדידה, שצריכים רק להיות בעלי דיוק מתאים בטווח הפעולה הרגיל של זרם בודד. כאשר עוברים דרך זרם קצר תקלה, יש לקוות שהשנאי ירווה בהקדם האפשרי כדי להגן על מכשיר המדידה מפני נזק שנגרם על ידי זרם הקצר. הראשון מתחיל לעבוד רק כאשר הזרם גבוה פי כמה או עשרות מונים מהרגיל, והשגיאות שלו (שגיאות זרם ופאזה) נדרשות להיות בטווח עקומת השגיאה. כאשר מעריכים הן שגיאות נוכחיות והן הפרשי פאזות בו זמנית, נעשה שימוש בשגיאות מורכבות.
כאשר הזרם הראשי i1 של ה-TA המגן קטן, הזרם המשני i2 משתנה באופן ליניארי; כאשר i1 עולה לרמה מסוימת, הצפיפות המגנטית בליבת השנאי גבוהה מאוד. בשל חוסר הלינאריות של חומרים פרומגנטיים, לזרם העירור i0 יש תוכן גבוה של הרמוניות מסדר גבוה, עם צורת גל מחודדת שרחוקה מגל סינוס. גם אם il הוא גל סינוס אידיאלי, i2 אינו סינוסואידי.
לא ניתן לנתח גלים שאינם סינוסואידיים באמצעות דיאגרמות פאזור ומצריכים שימוש בשגיאה מורכבת (ניתוח מושגי), מה שמוביל לעלייה מהירה ב-i0, שווה ערך לכמה i1 שלא יומר ל-i2, ו-i2 ו-i1 no זמן רב יותר משתנה באופן פרופורציונלי, ובכך מגדיל את שגיאת TA.
כאשר מתרחשת תקלת קצר חשמלי במערכת החשמל וגורמת לפעולת הגנת ממסר, זרם הקצר i גדול מאוד, לרוב יותר מפי 10 מהזרם הנקוב, מה שמגביר את השגיאה ומסכן את הרגישות והסלקטיביות של התקן ההגנה.
בנוסף, באופן עקרוני, TA עצמו הוא שנאי מיוחד, ולשנאים יש דרישה לפעול בעומס נקוב. לכן, אם העומס בצד המשני של TA חורג מערך העומס המשני המדורג שלו, זה גם יגדיל את השגיאה שלו.
2. רעיונות לפתרון
כפי שהוזכר לעיל, טעות TA היא בלתי נמנעת, וגודלה קשור למאפייני העירור של ליבת הברזל TA ועומס הצד המשני.
כדי לשלוט בשגיאה זו, יש צורך לטפל בקשר בין התקלה המקסימלית i במיקום של TA, היחס בין זרם זה ל-i1 המדורג, יחס הזרם הנקוב והעומס המשני המדורג. לכן, יש צורך להבין במדויק את המושגים של רמת דיוק ומגבלות רמת הדיוק הקשורות אליה, יחס זרם נקוב ועומס מדורג. כדי לפתור בעיה זו, יש צורך לבחור את רמת הדיוק המתאימה על סמך המצב בפועל של תחנת המשנה.
עבור TA המשמש להגנה, רמת הדיוק היא נומינלית כאחוז השגיאה המרוכבת המקסימלית המותרת מתחת למגבלת הדיוק המדורג i1, ואחריה האות "P" המציינת הגנה. זוהי למעשה דרישת רמת שגיאה שצוינה באופן ידני לייצור TA. מקדם הגבול המדויק מתייחס ליחס של i1max שיכול לעמוד בדרישות השגיאה המרוכבת ל-i1 המדורג. יחס הזרם המדורג מתייחס ליחס בין המדורג i1 ל-i2. העומס המדורג הוא ערך העומס המשני המשמש לקביעת רמת הדיוק של השנאי.
בתקן הלאומי המוקדם "שנאי זרם" (GBl208-75), נקבע שרמת הדיוק של הגנת TA הייתה B ו-D. בעת בחירת רמת הדיוק של TA להגנה, עקומת השגיאה של 10% צריכה להיות מאומת כדי להבטיח שהשגיאה הנוכחית לא תעלה על הערך שצוין במהלך קצר חשמלי. נכון להיום, הגרסה החדשה קובעת רמת דיוק של 5P ו-10P, בהתאמה, מה שמצביע על מגבלת שגיאה מורכבת של 5% ו-10% בגבול הדיוק המדורג i1; סדרת הערכים הסטנדרטיים של מקדם גבול הדיוק שלה כוללת 5, 10, 15, 20, 30 וכו', מה שמצביע על כך שתחת תקלות קצרות, אם הכפולה של זרם הקצר i בהשוואה ל-i1 המדורג קטנה מזה. ערך, השגיאה נשלטת בטווח רמת הדיוק.
לכן, ניתן להסיק שתי מסקנות: 1) כאשר בוחרים את רמת הדיוק של TA להגנה, יש לבחור את מקדם גבול הדיוק בו-זמנית, כגון 5P20 ו- 1200/5A, כלומר כאשר i הוא לא יותר מ-20 כפול המדורג i1, כלומר לא יותר מ-20 × 1200=24 kA, השגיאה המרוכבת היא לא יותר מ-5%; 2) על ידי בחירה בשני הכיוונים, ניתן לקבוע במדויק את יחס הזרם הנקוב בהתבסס על ה-ilmax הנתון, ערך העומס המשני ועקומת השגיאה של 10% לקביעת מקדם הגבול; ניתן לבחור את מקדם הגבול המדויק גם על סמך ה-i1max הנתון, יחס זרם נקוב ועקומת שגיאה של 10%, וניתן לבחור את העומס המשני המדורג ואת חתך הכבלים המשני על סמך עקומת השגיאה של 10%.
במהלך הפעלה במצב יציב, העומס המשני של TA אמור לעמוד בדרישה של עקומת שגיאה של 10%. כל עוד העומס המשני בפועל של TA קטן מהעומס המותר על ידי עקומת השגיאה של 10%, שגיאת המדידה צריכה להיות בטווח של 10%. ככל שהעומס המשני גדול יותר, כך קל יותר לרוויה של ליבת הברזל.
