متى يحدث تيار بدء التمغنط في المحولات؟

تحدث ظروف اندفاع التيار المغناطيسي أيضًا بتردد أعلى بكثير من حالات قصر الدائرة، لذا فإن هذه الظاهرة تستحق الاستكشاف.

تخيل ما يحدث عند تشغيل محول أحادي الطور في البداية. يكون التدفق المغناطيسي في القلب مساوياً لتكامل جهد الإثارة.

إذا أُغلقت الدائرة عندما يمر الجهد بالصفر ويكون التدفق الأولي صفرًا، فإن التدفق الجيبي سينحرف تمامًا عن الصفر. تبلغ القيمة القصوى للتدفق المنحرف تمامًا ضعف القيمة القصوى لتدفق الموجة الجيبية المتناظرة. بعبارة أخرى، يمكن أن تكون القيمة القصوى لتدفق الموجة المنحرفة تمامًا ضعف القيمة القصوى للتدفق الطبيعي تقريبًا، وهو ما يكفي عادةً لدفع القلب الحديدي إلى حالة التشبع.

في هذه المرحلة، الشيء الوحيد الذي يحد من تيار التمغنط هو مقاومة القلب الهوائي للملف، وهي أصغر بكثير من مقاومة التمغنط العادية.

لذلك، خلال نصف دورة تشبع قلب المفاعل، يكون تيار المجال أكبر بكثير من تيار المجال الطبيعي. أما خلال النصف الآخر من الدورة، فلا يكون قلب المفاعل مشبعًا، ويكون تيار المجال مساويًا تقريبًا لتيار المجال الطبيعي.

يصبح الوضع أكثر حدةً عند وجود تدفق متبقٍ في قلب المفاعل، ويكون اتجاه هذا التدفق هو نفسه اتجاه انحراف موجة التدفق الجيبية، كما هو موضح في الشكل 2 أدناه. تجدر الإشارة إلى أن الشكلين 1 و2 مُرسمان بمقياسين مختلفين للتيار، لذا فإن ذروة التيار الموضحة في الشكل 2 أكبر بكثير من ذروة التيار الموضحة في الشكل 1.

02 قيمة ذروة اندفاع الإثارة

لإيجاد ذروة تيار الاندفاع المحدود فقط بمفاعلة القلب الهوائي، من الملائم حساب محاثة الملف باستخدام وحدات cgs:

هنا:

N – عدد لفات الملف

Amt – المساحة داخل القطر المتوسط ​​للملف، سم²

l – الطول المحوري للملف، سم

L – محاثة الملف، ميكروهنري

التدفق الناتج عن المحث φL يساوي التدفق المتبقي زائد ضعف التغير في التدفق الطبيعي مطروحًا منه تدفق التشبع، لأن تدفق التشبع موجود في الحديد. لكن φL مرتبط بالحث والتيار.

لذلك، يتم التعبير عن ذروة تيار البدء في نظام وحدات cgs على النحو التالي:

هنا:

أتحدث بالأمبير و

φr – التدفق المتبقي

φn – التغير الطبيعي في التدفق المغناطيسي

φs – تدفق التشبع

لو لم تكن هناك مقاومات في الدائرة، لكانت كل ذروة متتالية لها نفس القيمة، ولاستمر تدفق التيار إلى ما لا نهاية. أما في وجود مقاومة في الدائرة، فسيكون انخفاض الجهد عبر المقاومة كبيرًا، ولن يكون ارتفاع التدفق المغناطيسي بالضرورة بنفس ارتفاع الدورة السابقة.

يمثل تكامل انخفاض الجهد صافي النقص في التدفق المغناطيسي اللازم لدعم الجهد المطبق. وبما أن انخفاض الجهد (i×R) يكون دائمًا في نفس الاتجاه، فإن كل دورة تقلل من التدفق المغناطيسي المطلوب. عندما تنخفض القيمة القصوى للتدفق المغناطيسي إلى ما دون قيمة التشبع للقلب، يختفي تيار البدء. معدل التضاؤل ​​ليس أُسّيًا، على الرغم من أنه مشابه لتيار التضاؤل ​​الأُسّي.

هام! مع محولات الطاقة الكبيرة، يمكن أن يستمر تيار البدء لبضع ثوانٍ قبل أن يختفي في النهاية.

تُساهم مُفاعلة الخط في تقليل تيار بدء التشغيل الأقصى ببساطة عن طريق إضافة مُحاثة إلى مُحاثة القلب الهوائي للملف. وهناك علاقة وثيقة بين تيار بدء التشغيل وتيار قصر الدائرة، حيث يرتبط كلاهما بمُحاثة القلب الهوائي للملف.

تذكر أن الدوائر القصيرة تميل إلى دفع التدفق خارج القلب الحديدي.

قاعدة عامة! بشكل عام، تنص القاعدة العامة على أن ذروة تيار بدء التمغنط تزيد قليلاً عن 90% من ذروة تيار قصر الدائرة. مع ذلك، فإن القوة المغناطيسية الناتجة عن تيار بدء التمغنط عادةً ما تكون أصغر بكثير من قوة قصر الدائرة. ولأن كل طور يحتوي على ملف واحد فقط، فلا يوجد تنافر مغناطيسي بين الملفات.

تزداد صعوبة تحليل تيارات بدء التمغنط عند استخدام محولات ثلاثية الأطوار. ويعود ذلك إلى أن زوايا طور جهود الإثارة تتباعد بمقدار 120 درجة، ووجود تفاعل بين التيار والجهد بين الأطوار، وعدم إغلاق أقطاب جهاز التبديل الثلاثة في نفس اللحظة تمامًا.

ومع ذلك، من الآمن القول إن ذروة تيار البدء لمحول ثلاثي الأطوار قريبة من مستوى تيار الدائرة القصيرة.

من السمات المميزة لتيارات بدء التشغيل المغناطيسية وجود نسبة كبيرة من التوافقيات الزوجية نتيجةً لإلغاء التيارات تمامًا. كما أن التوافقيات الزوجية نادرة الحدوث في دوائر الطاقة.

03 تدفق التعاطف

توجد أيضاً ظاهرة تُعرف باسم "الاندفاع التعاطفي"، حيث يُظهر محول كهربائي مُشغّل مسبقاً تغيراً مفاجئاً في التيار عند تشغيل محول كهربائي مجاور. وينتج هذا الاندفاع التعاطفي عن تغير جهد الخط الناتج عن تيار الاندفاع للمحول الثاني.