Quand le courant d'appel magnétisant se produit-il dans les transformateurs ?

Les conditions d'appel magnétisant se produisent également à une fréquence beaucoup plus élevée que les courts-circuits, ce phénomène mérite donc d'être exploré.

Considérez ce qui se passe lorsque vous alimentez initialement un transformateur monophasé. Le flux magnétique dans le noyau est égal à l'intégrale de la tension d'excitation.

Si le circuit est fermé lorsque la tension passe par zéro et que le flux initial est nul, le flux sinusoïdal sera complètement décalé par rapport à zéro. La valeur de crête du flux de décalage complet est le double de la valeur de crête du flux d'onde sinusoïdale symétrique. En d'autres termes, le flux de crête de l'onde de décalage complet peut être presque le double du flux de crête normal, ce qui est généralement suffisant pour conduire le noyau à la saturation.

À ce stade, la seule chose limitant le courant magnétisant est l'impédance du noyau d'air de l'enroulement, qui est d'un ordre de grandeur inférieur à l'impédance magnétisante normale.

Par conséquent, pendant le demi-cycle de saturation du noyau, le courant de champ est beaucoup plus important que le courant de champ normal. Pendant le demi-cycle opposé, le noyau n'est plus saturé et le courant d'excitation est approximativement égal au courant d'excitation normal.

La situation est encore plus extrême lorsqu'il y a un flux résiduel dans le coeur et que la direction du flux résiduel est la même que la direction du décalage de l'onde de flux sinusoïdale. Comme le montre la figure 2 ci-dessous. Notez que les figures 1 et 2 sont tracées à différentes échelles de courant, de sorte que le courant de crête tracé sur la figure 2 est en fait beaucoup plus grand que le courant de crête tracé sur la figure 1.

02 Valeur de crête de surtension d'excitation

Pour trouver le courant de pointe limité uniquement par la réactance du noyau d'air, il est pratique de calculer l'inductance de l'enroulement à l'aide d'unités cgs :

ici:

N - nombre de tours de bobine

Amt - Zone dans le diamètre moyen de la bobine, cm2

l – la longueur axiale de la bobine, cm

L - inductance de bobine, μH

Le flux produit par l'inductance φL est égal au flux résiduel plus 2 fois le changement de flux normal moins le flux de saturation, puisque le flux de saturation est dans le fer. Mais φL est lié à l'inductance et au courant :

Par conséquent, le courant d'appel de crête est exprimé dans le système d'unités cgs comme suit :

ici:

Ipeak en ampères et

φr – flux résiduel

φn - changement de flux magnétique normal

φs – flux de saturation

S'il n'y avait pas de résistances dans le circuit, chaque pic successif aurait la même valeur et l'appel de courant continuerait indéfiniment. Cependant, en présence d'une résistance dans le circuit, la chute de tension aux bornes de la résistance sera importante et l'augmentation du flux n'a pas besoin d'être aussi élevée que le cycle précédent.

L'intégrale de la chute de tension représente la réduction nette du flux magnétique nécessaire pour supporter la tension appliquée. Comme la chute de tension i×R est toujours dans le même sens, chaque cycle réduit le flux magnétique requis. Lorsque la valeur crête du flux magnétique tombe en dessous de la valeur de saturation du noyau, le courant d'appel disparaît. Le taux de décroissance n'est pas exponentiel, bien qu'il soit similaire à un courant de décroissance exponentiel.

important! Avec les gros transformateurs de puissance, le courant d'appel peut durer quelques secondes avant de finalement disparaître.

La réactance de ligne a pour effet de réduire le courant d'appel de crête en ajoutant simplement une inductance à l'inductance du noyau d'air de l'enroulement. Il existe une relation définie entre le courant d'appel et le courant de court-circuit, car les deux sont liés à l'inductance du noyau d'air de l'enroulement.

N'oubliez pas que les courts-circuits ont tendance à pousser le flux hors du noyau.

Règle d'or ! Généralement, la règle empirique est que le courant d'appel magnétisant de crête est légèrement supérieur à 90 % du courant de court-circuit de crête. Cependant, la force magnétique provoquée par le courant d'appel magnétisant est généralement bien inférieure à la force de court-circuit. Étant donné que chaque phase ne contient qu'un seul enroulement, il n'y a pas de répulsion magnétique entre les enroulements.

Tout le problème de l'analyse des courants d'appel magnétisants devient plus difficile lorsqu'il s'agit de transformateurs triphasés. En effet, les angles de phase des tensions d'excitation sont espacés de 120°, il existe une interaction de courant et de tension entre les phases et les trois pôles du dispositif de commutation ne sont pas fermés exactement en même temps.

Cependant, il est prudent de dire que le courant d'appel de crête d'un transformateur triphasé est proche du niveau de courant de court-circuit.

L'une des caractéristiques intéressantes des courants d'appel magnétisants est qu'il existe une grande proportion d'harmoniques paires car les courants sont complètement annulés. Les harmoniques paires sont également rarement rencontrées dans les circuits de puissance.

03 Flux d'empathie

Il existe également un phénomène connu sous le nom de "courant d'appel sympathique", dans lequel un transformateur précédemment alimenté présente un changement soudain de courant lorsqu'un transformateur à proximité s'allume. La surtension sympathique est causée par le changement de tension de ligne provoqué par le courant d'appel du deuxième transformateur.

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