Canwin è un'azienda professionale di trasformatori di potenza e produttore di trasformatori elettrici
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Canwin è un'azienda professionale di trasformatori di potenza e produttore di trasformatori elettrici
01 Corrente di spunto
Quando un trasformatore viene eccitato per la prima volta, si verifica un fenomeno chiamato spunto di magnetizzazione. Sebbene le correnti di spunto non siano generalmente così dirompenti come le correnti di guasto, la durata delle correnti di spunto di magnetizzazione è dell'ordine dei secondi (rispetto ai periodi con correnti di guasto).
Le condizioni di spunto di magnetizzazione si verificano anche a una frequenza molto più elevata rispetto ai cortocircuiti, quindi vale la pena esplorare questo fenomeno.
Considera cosa succede quando inizialmente eccita un trasformatore monofase. Il flusso magnetico nel nucleo è uguale all'integrale della tensione di eccitazione.
Se il circuito è chiuso quando la tensione passa per zero e il flusso iniziale è zero, il flusso sinusoidale sarà completamente sfalsato da zero. Il valore di picco del flusso di offset completo è il doppio del valore di picco del flusso di onda sinusoidale simmetrica. In altre parole, il flusso di picco dell'onda di offset completo può essere quasi il doppio del flusso di picco normale, che di solito è sufficiente per portare il nucleo in saturazione.
A questo punto, l'unica cosa che limita la corrente di magnetizzazione è l'impedenza del nucleo in aria dell'avvolgimento, che è di ordini di grandezza inferiore alla normale impedenza di magnetizzazione.
Pertanto, durante il mezzo ciclo di saturazione del nucleo, la corrente di campo è molto maggiore della normale corrente di campo. Durante il semiciclo opposto, il nucleo non è più saturo e la corrente di campo è approssimativamente uguale alla normale corrente di campo.
La situazione è ancora più estrema quando c'è un flusso residuo nel nucleo e la direzione del flusso residuo è la stessa della direzione dell'offset dell'onda di flusso sinusoidale. Come mostrato nella Figura 2 di seguito. Si noti che le Figure 1 e 2 sono tracciate su diverse scale di corrente, quindi la corrente di picco tracciata nella Figura 2 è in realtà molto più grande della corrente di picco tracciata nella Figura 1.
02 Valore di picco del picco di eccitazione
Per trovare la corrente di picco limitata solo dalla reattanza aria-nucleo, è conveniente calcolare l'induttanza dell'avvolgimento utilizzando unità cgs:
qui:
N – numero di spire della bobina
Amt – Area all'interno del diametro medio della bobina, cm2
l – la lunghezza assiale della bobina, cm
L – induttanza bobina, μH
Il flusso prodotto dall'induttore φL è uguale al flusso residuo più 2 volte la variazione di flusso normale meno il flusso di saturazione, poiché il flusso di saturazione è in ferro. Ma φL è correlato all'induttanza e alla corrente:
Pertanto, la corrente di picco di spunto è espressa nel sistema di unità cgs come segue:
qui:
Ipeak in ampere e
φr – flusso residuo
φn – normale variazione del flusso magnetico
φs – flusso di saturazione
Se non ci fossero resistori nel circuito, ogni picco successivo avrebbe lo stesso valore e lo spunto di corrente continuerebbe indefinitamente. Tuttavia, in presenza di resistenza nel circuito, la caduta di tensione attraverso la resistenza sarà grande e l'aumento del flusso non deve essere così elevato come il ciclo precedente.
L'integrale della caduta di tensione rappresenta la netta riduzione del flusso magnetico richiesto per supportare la tensione applicata. Poiché la caduta di tensione i×R è sempre nella stessa direzione, ogni ciclo riduce il flusso magnetico richiesto. Quando il valore di picco del flusso magnetico scende al di sotto del valore di saturazione del nucleo, la corrente di spunto scompare. Il tasso di decadimento non è esponenziale, sebbene sia simile a una corrente di decadimento esponenziale.
importante! Con grandi trasformatori di potenza, la corrente di spunto può durare alcuni secondi prima di scomparire.
La reattanza di linea ha l'effetto di ridurre la corrente di picco di spunto semplicemente aggiungendo induttanza all'induttanza del nucleo d'aria dell'avvolgimento. Esiste una relazione definita tra corrente di spunto e corrente di cortocircuito, poiché entrambe sono correlate all'induttanza del nucleo d'aria dell'avvolgimento.
Ricorda che i cortocircuiti tendono a spingere il flusso fuori dal nucleo.
Regola del pollice! In generale, la regola pratica è che la corrente di picco di spunto di magnetizzazione è leggermente superiore al 90% della corrente di picco di cortocircuito. Tuttavia, la forza magnetica causata dalla corrente di spunto magnetizzante è generalmente molto inferiore alla forza di cortocircuito. Poiché ogni fase contiene un solo avvolgimento, non c'è repulsione magnetica tra gli avvolgimenti.
L'intero problema dell'analisi delle correnti di spunto di magnetizzazione diventa più difficile quando sono coinvolti trasformatori trifase. Questo perché gli angoli di fase delle tensioni di eccitazione sono distanti 120°, c'è un'interazione di corrente e tensione tra le fasi e i tre poli del dispositivo di commutazione non sono chiusi esattamente contemporaneamente.
Tuttavia, è sicuro affermare che la corrente di picco di spunto di un trasformatore trifase è vicina al livello di corrente di cortocircuito.
Una delle caratteristiche interessanti della magnetizzazione delle correnti di spunto è che vi è una grande proporzione di armoniche pari perché le correnti sono completamente annullate. Anche le armoniche si incontrano raramente nei circuiti di alimentazione.
03 Flusso di empatia
Esiste anche un fenomeno noto come "spunto simpatico", in cui un trasformatore precedentemente eccitato mostra un improvviso cambiamento di corrente quando si accende un trasformatore vicino. La sovratensione simpatica è causata dalla variazione della tensione di linea causata dalla corrente di spunto del secondo trasformatore.
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