Canwin es una empresa profesional de transformadores de potencia y fabricante de transformadores eléctricos.
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01 corriente de irrupción
Cuando un transformador se energiza por primera vez, ocurre un fenómeno llamado irrupción magnetizante. Aunque las corrientes de irrupción generalmente no son tan perturbadoras como las corrientes de falla, la duración de las corrientes de irrupción magnetizantes es del orden de segundos (en comparación con los períodos con corrientes de falla).
Las condiciones de irrupción magnetizante también ocurren a una frecuencia mucho más alta que los cortocircuitos, por lo que vale la pena explorar este fenómeno.
Considere lo que sucede cuando inicialmente energiza un transformador monofásico. El flujo magnético en el núcleo es igual a la integral del voltaje de excitación.
Si el circuito está cerrado cuando el voltaje pasa por cero y el flujo inicial es cero, el flujo sinusoidal estará completamente compensado desde cero. El valor máximo del flujo de compensación total es el doble del valor máximo del flujo de onda sinusoidal simétrica. En otras palabras, el flujo máximo de la onda compensada completa puede ser casi el doble del flujo máximo normal, lo que suele ser suficiente para llevar el núcleo a la saturación.
En este punto, lo único que limita la corriente de magnetización es la impedancia del núcleo de aire del devanado, que es mucho menor que la impedancia de magnetización normal.
Por lo tanto, durante el medio ciclo de saturación del núcleo, la corriente de campo es mucho mayor que la corriente de campo normal. Durante el medio ciclo opuesto, el núcleo ya no está saturado y la corriente de campo es aproximadamente igual a la corriente de campo normal.
La situación es aún más extrema cuando hay flujo residual en el núcleo y la dirección del flujo residual es la misma que la dirección del desplazamiento de la onda de flujo sinusoidal. Como se muestra en la Figura 2 a continuación. Tenga en cuenta que las Figuras 1 y 2 están representadas en diferentes escalas de corriente, por lo que la corriente máxima representada en la Figura 2 es en realidad mucho mayor que la corriente máxima representada en la Figura 1.
02 Valor pico de sobretensión de excitación
Para encontrar el pico de sobrecorriente limitado únicamente por la reactancia del núcleo de aire, es conveniente calcular la inductancia del devanado usando unidades cgs:
aquí:
N - número de vueltas de la bobina
Amt – Área dentro del diámetro medio de la bobina, cm2
l – la longitud axial de la bobina, cm
L - inductancia de la bobina, μH
El flujo producido por el inductor φL es igual al flujo residual más 2 veces el cambio de flujo normal menos el flujo de saturación, ya que el flujo de saturación está en el hierro. Pero φL está relacionado con la inductancia y la corriente:
Por lo tanto, la corriente de irrupción máxima se expresa en el sistema de unidades cgs de la siguiente manera:
aquí:
pico en amperios y
φr - flujo residual
φn - cambio de flujo magnético normal
φs - flujo de saturación
Si no hubiera resistencias en el circuito, cada pico sucesivo tendría el mismo valor y la irrupción de corriente continuaría indefinidamente. Sin embargo, en presencia de resistencia en el circuito, la caída de voltaje a través de la resistencia será grande y el aumento en el flujo no necesita ser tan alto como en el ciclo anterior.
La integral de la caída de voltaje representa la reducción neta en el flujo magnético requerido para soportar el voltaje aplicado. Dado que la caída de voltaje i×R siempre tiene la misma dirección, cada ciclo reduce el flujo magnético requerido. Cuando el valor máximo del flujo magnético cae por debajo del valor de saturación del núcleo, la corriente de irrupción desaparece. La tasa de caída no es exponencial, aunque es similar a una corriente de caída exponencial.
¡importante! Con grandes transformadores de potencia, la corriente de irrupción puede durar unos segundos antes de desaparecer.
La reactancia de línea tiene el efecto de reducir la corriente de irrupción máxima simplemente agregando inductancia a la inductancia del núcleo de aire del devanado. Existe una relación definida entre la corriente de irrupción y la corriente de cortocircuito, ya que ambas están relacionadas con la inductancia del núcleo de aire del devanado.
Recuerde que los cortocircuitos tienden a expulsar el flujo del núcleo.
¡Regla de oro! En general, la regla general es que la corriente máxima de entrada de magnetización está ligeramente por encima del 90 % de la corriente máxima de cortocircuito. Sin embargo, la fuerza magnética causada por la corriente de irrupción de magnetización suele ser mucho menor que la fuerza de cortocircuito. Dado que cada fase contiene solo un devanado, no hay repulsión magnética entre los devanados.
Todo el problema de analizar las corrientes magnetizantes de irrupción se vuelve más difícil cuando se trata de transformadores trifásicos. Esto se debe a que los ángulos de fase de los voltajes de excitación están separados por 120°, existe una interacción de corriente y voltaje entre las fases y los tres polos del dispositivo de conmutación no se cierran exactamente al mismo tiempo.
Sin embargo, es seguro decir que la corriente de irrupción máxima de un transformador trifásico está cerca del nivel de corriente de cortocircuito.
Una de las características interesantes de magnetizar las corrientes de irrupción es que hay una gran proporción de armónicos pares porque las corrientes se cancelan por completo. Incluso los armónicos rara vez se encuentran en los circuitos de potencia.
03 Flujo de empatía
También existe un fenómeno conocido como "irrupción simpática", en el que un transformador previamente energizado exhibe un cambio repentino en la corriente cuando se enciende un transformador cercano. La sobretensión simpática es causada por el cambio de voltaje de línea causado por la corriente de irrupción del segundo transformador.
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