Kada transformatoriuose atsiranda įmagnetinimo srovės šuolis?

Magnetizuojančios įjungimo sąlygos taip pat pasitaiko daug didesniu dažniu nei trumpieji jungimai, todėl šį reiškinį verta ištirti.

Įsivaizduokite, kas nutinka, kai iš pradžių įjungiate vienfazį transformatorių. Magnetinis srautas šerdyje yra lygus sužadinimo įtampos integralui.

Jei grandinė uždaroma, kai įtampa kerta nulį, o pradinis srautas yra lygus nuliui, sinusoidinis srautas bus visiškai nutolęs nuo nulio. Viso poslinkio srauto didžiausia vertė yra dvigubai didesnė už simetrinio sinusoidės srauto didžiausią vertę. Kitaip tariant, viso poslinkio bangos didžiausias srautas gali būti beveik dvigubai didesnis už įprastą didžiausią srautą, kurio paprastai pakanka, kad šerdis pasiektų soties būseną.

Šiuo metu vienintelis dalykas, ribojantis magnetizavimo srovę, yra apvijos oro ir šerdies varža, kuri yra daug mažesnė už įprastą magnetizavimo varžą.

Todėl per šerdies prisotinimo pusciklį lauko srovė yra daug didesnė už normaliąją lauko srovę. Priešingos pusciklo metu šerdis nebėra prisotinta, o lauko srovė yra maždaug lygi normaliajai lauko srovei.

Padėtis dar ekstremalesnė, kai šerdyje yra liekamasis srautas, o liekamojo srauto kryptis sutampa su sinusoidinės srauto bangos poslinkio kryptimi. Kaip parodyta 2 paveiksle žemiau. Atkreipkite dėmesį, kad 1 ir 2 paveikslai nubraižyti skirtingais srovės masteliais, todėl 2 paveiksle pavaizduota didžiausia srovė iš tikrųjų yra daug didesnė nei 1 paveiksle pavaizduota didžiausia srovė.

02 Sužadinimo viršįtampio didžiausia vertė

Norint rasti didžiausią viršįtampio srovę, kurią riboja tik oro ir šerdies reaktyvumas, patogu apskaičiuoti apvijos induktyvumą naudojant cgs vienetus:

čia:

N – ritės vijų skaičius

Amt – plotas ritės vidutinio skersmens ribose, cm2

l – ritės ašinis ilgis, cm

L – ritės induktyvumas, μH

Induktoriaus sukuriamas srautas φL yra lygus likutiniam srautui plius 2 kartus didesnis už normalų srauto pokytį atėmus soties srautą, nes soties srautas yra geležyje. Tačiau φL yra susijęs su induktyvumu ir srove:

Todėl didžiausia įjungimo srovė cgs vienetų sistemoje išreiškiama taip:

čia:

Ipeak stiprintuvuose ir

φr – liekamasis srautas

φn – normalus magnetinio srauto pokytis

φs – soties srautas

Jei grandinėje nebūtų rezistorių, kiekvienas paskesnis pikas turėtų tą pačią vertę, o srovės šuolis tęstųsi neribotą laiką. Tačiau esant grandinėje varžai, įtampos kritimas per varžą bus didelis, o srauto padidėjimas nebūtinai turi būti toks didelis kaip ankstesnio ciklo metu.

Įtampos kritimo integralas rodo grynąjį magnetinio srauto sumažėjimą, reikalingą tiekiamai įtampai palaikyti. Kadangi i×R įtampos kritimas visada vyksta ta pačia kryptimi, kiekvienas ciklas sumažina reikiamą magnetinį srautą. Kai didžiausia magnetinio srauto vertė nukrenta žemiau šerdies soties vertės, įjungimo srovė išnyksta. Silpimo greitis nėra eksponentinis, nors jis panašus į eksponentinę silpimo srovę.

Svarbu! Naudojant didelius galios transformatorius, įjungimo srovė gali trukti kelias sekundes, o galiausiai išnykti.

Linijos reaktyvusis varžas sumažina didžiausią įjungimo srovę tiesiog padidindamas induktyvumą prie apvijos oro ir šerdies induktyvumo. Tarp įjungimo srovės ir trumpojo jungimo srovės yra aiškus ryšys, nes abi jos yra susijusios su apvijos oro ir šerdies induktyvumu.

Atminkite, kad trumpieji jungimai linkę išstumti srautą iš šerdies.

Nykščio taisyklė! Paprastai galioja taisyklė, kad didžiausia įmagnetinimo įjungimo srovė yra šiek tiek didesnė nei 90 % didžiausios trumpojo jungimo srovės. Tačiau magnetinė jėga, kurią sukelia įmagnetinimo įjungimo srovė, paprastai yra daug mažesnė nei trumpojo jungimo jėga. Kadangi kiekvienoje fazėje yra tik viena apvija, tarp apvijų nėra magnetinės stūmos.

Įmagnetinimo įjungimo srovių analizės problema tampa sudėtingesnė, kai naudojami trifaziai transformatoriai. Taip yra todėl, kad sužadinimo įtampų fazių kampai yra 120° vienas nuo kito, tarp fazių vyksta srovės ir įtampos sąveika, o trys perjungimo įrenginio poliai nėra uždaryti tiksliai tuo pačiu metu.

Tačiau galima drąsiai teigti, kad trifazio transformatoriaus didžiausia įjungimo srovė yra artima trumpojo jungimo srovės lygiui.

Vienas iš įdomių magnetizuojančių įjungimo srovių bruožų yra tas, kad didelė dalis yra lyginių harmonikų, nes srovės yra visiškai panaikinamos. Lyginės harmonikos taip pat retai pasitaiko maitinimo grandinėse.

03 Empatijos srautas

Taip pat yra reiškinys, vadinamas „simpatiniu įsijungimo srove“, kai anksčiau įjungtas transformatorius staiga pakeičia srovę, kai įsijungia netoliese esantis transformatorius. Simpatinį įsijungimo srovę sukelia linijos įtampos pokytis, kurį sukelia antrojo transformatoriaus įsijungimo srovė.