При включении в режиме холостого хода

Из рисунка 9.3 следует, что результирующий магнитный поток

(9.22)

достигает максимального значения примерно через пол – периода после включения, т.е. через время . При отсутствии остаточного потока всплеск результирующего потока достигает двойного значения максимального установившегося потока

Характер изменения тока в первичной обмотке полностью подобен характеру изменения магнитного потока. В частности, ток имеет также две составляющие – установившуюся и свободную (апериодическую) , затухающую с той же постоянной времени, что и поток . Свободный ток отражает реакцию цепи на любой импульс, стремящийся изменить ее режим.

Этот ток как бы «сглаживает» переход к новому состоянию цепи, не допуская мгновенных изменений потока или тока, которые в инерционной системе невозможны.

Рисунок 9.4 – Изменение тока

Намагничивания трансформатора при резком возрастании магнитного потока

Для ненасыщенной магнитной цепи величина результирующего переходного тока пропорциональна магнитному потоку, т.е. при ψ=0 бросок тока через полпериода после включения достигает кратности 2,0…2,5 от величины установившегося тока холостого хода . Однако процесс насыщения магнитопровода, связанный с увеличением результирующего магнитного потока, приводит к значительному возрастанию переходного тока. Обратимся к рисунку 9.4.

Обычно рабочая точка, соответствующая номинальному значению магнитного потока взаимной индукции, выбирается на колене кривой намагничивания. При увеличении в переходном процессе магнитного потока, больше, чем в два раза, сердечник чрезвычайно сильно насыщается, что приводит к возникновению больших токов, которые могут в 100 и более раз превышать ток холостого хода трансформатора. Качественно это показано на рисунке 9.4.

Длительность затухания свободных составляющих потока и тока определяется соотношением . У мощных трансформаторов и переходный процесс затухает очень медленно. В трансформаторах малой мощности переходный процесс при включении протекает быстрее и сопровождается меньшими бросками тока. Типичная осциллограмма при включении трансформатора малой мощности в сеть показана на рисунке 9.5.

Рисунок 9.5 – Осциллограмма тока при включении трансформатора

В силовых трансформаторах намагничивающий ток составляет (0.4…8.0) % от номинального тока, поэтому кратковременные броски тока при включении у них могут достигать (10…15) . Ввиду малой длительности переходного процесса эти токи не опасны, значит необходимо настраивать защиту таким образом, чтобы не было ложных отключений трансформатора.

9.2.2. Изменение тока включения трансформатора

с учетом насыщения

Ток в первичной обмотке трансформатора может быть рассчитан путем решения уравнений трансформатора на ЭВМ или определен графически с помощью кривой намагничивания и зависимости , которая предполагается известной. Эти характеристики показаны на рисунке 9.6.

Порядок построения зависимости заключается в определении для данного момента времени величины ϕ на кривой и нахождении по кривой соответствующего тока.

К

Рисунок 9.6 – Построение кривой тока намагничивания трансформатора с учетом насыщения магнитной цепи

ак следует из рисунка 9.6 кривая тока не синусоидальна и имеет значительную по величине активную составляющую. Это отражает тот факт, что потери энергии возрастают не только в активном сопротивлении обмотки, но и в стали сердечника на вихревые токи, что вызывает закономерное затухание свободной составляющей тока, снижение времени переходного процесса.

Рисунок 9.6 – Построение

кривой тока намагничивания трансформатора с

учетом насыщения

магнитной цепи

Рисунок 9.6 – Построение

кривой тока намагничивания трансформатора с

учетом насыщения

магнитной цепи

Рисунок 9.6 – Построение

кривой тока намагничивания трансформатора с

учетом насыщения

магнитной цепи

Рисунок 9.6 – Построение

кривой тока намагничивания трансформатора с

учетом насыщения

магнитной цепи