Пусковые токи трансформатора. Методы их снижения.

20.04.2017

Часто величина пусковых токов трансформатора значительно превышает рабочие токи. Так, например, для тороидального трансформатора номинальной мощностью 5 кВА импульс пусковой ток достигает 1000…2000 А. Пусковые токи могут привести к активации устройства защиты по току (например, автоматических выключателей). Возникает весьма резонный вопрос: «Как предотвратить эту ситуацию?» ГК «Штиль» предлагает следующие решения для снижения пусковых токов:

• Использование трансформаторов с пониженной индуктивностью. Таким образом, снижение индукции в два раза относительно номинального снижает пусковой ток до величины, не превышающей номинальный ток холостого хода. Обычно номинальное значение равно 1,5 Тл. Следует отметить, что снижение индукции ведет к увеличению потерь в проводах обмоток трансформатора и, соответственно, к увеличению таких параметров, как масса и габариты. На предприятиях ГК «Штиль» такие трансформаторы изготавливаются по специальному заказу в соответствии с требованиями Заказчика.
• Подключение трансформатора к сети электропитания в момент, когда напряжение сети имеет максимальное значение (то есть, в момент ? = ?/2 ). Этот метод является наиболее эффективным, но он требует применения специальных устройств коммутации.
• Включение активного сопротивления (резистора) последовательно с первичной обмотки трансформатора. Но этот метод имеет такие надостатки, как нагрев резистора и ,соответственно, снижение эффективности.

На наш взгляд, целесообразнее в этом случае использовать термистор, т. е. резистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Сопротивление терморезистора в горячем состоянии значительно ниже, чем в холодном, в связи с чем, потери тепла соответственно значительно меньше по сравнению с обычным резистором. Например, для использования вместе с трансформатором мощностью 2 кВА специалисты ГК «Штиль» рекомендуют термистор типа SCK-2R515 с сопротивлением в холодном состоянии 2,5 Ом, который рассчитан на номинальный ток 15 а.

Относительно недавно были представлены так называемые однофазные ограничители серий ESB и ESBH, рассчитанные на номинальные токи от 10 А и 16 А. В основе принципа действия вышеуказанных ограничителей – включение последовательно с нагрузкой серии с нагрузкой токоограничительного резистора (обычно 5 Ом). При этом, резистор замыкается контактами реле с задержкой времени (настройка в пределах от 20 до 50 мс). Автоматические выключатели, используемые для подключения трансформатора к сети, должны быть характеристики переключения «D» (стандарт МЭК/IEC 898) и «K» (стандарт DIN VDE 0660). Автоматы защиты с такими характеристиками разработаны специально для активно-индуктивной нагрузки таких компонентов, как электродвигатели и трансформаторы. Для подобных автоматов характерна высокая кратность номинального значения тока, т.е. соотношение пускового тока к номинальному значению. Для автоматических выключателей с характеристикой «D» кратность составляет порядка 15, а для автоматов с характеристикой «K» — порядка 10. Если у вас нет подобных автоматических выключателей, а трансформатор должен быть подключен срочно, вы можете также использовать устройства наиболее распространенные — с литерами B, C. При этом, надо помнить, что они должны иметь 2-3-кратный запас по току. И в данном случае выключатель будет срабатывать при значении тока в 2-3 раза больше номинального. Т.е. защитные функции коммутатора будут несколько ухудшаться. Проблема пусковых токов наиболее остро стоит для разработчиков оборудования, а не для завода- производителя трансформаторов, т.к. производитель трансформаторов не может изменить значение этого параметра. В зависимости от конкретного случая разработчик сам решает, какой способ уменьшения значения пускового ток следует применить. Для трансформаторов с мощностью менее 1 кВА, как правило, нет острой необходимости решать проблему пусковых токов. Однако в ряде случаев относительно большое внутреннее сопротивление питающей сети могут снизить пусковой ток до вполне приемлемой величины.

Вернуться к списку статей

Пусковой ток траснформатора: варианты защиты от профессионалов

Автор Andrey Ku На чтение 4 мин Опубликовано 29.10.2021

Специалисты знают, что пусковой ток трансформатора достигает параметров, в разы превышающих рабочие токи. Начальный бросок длится приблизительно 10 мсек. За этот период частота переменного тока увеличивается в несколько раз, пока напряжение не придет в норму. Сразу после включения происходит мгновенное повышение силы тока.

Содержание

1. Какие проблемы возникают при увеличении пусковых нагрузок
2. Пути снижения пусковых токов
3. Формула расчета стартового броска
4. Как защитить жилье от возгорания проводки

Какие проблемы возникают при увеличении пусковых нагрузок

На амплитуду пускового броска влияют особенности строения и то, насколько высоко качество изготовления трансформатора. Значение имеет и импеданс сети. Если он низкий, возникнет больший бросок. Катушки при пуске берут очень много электричества некоторое время, до восстановления параметров в сердечнике.

Пусковой ток нагревает элементы блока питания. Это может стать причиной их выхода из строя в результате подгорания контактов в выключателях из-за появления «дуги». Завышенный пусковой бросок сглаживается при использовании дополнительных элементов так называемого «мягкого включения». Стартовые броски и подача излишнего напряжения приходят в норму, а поэтому исключается срабатывание предохранительных приборов.

Пути снижения пусковых токов

Рассмотрим, что следует предпринять для понижения стартовых бросков. Есть несколько вариантов:

• Подключение трансформатора с пониженной индукцией. Подобная силовая характеристика значительно утяжеляет прибор, увеличивает его стоимость. Пусковой ток при включении трансформатора, понизится до значения равного номинальной величине тока или ниже без подключения активной нагрузки, если индукция меньше номинала вдвое.
• Подача на обмотки напряжения в период, когда оно наивысшее. Эффективность этого действия достигается применением дополнительных соединительных приборов.
• Последовательно с первичной обмоткой преобразователя подсоединяется активное сопротивление. У этого варианта есть минус – перегрев сопротивления, которое приводит к понижению коэффициента полезного действия.

Если применить сопротивление с обратным температурным коэффициентом, эффективность будет выше. Это происходит из-за того, что термистор при нагреве имеет свойство понижать свое сопротивление.

Специалистам-энергетикам известно, что сейчас на рынке стали предлагать так называемые пакетники серий ESB и ESBH на предельные параметры (ампер), соответственно, 10 и 16. Работа данных приборов предполагает включение последовательно с нагрузкой сопротивления ограничивающего напряжение. Параметр этого полупроводника, как правило, 5 Ом. В описанном случае сопротивление замыкается контактными прерывателями со срабатыванием от 20 до 50 мсек.

При подсоединении преобразователя к электролинии используют элементы защиты (автоматы). Стандарты, которым должны соответствовать характеристики срабатывания следующие: IEC/МЭК 898 (отключение D) и ДИН ВДЕ 0660 (отключени K). Прерывающие элементы с указанными параметрами производятся для электрических двигателей, трансформаторов. То есть для аппаратов с большой кратностью стартового тока к номинальной величине. Выключатели D имеют кратность 15, для автоматов K этот параметр равен 10.

Что делать, если надо подсоединить трансформатор, а элементы защиты с указанными характеристиками отсутствуют? В таком случае возьмите самые распространенные выключатели, на которых стоит маркировка B, C. Помните, что такие элементы надо предусмотреть с дву- или трехкратным заделом по напряжению. Автомат сработает, если сила стартового броска превысит номинальный параметр в 2 – 3 раза, то есть основная функция защиты значительно снизится.

Формула расчета стартового броска

Как мы уже выяснили, для защиты линии включения трансформатора необходимо подключить выключатель с соответствующей характеристикой. Чтобы правильно подобрать автомат, необходимо сделать расчет пускового тока трансформатора. Для этого понадобится техническая документация на прибор. Выпишите оттуда данные:

• мощность (Pн) номинальная;
• напряжение (UH) номинальное;
• КПД;
• коэффициент мощности cos φH:
• кратность постоянного тока по отношению к номинальному значению Кп.

Для расчета номинального значения трехфазного аппарата используется формула:

• Iн = 1000Pн / (UH х cosφH х √КПД), А.

Следующим шагом определяем величину стартового броска. Расчет производим по следующей формуле:

• I_П = I_H х Кп, А, где

I_H – определенная ранее номинальная величина;

Кп – кратность постоянного тока к номинальному значению.

После произведенных расчетов, подберите подходящий по параметрам выключатель.

Как защитить жилье от возгорания проводки

В жилом помещении электролиния должна иметь элементы защиты. Расчет параметров производится просто. Вычислите суммарный ток, который понадобится всем электрическими устройствами в квартире, если их включить одновременно. Он определяется таким образом:

• суммируем мощности приборов;
• полученное число делим на вольтаж сети;
• полученный параметр исчисляется в амперах, он фиксирует значение величину, на которую следует ориентироваться при выборе защитных элементов.

У мастера, обслуживающего ваш участок, выясните предельный параметр силы тока электролинии. Если выяснится, что она предполагает меньшее потребление тока, чем вы получили при расчете необходимого величины для всех установленных в жилье электроприборов (работающих одновременно), уменьшите и параметр, на который рассчитаны защитные элементы.

Соблюдайте правило: никогда одновременно не подключайте к сети устройства (кухонный комбайн, чайник, кондиционер) потребляющие суммарный ток, превышающий максимальный параметр электролинии.

Важная информация! Когда в электророзетках соединения между кабелем и клеммами ослабли, проводка не выдержит силу тока, на которую она рассчитана. Чтобы восстановить утраченную способность, проверьте розетки и, при необходимости, подтяните клеммы. Следите за тем, чтобы не перетягивать винты, что может привести к повреждениям розетки. Работы проводятся при обесточенной проводке.

Пусковой ток трансформатора: ограничение трансформатора мощностью 40 ВА

Вы когда-нибудь включали трансформатор и слышали громкий гудящий звук? А как насчет перегоревшего предохранителя или сработавшего автоматического выключателя? Все эти признаки могут указывать на пусковой ток трансформатора.

Пусковой ток трансформатора описывает всплеск тока, который возникает при первом включении трансформатора. Этот всплеск может быть до 10 раз выше, чем нормальный ток. Почему возникает пусковой ток? Это может произойти из-за того, что большие трансформаторы потребляют огромное количество тока при включении. Пока индуктивное сопротивление и магнитное поле не нарастают, они, по сути, действуют как короткие замыкания. Это объясняет, почему вы можете испытать искаженные звуки (жужжание или жужжание) или перегорел предохранитель довольно легко .

Проблемные последствия пускового тока трансформатора

Пусковой ток в трансформаторе может вызвать несколько проблем. Он не только мешает работе цепей , но и может привести к повреждению трансформатора. Искажение формы волны напряжения или тока, известное как гармоники, является еще одним побочным эффектом пускового тока. При неправильном управлении пусковой ток может привести к отказ компонентов схемы, сокращение срока службы трансформатора или даже повреждение .

Посмотрим на рисунок ниже. Если волна переменного тока проходит через нулевое значение, потребляемый ток будет очень высоким и превысит ток насыщения (рис. 1). В этой ситуации защита трансформатора от пускового тока становится необходимой для поддержания нормальной работы трансформатора.

Рис. 1. Трансформатор потребляет пусковой ток, который может превышать ток насыщения, влияющий на магнитные свойства сердечника.

Решение проблемы пускового тока трансформатора

Какое практическое решение этой проблемы? Один из удобных способов  ограничить пусковой ток в трансформаторе  – это использовать термистор NTC. На фотографии ниже показан термистор NTC, помещенный в печатную плату для обеспечения оптимальной защиты от бросков тока (рис. 2).

Рис. 2. Термистор NTC подключается последовательно с входной линией для ограничения пускового тока в трансформаторе. 9

Расчет пускового тока трансформатора Мы подумали, что поделимся этим с вами, чтобы вы могли посчитать сами, если вам так хочется.

Приведенный ниже 7-шаговый процесс проведет вас через расчет, который мы выполнили для трансформатора 40 ВА . Вы можете применить эти расчеты и к своему трансформатору. Просто введите свои собственные характеристики приложения (найденные на шаге 1) и следуйте уравнениям. Если вы готовы, возьмите ручку и бумагу и начнем!

Шаг 1. Определите характеристики вашего трансформатора

Трансформатор 40 ВА имеет следующие заданные значения. Если вы выполняете эти расчеты для своего собственного приложения, эти значения будут отличаться.

Приведенные значения: 

1. КВА или ВА трансформатора = 40 ВА
2. Входное напряжение = 110 В переменного тока

Шаг 2. Запишите допущения пускового тока

В наших расчетах мы будем использовать следующие допущения. В зависимости от формы вашего трансформатора вы будете использовать 10 или 30 в первом предположении (см. примечание).

Предположения:

1. Пусковой ток = 30 x ток в установившемся режиме (SSI)
2. Максимально допустимый пусковой ток = 1/5 пускового тока
3. Частота = 50 Гц

Примечание :

• Используйте 10 x SSI, если сердечник имеет прямоугольную форму
• Используйте 30 x SSI, если геометрия тороидальная (т. е. форма пончика)
• Это типичные значения, которые мы видели на основе трассировки области
• Максимально допустимый пусковой ток снижает пусковой ток на 80

Шаг 3. Расчет установившегося тока трансформатора

Теперь, когда у нас есть заданные значения и допущения для нашего приложения, мы готовы начать расчеты. Во-первых, мы рассчитаем ток в установившемся режиме трансформатора во время нормальной работы, используя данные значения, найденные в шаге 1 . Шаг 4. Расчет пускового тока Вы можете найти объяснение этого расчета в Шаг 2 .

Шаг 5: Расчет индуктивного импеданса

В-третьих, мы собираемся рассчитать индуктивный импеданс. Это величина сопротивления катушки и сердечника электрическому току.

Шаг 6: Рассчитайте энергию

Далее мы рассчитаем сумму энергии, которую необходимо термистор, чтобы предотвратить его отнакомся. 9Шаг 7: Расчет минимального холодостойкости термистора.

Выберите правильный термистор NTC Таблица данных направит вас к правильному номеру детали для вашего термистора.

В этом примере мы рекомендуем использовать термистор SL03 12101, поскольку он соответствует всем необходимым требованиям для этого приложения.

Пусковой ток трансформатора:

Трансформаторы используются для увеличения или уменьшения переменного напряжения в электроэнергетике. С момента изобретения первого трансформатора постоянного напряжения в 1885 году трансформаторы стали незаменимыми для передачи, распределения и использования электрической энергии переменного тока.

Несмотря на то, что трансформаторы предназначены для изменения величины синусоидального напряжения в соответствии с соотношением обмоток в установившемся режиме, в некоторых переходных ситуациях, таких как включение силового трансформатора, выходной сигнал, который называется пусковым током, будет искажен. или несинусоидальный.

Пусковой ток — это форма перегрузки по току, которая возникает при включении трансформатора и представляет собой большой переходный ток, вызванный насыщением магнитного сердечника трансформатора в течение неполного цикла. Для силовых трансформаторов величина пускового тока первоначально в 6-10 раз превышает номинальный ток нагрузки.

Для лучшего понимания пускового тока необходимо знать а) принцип работы трансформатора и понимать б) петлю гистерезиса трансформатора .

а) Принцип работы трансформатора:

Ток в первичной обмотке создает магнитный поток. Поток, который перемещается от первичной обмотки к вторичной и связывает обе обмотки, называется взаимным потоком, и его максимальное значение представлено φm. Около 95 % этого потока перемещается от первичной обмотки к вторичной через путь магнитного сердечника с низким магнитным сопротивлением и этот поток связан с обеими обмотками, и небольшой процент этого потока связан с первичной обмоткой. Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, напряжение будет индуцироваться как во вторичной обмотке, так и в первичной обмотке. Благодаря этому напряжению через нагрузку будет протекать ток, если она подключена к вторичной обмотке. Следовательно, первичное напряжение передается на вторичную обмотку без изменения частоты.

На следующем рисунке показан идеальный трансформатор с разомкнутой вторичной обмоткой. Небольшой ток намагничивания (Im) будет течь в первичной обмотке, когда она подключена к источнику переменного напряжения V1. Этот ток намагничивания отстает от напряжения питания V1 на 90° и создает поток, индуцирующий первичную и вторичную ЭДС. Эти ЭДС отстают от потока на 90°. Величина первичной ЭДС индукции E1 и напряжения питания V1 одинаковы, но сдвинуты по фазе на 180°, как показано ниже:

Как объяснено, генерируемый поток отстает от напряжения источника на 90 градусов.

b) Кривая гистерезиса трансформатора:

Производительность трансформатора зависит от потока, создаваемого между обмотками трансформатора. Магнитопроводы в трансформаторах служат путем потока. Эти сердечники представляют собой магнитные материалы с высокой магнитной проницаемостью, используемые для направления магнитных полей в трансформаторах и других электрических или магнитных устройствах. Их изготавливают из ферромагнитных материалов или соединений.

Когда ферромагнитный материал намагничивается в одном направлении, он не релаксирует до нулевой намагниченности при удалении наложенного намагничивающего поля. Оно должно быть возвращено к нулю полем в противоположном направлении. Если к материалу приложить переменное магнитное поле, его намагниченность будет описывать петлю, называемую петлей гистерезиса. Отсутствие убираемости кривой намагничивания — это свойство, называемое гистерезисом, и оно связано с существованием магнитных доменов в материале. Магнитный поток, создаваемый электромагнитной катушкой, представляет собой величину магнитного поля или силовых линий, создаваемых в данной области. и что его чаще называют «плотностью потока». Учитывая символ B с единицей измерения плотности потока Тесла, T.

Также магнитная сила электромагнита зависит от количества витков катушки, тока, протекающего через катушку, или типа используемого материала сердечника, и если мы увеличим либо ток, либо количество витков, мы можем увеличить напряженность магнитного поля, символ H. Таким образом, для ферромагнитных материалов отношение плотности потока к напряженности поля ( B / H ) не является постоянным, а зависит от плотности потока. Однако для катушек с воздушным сердечником или любого сердечника из немагнитной среды, такого как дерево или пластик, это отношение можно считать постоянным. Нанося значения плотности потока ( B ) в зависимости от напряженности поля ( H ), мы можем получить набор кривых, называемых кривыми намагничивания, кривыми магнитного гистерезиса или, чаще, кривыми B-H.

Генерируемый поток прямо пропорционален напряжению на клеммах трансформатора и обратно пропорционален виткам катушки (N). Индуцированное напряжение (e) отстает от напряжения на клемме (v) на 90 градусов, а поток находится в фазе с напряжением на клеммах. Когда сила намагничивания увеличивается (Im), поток также будет увеличиваться и достигает точки плотности потока насыщения материала сердечника ( Бс). Более высокое значение потока по отношению к кривой гистерезиса трансформатора приведет к более высокому пиковому значению тока на вторичной стороне, и эта волна тока не будет симметричной, поскольку сердечник насыщен.

Обратите внимание, что по мере увеличения намагничивающей силы (тока) увеличивается магнитный поток. Но когда сила намагничивания (ток) уменьшается, магнитный поток уменьшается не с той же скоростью, а менее плавно. Следовательно, когда сила намагничивания достигает нуля, плотность потока все еще имеет положительное значение, которое называется остаточной плотностью потока (Br). Чтобы плотность потока достигла нуля, намагничивающая сила должна быть приложена в отрицательном направлении.

Пиковое значение тока (пусковой ток) имеет прямое отношение к приложенному напряжению, плотности потока насыщения и остаточной плотности потока кривой гистерезиса трансформатора.

Величина пускового тока:

Пиковое значение пускового тока зависит от нескольких параметров, указанных на следующем рисунке. Как показано в формуле, пиковое значение пускового тока прямо пропорционально максимальному приложенному напряжению, номинальной плотности потока, остаточному потоку и плотности потока насыщения трансформатора, в то время как оно обратно пропорционально физическим параметрам трансформатора, таким как полное сопротивление постоянному току и индуктивность воздушного сердечника трансформатора.

Пиковая форма пускового тока:

Объяснение генерации пикового тока намагничивания с учетом третьей гармоники показано на следующем рисунке. Синусоидальная ЭДС (Ea) генерирует синусоидальный ток (Ia) в отстающей фазовой квадратуре с Ea. Это создает волну потока с плоской вершиной (φ1), которую можно разделить на две составляющие: φa, основную волну потока, и φ3, волну потока третьей гармоники (более высокими гармониками пренебрегают). Можно предположить, что поток третьей гармоники создает ЭДС третьей гармоники (E3) и соответствующий ток третьей гармоники (I3), которые при суммировании с I a делают общий потребляемый ток пиковым.

Факторы, влияющие на величину пускового тока, формируют продолжительность:

Форма пускового тока, величина и связанные с ними генерируемые гармоники зависят от многих факторов, которые будут обсуждаться следующим образом:

Когда трансформатор включается с разомкнутой вторичной обмоткой , что касается угла переключения напряжения, он потребляет значительное количество несинусоидальных токов, которые содержат постоянные, нулевые, отрицательные и положительные гармонические последовательности.

В этой статье основное внимание будет уделено тому, как точка переключения подаваемого напряжения изменяет величину пускового тока и увеличивает гармоники, а также изучению того, как остаточный поток повлияет на пусковой ток трансформатора и в будущем

1)

Точка напряжения в момент подачи питания:

Как обсуждалось ранее, генерируемый поток отстает от источника напряжения на 90 градусов. Следовательно, когда на трансформатор подается питание в точке пересечения напряжения с нулем, генерируемый поток будет максимальным, и наоборот, если подача питания происходит при пике напряжения, генерируемый поток будет минимальным.

В этой статье обсуждаются оба упомянутых сценария и исследуется поведение трансформатора для обоих сценариев.

1-a) Трансформатор находится под напряжением в точке перехода напряжения через нуль:

Когда силовой трансформатор включается от первичной обмотки, а вторичная обмотка разомкнута, он ведет себя как индуктивность. Когда трансформатор работает нормально, создаваемый магнитный поток имеет фазовый сдвиг на 90 градусов с приложенным напряжением, что означает, что магнитный поток имеет отрицательное пиковое значение при нулевом приложенном напряжении (как показано на следующем рисунке).

Однако практически невозможно иметь отрицательный пиковый поток при нулевом напряжении, потому что нет потока, связанного с сердечником до импульсного источника питания. Стационарное значение потока будет достигнуто только через конечное время, в зависимости от того, насколько быстро схема может поглощать мощность.

Максимальный магнитный поток, который может быть создан в сердечнике трансформатора, зависит от максимального приложенного напряжения, частоты источника питания и витков обмотки. Когда на трансформатор подается питание в точке пересечения напряжения с нулем, генерируемый поток может быть определен математически следующим образом:

Следующая иллюстрация содержит результаты моделирования переходных процессов для трансформатора мощностью 40 МВА, который был включен, когда напряжение фазы B было равно нулю. Пусковой ток фазы B почти в 3,5 раза больше, чем фаза C, и в 1,35 раза больше, чем фаза A. Причина в том, что точка переключения напряжения фазы A составляет около 45 градусов, а фаза C — примерно 80 градусов. Следовательно, точка переключения, ближайшая к пику напряжения, приведет к более низкой величине максимального пускового тока.

Более высокая величина потока приведет к более высокому пиковому пусковому току, гармоники которого больше, чем в двух других фазах. Пусковой ток фазы B содержит 20 % 2-й гармоники, 30 % 1-й гармоники и 18,5 % постоянной составляющей.

1-b) Трансформатор находится под напряжением при пике напряжения (𝞹/2):

Когда на трансформатор подается питание, когда напряжение достигает своего максимума, генерируемый поток будет равен максимальному магнитному потоку трансформатора

As это видно на следующем рисунке, когда трансформатор находится под напряжением и напряжение достигает своего максимума в первом цикле, пиковое значение потока фазы B составляет почти половину от двух других фаз.

Максимальный пусковой ток фазы B в первом сценарии (переключение в точке пересечения нуля) на 37% больше, чем во втором случае (переключение в точке 𝞹/2).

Во втором сценарии максимальный пусковой ток составляет 64 % от первого сценария, в результате чего форма пускового тока менее пиковая. Постоянная составляющая составляет 12 %, вторая гармоника — 15 % от максимального пускового тока.

2) Остаточный поток сердечника трансформатора:

Трансформатор подключен к сети путем замыкания выключателя трансформатора, и что ферромагнитный материал сердечника достиг точки насыщения, максимальной плотности потока. Если мы теперь разомкнем переключатель и удалим ток намагничивания, протекающий через катушку, мы ожидаем, что магнитное поле вокруг катушки исчезнет, ​​когда магнитный поток уменьшится до нуля.

Однако магнитный поток не исчезает полностью, поскольку материал электромагнитного сердечника все еще сохраняет часть своего магнетизма, даже когда ток в катушке прекратился. Эта способность катушки сохранять часть своего магнетизма в сердечнике после прекращения процесса намагничивания называется остаточной намагниченностью или сохраняющей способностью, а величина плотности потока, все еще остающейся в сердечнике, называется Остаточный магнетизм , BR .

Причина этого в том, что некоторые из крошечных молекулярных магнитов не возвращаются к совершенно случайному образцу и по-прежнему указывают в направлении исходного намагничивающего поля, что дает им своего рода «память». Некоторые ферромагнитные материалы обладают высокой удерживающей способностью (магнитно-жесткие), что делает их идеальными для изготовления постоянных магнитов.

В то время как другие ферромагнитные материалы имеют низкую восстанавливающую способность (магнитно-мягкие), что делает их идеальными для использования в электромагнитах, соленоидах или реле. Один из способов уменьшить эту остаточную плотность потока до нуля — изменить направление тока, протекающего через катушку, тем самым сделав значение H, напряженности магнитного поля, отрицательным. Этот эффект называется Coercive Force , HC.

Если этот обратный ток будет увеличиваться дальше, плотность потока также будет увеличиваться в обратном направлении, пока ферромагнитный сердечник снова не достигнет насыщения, но в обратном направлении. Уменьшение тока намагничивания снова до нуля создаст такое же количество остаточного магнетизма, но в обратном направлении.

Затем, постоянно изменяя направление тока намагничивания через катушку с положительного направления на отрицательное, как в случае с источником переменного тока, можно создать петлю магнитного гистерезиса ферромагнитного сердечника.

2-a) Максимальный пусковой ток трансформатора при наличии остаточного потока:

Как обсуждалось ранее, максимальный пусковой ток возникает при включении трансформатора в точке пересечения нуля напряжения. Однако, если трансформатор находится под напряжением при наличии остаточного потока, остаточный поток будет добавлен к генерируемому потоку, и, соответственно, трансформатор будет испытывать чрезмерный пусковой ток.

Трансформатор при наличии остаточного потока испытывает пусковой ток, превышающий 300 % от пускового тока переключения в точке пересечения нуля напряжения без остаточного потока. Остаточный поток в сердечнике трансформатора составляет 0,698 о.е., а максимальный генерируемый поток в дополнение к остаточному потоку составляет 2,129 о.е., что вызывает чрезмерное количество пускового тока более 2,3 кА.

Как показано на рисунке выше, минимальный генерируемый поток имеет положительное значение, поскольку остаточный поток сместил генерируемый поток в момент подачи питания. В результате пусковой ток будет иметь положительное значение на протяжении всего цикла.

Генерируемая постоянная составляющая составляет около 48 % пускового тока, превышающего значение первой гармоники (44 % пускового тока). Остаточный поток сместил генерируемый поток, поэтому постоянная составляющая будет резко увеличена.

Вывод:

На величину и форму пускового тока трансформатора влияет множество факторов, таких как точка переключения напряжения и остаточный поток. Для уменьшения пускового тока могут быть применены следующие решения:

1) Переключение при пиковом значении фазного напряжения.