При первом включении трансформатора возникает явление, называемое пусковым током. Хотя пусковой ток, как правило, не так разрушительен, как ток короткого замыкания, продолжительность пускового тока возбуждения составляет порядка секунд (по сравнению с периодом тока короткого замыкания).
Ситуация с пусковым током также происходит намного чаще, чем короткое замыкание, поэтому это явление заслуживает изучения.
Рассмотрим, что происходит, когда вы первоначально включаете однофазный трансформатор. Поток в сердечнике равен интегралу напряжения возбуждения.
Если цепь замыкается, когда напряжение проходит через ноль и начальный поток равен нулю, синусоидальный поток будет полностью смещен от нуля. Пиковое значение потока с полным смещением в два раза превышает значение потока симметричной синусоидальной волны. Другими словами, пиковый поток полностью смещенной волны может почти в два раза превышать нормальный пиковый поток, чего обычно достаточно для насыщения активной зоны.
В этот момент единственным ограничивающим током возбуждения является импеданс полого сердечника обмотки, который на несколько порядков меньше, чем импеданс нормального намагничивания.
Поэтому во время полупериода насыщения сердечника ток возбуждения намного больше нормального тока возбуждения. В течение противоположного полупериода сердечник уже не насыщается и ток возбуждения примерно равен нормальному току возбуждения.
Ситуация является более экстремальной, когда в сердечнике имеется остаточный поток, и направление остаточного потока совпадает с направлением смещения синусоидальной волны потока. Это показано на рисунке 2 ниже. Обратите внимание, что рисунки 1 и 2 построены для различных пропорций тока, поэтому пиковый ток, изображенный на рисунке 2, на самом деле намного больше, чем пиковый ток, изображенный на рисунке 1.
Peak of excitation surge path
In order to find the peak surge current limited only by the hollow reactance, the inductance of the winding is conveniently calculated using CGS units:
Примечание: N -- витки катушки Amt -- площадь в пределах среднего диаметра катушки, CM2L -- осевая длина катушки, смL -- индуктивность катушки, мкГн
Поток, создаваемый катушкой индуктивности φL, равен остаточному потоку плюс удвоенное нормальное изменение потока за вычетом потока насыщения, поскольку поток насыщения находится в железе. Но φL связано с индуктивностью и током:
Таким образом, пиковый пусковой ток выражается в единицах СГС следующим образом:
Если бы в цепи не было сопротивления, каждый последующий пик имел бы одно и то же значение, и приток тока продолжался бы бесконечно. Однако при наличии сопротивления в цепи падение напряжения на обоих концах сопротивления будет большим, и увеличение потока не должно быть таким высоким, как в предыдущем цикле.
Интеграл падения напряжения представляет собой чистое уменьшение магнитного потока, необходимое для поддержания приложенного напряжения. Поскольку падение давления I × R всегда в одном и том же направлении, требуемый магнитный поток уменьшается каждый период. Когда пиковый поток падает ниже значения насыщения сердечника, импульсный ток исчезает. Скорость затухания не является экспоненциальной, хотя она аналогична экспоненциально затухающему току.
Важный! Для больших силовых трансформаторов импульсный ток может длиться несколько секунд, пока в конце концов не исчезнет.
Реактивное сопротивление линии уменьшает пиковый импульсный ток, просто добавляя индуктивность к индуктивности полого сердечника обмотки. Существует определенная связь между пусковым током и током короткого замыкания, поскольку оба связаны с индуктивностью полого сердечника обмотки.
Тот же поток
Существует также явление, известное как «симпатический приток», при котором ранее включенный трансформатор показывает внезапное изменение тока при включении соседнего трансформатора. Соответствующий выброс вызван изменением сетевого напряжения, вызванным выбросом тока во втором трансформаторе.
