[分享]变压器何时出现励磁涌流?

发表于2020-07-31     11人浏览     0人跟帖     总热度:110  



01
励磁涌流

当变压器初次通电时,会出现一种称为励磁涌流的现象。尽管浪涌电流一般不像故障电流那样具有破坏性,但励磁涌流的持续时间约为秒级(与具有故障电流的周期相比)。

变压器何时出现励磁涌流?_1


励磁涌流情况也比短路发生的频率要高得多,因此这种现象值得探讨。

考虑最初为单相变压器通电时会发生什么。磁芯中的磁通等于激励电压的积分。

如果在电压通过零且初始磁通为零时电路闭合,则正弦磁通将完全从零偏移。全偏移通量的峰值是对称正弦波通量峰值的两倍。换句话说,全偏移波的峰值通量可以接近正常峰值通量的两倍,这通常足以驱动磁芯进入饱和状态。

在这一点上,唯一限制励磁电流的是绕组的空芯阻抗,它比正常的磁化阻抗小几个数量级。

因此,在磁芯饱和的半周期内,励磁电流远大于正常励磁电流。在相反的半周期内,磁芯不再饱和,励磁电流大约等于正常励磁电流。

变压器何时出现励磁涌流?_2

当磁芯中存在残留磁通且残留磁通的方向与正弦磁通波的偏移方向相同时,情况就更加极端。如下图2所示。请注意,图1和图2是在不同比例的电流上绘制的,因此图2中绘制的峰值电流实际上比图1中绘制的峰值电流大得多。

变压器何时出现励磁涌流?_3

02
励磁涌路峰值

为了找到仅受空心电抗限制的峰值浪涌电流,使用cgs单位方便地计算绕组的电感:
变压器何时出现励磁涌流?_4
这里:
N –线圈匝数
Amt –线圈平均直径内的面积,cm2
l –线圈的轴向长度,cm
L –线圈电感,μH

电感φL产生的通量等于剩余通量加上正常通量变化的2倍减去饱和通量,因为饱和通量在铁中。但是φL与电感和电流有关:
变压器何时出现励磁涌流?_5

因此,峰值涌入电流在cgs单位制中表示如下:

变压器何时出现励磁涌流?_6
这里:
Ipeak在安培和
φr–剩余磁通
φn–正常磁通量变化
φs–饱和通量

如果电路中没有电阻,则每个连续的峰值将具有相同的值,并且电流涌入将无限期地继续。但是,在电路中存在电阻的情况下,电阻两端的压降会很大,通量的上升不必与前一个周期一样高。

电压降的积分表示支持施加电压所需的磁通量的净减少。由于i×R压降始终沿相同方向,因此每个周期都会减少所需的磁通量。当磁通的峰值下降到磁芯的饱和值以下时,浪涌电流消失。衰减速率不是指数级的,尽管它类似于指数衰减电流。

重要!对于大型电力变压器,浪涌电流可以持续几秒钟,直到最终消失。

通过简单地将电感添加到绕组的空芯电感中,线路电抗具有减小峰值浪涌电流的作用。浪涌电流和短路电流之间存在确定的关系,因为两者都与绕组的空芯电感有关。

请记住,短路往往会将磁通从芯中排除。

经验法则!通常,经验法则是,峰值励磁涌流略高于峰值短路电流的90%。但是,由励磁涌流引起的磁力通常比短路力小得多。由于每相仅包含一个绕组,因此绕组之间没有磁排斥。

当涉及三相变压器时,分析励磁涌流的整个问题变得更加困难。这是因为激励电压的相角相隔120°,在相之间存在电流和电压的相互作用,并且开关装置的三极不完全同时闭合。

但是,可以肯定地说,三相变压器的浪涌电流峰值接近短路电流水平

励磁涌流的有趣特征之一是,由于电流被完全抵消,因此存在很大比例的偶次谐波。在电力回路中也很少遇到偶次谐波。

03
同感涌流

还有一种现象被称为“同感涌入”,在该现象中,当附近的变压器接通时,先前通电的变压器会表现出电流的突然变化。有同感的浪涌是由第二个变压器的浪涌电流引起的线电压变化引起的。



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