Расчет пускового тока трансформатора

Расчет пускового тока трансформатора

При включении трансформатора в сеть толчком на полное напряжение в трансформаторе могут возникнуть весьма большие броски тока намагничивания , превышающие в десятки раз ток намагничивания (холостого хода) при нормальной работе.

Так как ток намагничивания в трансформаторе не превосходит нескольких процентов номинального тока трансформатора, то максимальные значения бросков токов намагничивания при включении трансформатора толчком превышают номинальный ток не более чем в 6 — 8 раз.

С точки зрения динамической устойчивости обмоток трансформатора указанные броски тока намагничивания для трансформатора безопасны, так как обмотка рассчитывается на большие кратности токов, имеющие место при коротких замыканиях за трансформатором. Защита же трансформатора отстраивается от упомянутых бросков тока намагничивания путем применения соответствующих устройств (насыщающихся промежуточных трансформаторов и др.).

При включении обмотки на полное напряжение в обмотке могут возникнуть перенапряжения вследствие неравномерного распределения напряжения по обмотке и возникновения переходных волновых процессов. Но указанные перенапряжения для обмоток трансформатора безопасны, так как изоляция их рассчитывается на более значительные атмосферные (грозовые) перенапряжения.

Поэтому включение всех трансформаторов в сеть толчком на полное напряжение является совершенно безопасным, оно производится без предварительного подогрева трансформатора вне зависимости от времени года и температуры масла трансформатора.

Указанное распространяется также на включение в сеть трансформатора после монтажа или капитального ремонта, так как опыт показал, что при включении толчком и наличии повреждения трансформатор своевременно отключается защитой и размеры повреждения при этом бывают не больше, чем при включении трансформатора путем медленного подъема напряжения с нуля, что вызывает значительные трудности в условиях эксплуатации, а зачастую невозможно.

Трансформаторы должны включаться толчком на полное напряжение со стороны питания, где должна быть установлена соответствующая защита.

Испытание включением толчком на номинальное напряжение

Читайте также:  Зачем нужна прошивка планшета

При 3—5-кратном включении не должны иметь место явления, указывающие на неудовлетворительное состояние трансформатора. Этим опытом проверяется также отстройка максимальной токовой защиты от бросков тока намагничивания трансформатора. Физически возникновение сверхтока объясняется следующим. При включении трансформатора возникает переходный процесс, в течение которого магнитный поток можно рассматривать как сумму двух составляющих: периодической с неизменной амплитудой и медленно затухающей апериодической.

В момент включения эти составляющие равны по значению и противоположны по знаку, сумма их равна нулю. Когда же периодическая составляющая приобретает ту же полярность, что и апериодическая, они суммируются арифметически. Наибольшее возможное значение этой суммы близко к двукратной амплитуде периодической составляющей. Вследствие глубокого насыщения стали магнитопровода бросок тока холостого хода может превысить установившееся значение его в десятки и сотни раз и в 4—6 раз — номинальный ток.

Как известно, пусковые токи трансформаторов достигают значений, значительно превосходящих рабочие токи. Так, для тороидального трансформатора номинальной мощностью 5 кВА импульс пускового тока достигает величины 1000…2000 А. Пусковые токи могут приводить к срабатыванию устройств защиты по току (например, автоматических выключателей). Можно предложить следующие пути снижения пусковых токов.

  1. Применение трансформаторов с пониженной индукцией. Так, уменьшение индукции вдвое относительно номинального значения (обычно оно составляет 1,5 Тл) уменьшает пусковой ток до величины, не превышающий номинального значения тока холостого хода. Однако уменьшение индукции приводит к увеличению потерь в проводах обмоток трансформатора и, как следствие, к увеличению массогабаритных показателей трансформатора и его стоимости. Такие трансформаторы изготавливаются по специальному заказу на Тульском заводе трансформаторов.
  2. Подключение трансформатора к питающей сети в момент, когда сетевое напряжение имеет максимальное значение (то есть в момент φ = π/2 ). Этот способ является наиболее эффективным, однако он требует применения специальных коммутационных устройств.
  3. Включение активного сопротивления (резистора) последовательно с первичной обмоткой трансформатора. Недостатком этого способа является нагрев такого резистора, а также связанное с этим снижение КПД.
Читайте также:  Поликарбонат вместо стекла в двери

Более эффективно использование термистора — т.е. резистора с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. У термистора сопротивление в горячем состоянии значительно меньше, чем в холодном, поэтому тепловые потери также значительно меньше, чем при использовании обычного резистора. Так, например, для использования совместно с трансформатором мощностью 2 кВА может быть рекомендован термистор типа SCK-2R515, имеющий сопротивление в холодном состоянии 2,5 Ом и рассчитанный на номинальный ток 15 А.

В последнее время на рынке появились так называемые однофазные ограничители пускового тока серий ESB и ESBH на номинальные токи 10 А и 16 А. Их принцип действия основан на включении последовательно с нагрузкой токоограничительного резистора (обычно 5 Ом), причём этот резистор замыкается контактами реле с некоторой задержкой (регулируется от 20 до 50 мс).

  • Автоматические выключатели (автоматы защиты), используемые для подключения трансформатора к питающей сети, должны иметь характеристики отключения «D» (стандарт IEC/МЭК 898) и «К» (стандарт ДИН ВДЕ 0660). Автоматы с такими характеристиками разработаны специально для активно-индуктивной нагрузки (электродвигатели, трансформаторы), характеризующейся высокой кратностью номинального значения тока (то есть отношением пускового тока к номинальному значению). Для автоматов с характеристикой «D» кратность равна около 15, а для автоматов с характеристикой «К» – около 10. Если под рукой нет автоматических выключателей с указанными буквами, а трансформатор необходимо подключить срочно, можно использовать и приборы с буквами B, C (наиболее распространенные), но тогда их необходимо взять с 2-3-кратным запасом по току. Следует помнить, что в этом случае срабатывание автоматического выключателя будет происходить при токе в 2-3 раза больше номинального, то есть защитная функция выключателя ухудшится.
  • В любом случае проблема пускового тока — это проблема разработчика аппаратуры, а не производителя трансформаторов, поскольку производитель трансформаторов на величину этого параметра никак повлиять не может. В зависимости от конкретной ситуации конструктор-разработчик решает, какой способ снижения пускового тока выбрать. Для трансформаторов мощностью менее 1 кВА обычно нет необходимости бороться с пусковыми токами. Следует заметить, что в ряде случаев относительно большое внутреннее сопротивление питающей сети может уменьшать пусковой ток до приемлемой величины.

    Читайте также:  Когда сажать белый клевер

    Расчёт параметров трансформатора

    Проведя предварительные расчёты, выяснилось, что Iном.тр.

    Длина кабеля l, м

    Номинальный ток нагрузки, Iном, А

    Длительно допустимый ток кабеля

    Активное сопротивление кабеля rк, мОм

    Реактивное сопротивление кабеля xк, мОм

    Длительно допустимый ток кабеля находим, как Iдд =In∙1.3. По полученному значению из таблицы ПУЭ подбираем наиболее близкое значение, округляя в большую сторону. Это значение вписывает в таблицу 1.3.

    Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock detector