Kdaj se v transformatorjih pojavi vklopni tok magnetizacije?

Tudi magnetizacijski vklopni pogoji se pojavljajo pri veliko višji frekvenci kot kratki stiki, zato je ta pojav vreden raziskovanja.

Razmislite, kaj se zgodi, ko enkrat napajate enofazni transformator. Magnetni pretok v jedru je enak integralu vzbujevalne napetosti.

Če je vezje sklenjeno, ko napetost preide skozi ničlo in je začetni pretok enak nič, bo sinusni pretok popolnoma odmaknjen od ničle. Najvišja vrednost polnega odmaknjenega pretoka je dvakrat večja od najvišje vrednosti simetričnega sinusnega pretoka. Z drugimi besedami, najvišji pretok polnega odmaknjenega vala je lahko skoraj dvakrat večji od normalnega najvišjega pretoka, kar je običajno dovolj, da jedro nasiči.

Na tej točki je edina stvar, ki omejuje magnetizacijski tok, impedanca zračnega jedra navitja, ki je za nekaj velikosti manjša od normalne magnetizacijske impedance.

Zato je med polciklom nasičenosti jedra poljski tok veliko večji od normalnega poljskega toka. Med nasprotnim polciklom jedro ni več nasičeno in poljski tok je približno enak normalnemu poljskemu toku.

Situacija je še bolj ekstremna, ko je v jedru prisoten preostali tok in je smer preostalega tok enaka smeri odmika sinusnega vala fluksa. Kot je prikazano na sliki 2 spodaj. Upoštevajte, da sta sliki 1 in 2 prikazani pri različnih merilih toka, zato je najvišji tok, prikazan na sliki 2, dejansko veliko večji od najvišjega toka, prikazanega na sliki 1.

02 Vršna vrednost vzbujevalnega sunka

Za določitev najvišjega udarnega toka, ki ga omejuje le reaktanca zračnega jedra, je priročno izračunati induktivnost navitja z uporabo enot cgs:

tukaj:

N – število zavojev tuljave

Amt – Površina znotraj povprečnega premera tuljave, cm2

l – aksialna dolžina tuljave, cm

L – induktivnost tuljave, μH

Pretok, ki ga ustvari induktor φL, je enak preostalemu pretoku plus 2-kratnik normalne spremembe pretoka minus nasičeni tok, ker je nasičeni tok v železu. Vendar je φL povezan z induktivnostjo in tokom:

Zato je najvišji vklopni tok v sistemu enot cgs izražen na naslednji način:

tukaj:

Ipeak v amperih in

φr – preostali tok

φn – normalna sprememba magnetnega pretoka

φs – nasičeni tok

Če v vezju ne bi bilo uporov, bi imel vsak naslednji vrh enako vrednost, vdorni tok pa bi se nadaljeval v nedogled. Vendar pa bo v prisotnosti upora v vezju padec napetosti na uporu velik in porast fluksa ne bo nujno tako visok kot v prejšnjem ciklu.

Integral padca napetosti predstavlja neto zmanjšanje magnetnega pretoka, potrebnega za podporo uporabljene napetosti. Ker je padec napetosti i×R vedno v isti smeri, vsak cikel zmanjša potreben magnetni pretok. Ko najvišja vrednost magnetnega pretoka pade pod vrednost nasičenosti jedra, vhodni tok izgine. Hitrost upadanja ni eksponentna, čeprav je podobna eksponentnemu upadajočemu toku.

Pomembno! Pri velikih transformatorjih lahko vklopni tok traja nekaj sekund, preden sčasoma izgine.

Reaktanca omrežne napetosti zmanjša najvišji vhodni tok preprosto z dodajanjem induktivnosti induktivnosti zračnega jedra navitja. Med vhodnim tokom in kratkostičnim tokom obstaja jasna povezava, saj sta oba povezana z induktivnostjo zračnega jedra navitja.

Ne pozabite, da kratki stiki ponavadi potisnejo tok iz jedra.

Pravilo! Na splošno velja pravilo, da je najvišji vklopni tok magnetiziranja nekoliko nad 90 % najvišjega toka kratkega stika. Vendar pa je magnetna sila, ki jo povzroča vklopni tok magnetiziranja, običajno veliko manjša od sile kratkega stika. Ker vsaka faza vsebuje samo eno navitje, med navitji ni magnetnega odbijanja.

Celoten problem analize vklopnih tokov magnetenja postane še težji, ko gre za trifazne transformatorje. To je zato, ker so fazni koti vzbujevalnih napetosti oddaljeni 120°, med fazami obstaja interakcija toka in napetosti, trije poli stikalne naprave pa niso zaprti popolnoma istočasno.

Vendar pa lahko rečemo, da je najvišji vklopni tok trifaznega transformatorja blizu ravni kratkostičnega toka.

Ena od zanimivih značilnosti magnetnih vklopnih tokov je velik delež sodih harmonikov, ker so tokovi popolnoma izničeni. Sodi harmoniki se redko pojavljajo tudi v energetskih tokokrogih.

03 Tok empatije

Obstaja tudi pojav, znan kot "simpatični vklopni tok", pri katerem se v predhodno napajanem transformatorju nenadoma spremeni tok, ko se vklopi bližnji transformator. Simpatični sunek povzroči sprememba omrežne napetosti, ki jo povzroči vklopni tok drugega transformatorja.