Каков пусковой ток возбуждения трансформатора?
Пусковой ток возбуждения трансформатора, просто прислушайтесь к названию, кажется очень сложным, у него есть другое название "пусковой ток замыкания", это когда трансформатор в момент замыкания без нагрузки, то есть только начинает работать или снова подключается к источнику питания, в его обмотке внезапно возникает сильный ток. Проще говоря, точно так же, как мощные бытовые приборы в наших домах (например, кондиционеры) при запуске, поскольку такие компоненты, как катушки и магниты внутри оборудования, должны быстро прийти в рабочее состояние, оно временно будет потреблять много тока. Пусковой ток трансформатора работает по аналогичному принципу, но возникает в сердечнике и обмотке трансформатора. Этот ток является особым явлением на ранней стадии эксплуатации трансформатора.
Причины возникновения пускового тока возбуждения трансформатора
Остаточный поток накладывается на рабочий поток
Мы знаем, что сердечник трансформатора сам по себе является магнитопроводящим, и внутри материала сердечника существует свойство гистерезиса, то есть под действием переменных магнитных полей в сердечнике будет происходить процесс намагничивания и размагничивания. Перед вводом трансформатора в эксплуатацию в его сердечнике может сохраняться остаточный магнитный поток. Что такое остаточный поток?
Остаточный магнитный поток относится к остаточному магнитному потоку в сердечнике и катушке трансформатора после прекращения подачи переменного тока. Это происходит потому, что при нормальной работе трансформатора сердечник будет намагничен, а при отключении питания намагниченность не исчезнет сразу, а сохранит часть магнитного потока. Когда трансформатор вводится в эксплуатацию, магнитный поток, генерируемый рабочим напряжением, и оставшийся магнитный поток в сердечнике направлены в одном направлении, и они будут накладываться друг на друга, в результате чего общий магнитный поток значительно превысит насыщенный магнитный поток сердечника.
Насыщение сердечника
Если суммарный магнитный поток после укладки превышает максимальное значение, которое может выдержать сердечник (магнитный поток насыщения), сердечник будет как бы "заполнен" и больше не сможет поглощать магнитный поток. В это время будет генерироваться очень большой ток, то есть пусковой ток возбуждения. Величина пускового тока возбуждения также зависит от напряжения источника питания и начального фазового угла замыкания, величины магнитного потока в сердечнике и направления остаточной намагниченности перед замыканием, значения эквивалентного импеданса системы и фазового угла, режима подключения обмотки трансформатора и режима заземления нейтральной точки, характеристики намагниченности и гистерезиса материала сердечника, тип конструкции сердечника и уровень технологической сборки.
Характеристики пускового тока возбуждения трансформатора
Большой пик: пик пускового тока возбуждения может превышать номинальный ток трансформатора в 6-8 раз или даже выше. Это означает, что в момент включения трансформатора он может испытывать очень сильный скачок тока.
Быстрое затухание: Несмотря на то, что пик пускового тока возбуждения велик, он быстро затухает. Время затухания трансформатора большой мощности может достигать 5-10 секунд, в то время как для трансформатора малой мощности может потребоваться всего около 0,2 секунды.
Содержит сложные компоненты: пусковой ток возбуждения содержит не только обычные компоненты переменного тока, но также компоненты постоянного тока и компоненты высших гармоник. Эти компоненты усложняют форму сигнала пускового тока.
Опасность возникновения пускового тока возбуждения трансформатора
Пусковой ток вызовет перенасыщение сердечника и скачок напряжения на вторичной обмотке трансформатора, что приведет к ухудшению характеристик изоляции трансформатора и может привести к отказу оборудования.
Пусковой ток может привести к повышению температуры сердечника трансформатора, потере вихревых токов в проводе обмотки, стенке масляного бака и других металлических компонентах, что может привести к перегреву трансформатора, старению изоляции и повлиять на срок службы трансформатора.
Пусковой ток высокой амплитуды может непосредственно привести к физическому повреждению трансформатора и автоматического выключателя и даже привести к возгоранию оборудования.
Как снизить пусковой ток трансформатора
Снижение пускового тока является важной мерой для обеспечения стабильной работы трансформаторов и энергосистем. Пусковой ток трансформатора можно снизить следующими способами:
1. Используйте двигатель возбуждения. Двигатель возбуждения - это способ подачи постоянного напряжения на трансформатор через его ротор. Поскольку двигатель возбуждения обладает инерцией ротора, скорость нарастания тока возбуждения может быть снижена.
2. Увеличьте сопротивление возбуждения трансформатора: Увеличение соответствующего сопротивления в цепи возбуждения трансформатора может ограничить быстрое увеличение тока возбуждения.
3. Внедрение мер по защите трансформаторов от пускового тока: путем увеличения защиты цепей от пускового тока, таких как реакторы, конденсаторы и т.д., уменьшить воздействие пускового тока возбуждения на оборудование, эффективно поглощать и потреблять энергию пускового тока и обеспечить безопасность трансформаторов и электросетей.
4. Использование смещения замыкания и остаточной намагниченности трансформатора, компенсирующих друг друга: контролируя направление и величину смещения замыкания таким образом, чтобы оно и остаточная намагниченность трансформатора компенсировали друг друга, можно избежать насыщения сердечника трансформатора, тем самым препятствуя возникновению пускового тока возбуждения.
