Când apare curentul de magnetizare de supratensiune în transformatoare?

Condițiile de supratensiune magnetizantă apar și la o frecvență mult mai mare decât scurtcircuitele, așa că acest fenomen merită explorat.

Luați în considerare ce se întâmplă atunci când alimentați inițial un transformator monofazat. Fluxul magnetic din miez este egal cu integrala tensiunii de excitație.

Dacă circuitul este închis când tensiunea trece prin zero și fluxul inițial este zero, fluxul sinusoidal va fi complet decalat față de zero. Valoarea de vârf a fluxului decalat complet este de două ori mai mare decât valoarea de vârf a fluxului sinusoidal simetric. Cu alte cuvinte, fluxul de vârf al undei decalate complet poate fi aproape de două ori mai mare decât fluxul de vârf normal, ceea ce este de obicei suficient pentru a duce miezul la saturație.

În acest moment, singurul lucru care limitează curentul de magnetizare este impedanța miezului de aer al înfășurării, care este cu ordine de mărime mai mică decât impedanța normală de magnetizare.

Prin urmare, în timpul semiciclului de saturație a miezului, curentul de câmp este mult mai mare decât curentul normal de câmp. În timpul semiciclului opus, miezul nu mai este saturat, iar curentul de câmp este aproximativ egal cu curentul normal de câmp.

Situația este și mai extremă atunci când există flux rezidual în miez, iar direcția fluxului rezidual este aceeași cu direcția deplasării undei de flux sinusoidale. După cum se arată în Figura 2 de mai jos. Rețineți că Figurile 1 și 2 sunt reprezentate grafic la scări diferite de curent, astfel încât curentul de vârf reprezentat grafic în Figura 2 este de fapt mult mai mare decât curentul de vârf reprezentat grafic în Figura 1.

02 Valoarea maximă a impulsului de excitație

Pentru a găsi curentul de vârf limitat doar de reactanța miezului de aer, este convenabil să se calculeze inductanța înfășurării folosind unități cgs:

Aici:

N – numărul de spire ale bobinei

Amt – Aria din diametrul mediu al bobinei, cm2

l – lungimea axială a bobinei, cm

L – inductanța bobinei, μH

Fluxul produs de inductorul φL este egal cu fluxul rezidual plus de 2 ori variația normală a fluxului minus fluxul de saturație, deoarece fluxul de saturație este în fier. Dar φL este legat de inductanță și curent:

Prin urmare, curentul de vârf la pornire este exprimat în sistemul de unități cgs după cum urmează:

Aici:

Ipeak în amperi și

φr – flux rezidual

φn – variația normală a fluxului magnetic

φs – flux de saturație

Dacă nu ar exista rezistențe în circuit, fiecare vârf succesiv ar avea aceeași valoare, iar curentul de supratensiune ar continua la nesfârșit. Cu toate acestea, în prezența unei rezistențe în circuit, căderea de tensiune pe rezistență va fi mare, iar creșterea fluxului nu trebuie să fie la fel de mare ca în ciclul anterior.

Integrala căderii de tensiune reprezintă reducerea netă a fluxului magnetic necesar pentru a susține tensiunea aplicată. Deoarece căderea de tensiune i×R este întotdeauna în aceeași direcție, fiecare ciclu reduce fluxul magnetic necesar. Când valoarea de vârf a fluxului magnetic scade sub valoarea de saturație a miezului, curentul de pornire dispare. Rata de descreștere nu este exponențială, deși este similară cu un curent de descreștere exponențială.

important! În cazul transformatoarelor de putere mari, curentul de pornire poate dura câteva secunde înainte de a dispărea în cele din urmă.

Reactanta de linie are efectul de a reduce curentul de vârf la pornire prin simpla adăugare de inductanță la inductanța miezului de aer al înfășurării. Există o relație clară între curentul de pornire și curentul de scurtcircuit, deoarece ambele sunt legate de inductanța miezului de aer al înfășurării.

Rețineți că scurtcircuitele tind să împingă fluxul în afara miezului.

Regula generală! În general, regula generală este că curentul de magnetizare de vârf este puțin peste 90% din curentul de scurtcircuit de vârf. Cu toate acestea, forța magnetică cauzată de curentul de magnetizare de vârf este de obicei mult mai mică decât forța de scurtcircuit. Deoarece fiecare fază conține o singură înfășurare, nu există repulsie magnetică între înfășurări.

Întreaga problemă a analizei curenților de magnetizare devine mai dificilă atunci când sunt implicate transformatoare trifazate. Acest lucru se datorează faptului că unghiurile de fază ale tensiunilor de excitație sunt la o distanță de 120°, există o interacțiune de curent și tensiune între faze, iar cei trei poli ai dispozitivului de comutare nu sunt închiși exact în același timp.

Cu toate acestea, se poate spune cu siguranță că curentul de vârf la pornire al unui transformator trifazat este aproape de nivelul curentului de scurtcircuit.

Una dintre caracteristicile interesante ale curenților de magnetizare la supratensiune este prezența unei proporții mari de armonici pare, deoarece curenții sunt complet anulați. Armonicile pare sunt, de asemenea, rareori întâlnite în circuitele de putere.

03 Fluxul empatiei

Există, de asemenea, un fenomen cunoscut sub numele de „supratensiune simpatică”, în care un transformator anterior alimentat prezintă o schimbare bruscă de curent atunci când un transformator din apropiere pornește. Supratensiunea simpatică este cauzată de schimbarea tensiunii de linie cauzată de curentul de supratensiune al celui de-al doilea transformator.