변압기에서 자화 돌입 전류는 언제 발생합니까?

자화 돌입 현상은 단락 회로보다 훨씬 높은 주파수에서 발생하므로 이 현상을 연구해 볼 가치가 있습니다.

단상 변압기에 처음으로 전원을 공급할 때 어떤 일이 발생하는지 생각해 보십시오. 변압기 코어의 자속은 여자 전압의 적분값과 같습니다.

전압이 0을 통과할 때 회로가 닫히고 초기 자속이 0이면, 정현파 자속은 0에서 완전히 벗어나게 됩니다. 이 완전히 벗어난 자속의 최대값은 대칭 정현파 자속의 최대값의 두 배입니다. 즉, 완전히 벗어난 파형의 최대 자속은 정상적인 최대 자속의 거의 두 배가 될 수 있으며, 이는 일반적으로 코어를 포화 상태로 만들기에 충분합니다.

이 시점에서 자화 전류를 제한하는 유일한 요소는 권선의 공심 임피던스인데, 이는 일반적인 자화 임피던스보다 몇 자릿수나 작습니다.

따라서, 원자로 노심 포화 반주기 동안에는 계자 전류가 정상 계자 전류보다 훨씬 큽니다. 반대 반주기 동안에는 노심이 더 이상 포화되지 않으므로 계자 전류는 정상 계자 전류와 거의 같습니다.

노심에 잔류 자속이 존재하고, 그 잔류 자속의 방향이 정현파 자속파의 오프셋 방향과 동일할 경우 상황은 더욱 극단적으로 변합니다. 아래 그림 2를 참조하십시오. 그림 1과 그림 2는 서로 다른 전류 스케일로 그려졌으므로, 그림 2에 표시된 최대 전류는 그림 1에 표시된 최대 전류보다 실제로는 훨씬 큽니다.

02 여자 서지 피크 값

공심 리액턴스에 의해서만 제한되는 최대 서지 전류를 찾으려면 cgs 단위를 사용하여 권선의 인덕턴스를 계산하는 것이 편리합니다.

여기:

N – 코일 권선 수

Amt – 코일의 평균 직경 내 면적, cm2

l – 코일의 축 방향 길이(cm)

L – 코일 인덕턴스, μH

인덕터에 의해 생성되는 자속 φL은 잔류 자속에 정상 자속 변화량의 2배를 더하고 포화 자속을 뺀 값과 같습니다. 포화 자속은 철에 존재하기 때문입니다. 하지만 φL은 인덕턴스와 전류에 관련되어 있습니다.

따라서 최대 돌입 전류는 cgs 단위계에서 다음과 같이 표현됩니다.

여기:

최대 출력은 암페어 단위입니다.

φr – 잔류 플럭스

φn – 정상 자기 플럭스 변화

φs – 포화 플럭스

회로에 저항이 없다면 각 피크 값은 동일하고, 전류 유입은 무한히 계속될 것입니다. 그러나 회로에 저항이 존재하면 저항 양단의 전압 강하가 커지고, 자속 증가량은 이전 주기만큼 크지 않아도 됩니다.

전압 강하의 적분은 인가 전압을 유지하는 데 필요한 자속의 순 감소량을 나타냅니다. i×R 전압 강하는 항상 같은 방향이므로, 매 주기마다 필요한 자속이 감소합니다. 자속의 최대값이 코어의 포화 값보다 낮아지면 돌입 전류가 사라집니다. 감소율은 지수 함수적으로 감소하는 전류와 유사하지만, 지수 함수적으로 감소하지는 않습니다.

중요! 대형 변압기의 경우, 돌입 전류가 몇 초 동안 지속된 후 사라질 수 있습니다.

선로 리액턴스는 권선의 공심 인덕턴스에 인덕턴스를 더하는 것만으로 최대 돌입 전류를 감소시키는 효과가 있습니다. 돌입 전류와 단락 전류는 모두 권선의 공심 인덕턴스와 관련이 있으므로 명확한 상관관계가 있습니다.

단락 회로는 자속을 핵에서 밀어내는 경향이 있다는 점을 기억하십시오.

경험 법칙! 일반적으로 자화 돌입 전류의 최대값은 단락 전류의 최대값의 90%를 약간 웃도는 정도입니다. 하지만 자화 돌입 전류로 인한 자기력은 단락 자기력보다 훨씬 작습니다. 각 상에는 권선이 하나만 있으므로 권선 간에 자기적 반발력은 발생하지 않습니다.

삼상 변압기를 사용할 경우, 자화 돌입 전류 분석 문제는 훨씬 더 어려워집니다. 이는 여자 전압의 위상각이 120° 차이가 나고, 상간 전류 및 전압 상호작용이 발생하며, 스위칭 소자의 세 극이 정확히 동시에 닫히지 않기 때문입니다.

하지만 3상 변압기의 최대 돌입 전류는 단락 전류 수준에 가깝다고 해도 무방합니다.

자화 돌입 전류의 흥미로운 특징 중 하나는 전류가 완전히 상쇄되기 때문에 짝수 고조파 성분이 상당 부분 존재한다는 것입니다. 짝수 고조파는 전력 회로에서는 드물게 나타나는 현상입니다.

03 공감 흐름

또한 "연동 돌입 전류"라고 알려진 현상이 있는데, 이는 인근 변압기가 가동될 때 이미 가동 중인 변압기의 전류가 갑자기 변하는 현상입니다. 이러한 연쇄 돌입 전류는 두 번째 변압기의 돌입 전류로 인한 선로 전압 변화 때문에 발생합니다.