Трансформатордың қоздырғыш тогын түсіну: себептері, түрлері және әсерді азайтудың практикалық стратегиялары

Трансформаторды-алғаш рет қосқанда немесе -қысқа үзілістен кейін қайта қуат бергенде-ол инженерлік әлемнен тыс адамдарды таң қалдыратындай әрекет етеді. Тұрақты магниттелетін токқа біркелкі енудің орнына, ол кенеттен токтың үлкен, дерлік жарылыс толқынын тартады. Бұл белгілі-жедел ток, және бұл қалыпты болса да, бірдеңе дұрыс емес сияқты көрінуі мүмкін.

Scotech-те біз бүкіл әлем бойынша коммуналдық қызметтермен, мердігерлермен және EPC командаларымен жұмыс істейміз, сондықтан біз бұл сұрақтың жиі туындайтынын көреміз:Шақыру дегеніміз не, бұл неліктен болады және оны қалай басқаруға болады?
Оны практикалық, инженерлік-жаратылыстану арқылы қарастырайық.

 

1. Бастапқы ток дегеніміз не

2. Шақырудың әртүрлі түрлері

Инженерлер әдетте төрт негізгі форма туралы айтады:

Магниттену ағыны– қуаттандыру кезіндегі классикалық толқын.

Қалпына келтіру қарқыны– кернеудің төмендеуінен немесе қысқа үзілістен кейін.

Симпатикалық шабуыл– сау, әлдеқашан қосылған трансформатор бұзылғанда, сол желідегі басқа трансформатор қуатталғандықтан.

Шамадан тыс-қозу– әдеттен тыс асқын кернеу немесе жиілік- жағдайларына байланысты.

Әр түрдің өзіндік мінез-құлқы бар, бірақ олардың барлығының негізгі себебі ұқсас: ағынның деңгейі ядроның жайлылық аймағынан тыс секіреді.

 

3. Неліктен бірінші кезекте Inrush пайда болады

Қозғалуды шынымен түсіну үшін магнит ағыны-тұрақты{1}}күй ағыны туралы ғана емес, трансформатор өшірілгеннен кейін де ядрода өмір сүретін-синхронды ағынның қалдығы, сәйкес келмейтін-шығы туралы айту керек.

 

3.1 Қалдық ағын (ең үлкен ақаулық)

Трансформаторлар өздерінің магниттік күйін «есте сақтайды». Кернеу жойылғаннан кейін де өзек сақталуы мүмкінқалдық ағынсебебі:

ажырату алдындағы соңғы кернеу циклі,

материалдық гистерезис,

жүктеме тарихы және қозу үлгісі.

Кіріс кернеу ағынды итеруге тырысқан сәтте трансформатор қайтадан қуаттандырылсасол бағытта, нәтижесінде пайда болатын ағын жобалық мәннен әлдеқайда жоғары көтерілуі мүмкін-өзекті терең қанықтыруға итермелейді.

Қаныққаннан кейін трансформатор токты шектеу үшін магниттеу индуктивтілігін пайдалана алмайды. Сонымен, қазіргі аспан-зымырайды.

 

3.2 Ауыстыру бұрышының - уақыты - бәрі

Ажыратқышты "қате" сәтте -жабсаңыз, мысалы, кернеудің нөлдік қиылысында- ағын нөлден басталады, бірақ кернеу максималды жылдамдықпен артады.
Flux жылдам жауап береді, жоғары қарай атылады және тұрақты{0}}күй шектерінен асып кетуі мүмкін.

Егер ауысу сәті орын алсақосуқалдық ағынға, толқын одан да үлкен болады.

Басқа жабылу сәті тек жеңіл ағын тудыруы мүмкін.
Бірнеше миллисекунд тыныш қуаттандыру мен 12 × номиналды ток кернеуі арасындағы айырмашылықты анықтайды.

 

3.3 Өзек қанығу сипаттамалары

Әрбір негізгі материалдың одан әрі магниттелуден бас тартатын нүктесі бар. Қаныққаннан кейін:

индуктивтіліктің төмендеуі,

орамның кедергісі немесе жүйе кедергісі оны ақырында шектегенше ток еркін көтеріледі.

Ядроның қанықтыру тізесі неғұрлым өткір болса, соғұрлым күшті кіріс.

 

3.4 Жүйе шарттары

Күшті тор (жоғары қысқа{0}}тұйықталу MVA) ағынды оңай «қоректендіреді».
Әлсіз тор кернеуді түсіруге мәжбүр етеді, бұл шын мәнінде кірісті азайтады, бірақ тұрақсыздықты тудырады.

Әлсіз торлар → азырақ кіріс, бірақ көп кернеудің бұзылуы
Күшті торлар → жоғары қарқын, бірақ желі тұрақты болып қалады

 

3.5 Асимметрия және тұрақты токтың ауытқуы

Қуаттандыру көбінесе ағымдағы толқын пішінінде тұрақты ток компонентін жасайды.
Бұл ығысу -қанығумен біріктірілген-трансформаторды сызықты емес, асимметриялық ток күшіне итермелейді.

 

4. Қауіпсіздіктің қаншалықты күшті болатынына әсер ететін факторлар

Inrush кездейсоқ емес; ол болжамды ережелерге бағынады. Бірнеше дизайн және жүйе параметрлері кернеудің қаншалықты күшті болатынына әсер етеді.

 

4.1 Қалдық ағын деңгейі және полярлық

Ең әсер ететін жалғыз фактор.
Жоғары қалдық ағын + нашар ауысу бұрышы=ең нашар-жағдай.

Тіпті екі бірдей трансформатор соңғы қуаттандырылу-цикліне байланысты басқаша әрекет етуі мүмкін.

 

4.2 Негізгі материал, геометрия және қанықтылық қисығы

4.3 Жүйенің қысқа{1}}тұйықталу күші (ақаулық деңгейі)

Күшті жүйе → жоғары қол жетімді бастапқы ток

Әлсіз жүйе → кернеудің құлдырауы токты шектейді, бірақ қоректендірудің бұзылуын тудырады

Сондықтан ауылдық тарату трансформаторлары қуаттандыру кезінде шамдардың жыпылықтауын тудыруы мүмкін.

 

4.4 Трансформатор өлшемі (кВА/МВА рейтингі)

Үлкенірек ядро ​​→ үлкен магниттік энергия → ықтимал жоғары ағын.
Сызықтық болмаса да, үлкенірек қондырғылар қалдық ағынға сезімтал.

 

4.5 Орамның конфигурациясы

 

 

Дельта орамдары айналмалы токтарды ұстайды, олар бастапқы толқын пішінін сәл өзгертеді.
Кейбір конфигурациялар қуаттандыру кезінде көбірек гармоника шығарады.

 

4.6 Температура және магниттік тарих

Жылы трансформатордың магниттелу әрекеті суыққа қарағанда сәл өзгеше болады.
Ұзақ бос тұру кезеңдері қалдық ағынды азайтуы немесе рандомизациялауы мүмкін.

 

5. Инженерлер шабуылды қалай бағалайды немесе есептейді

Математика кернеу-ағын қатынасынан туындайды, бірақ нақты жүйелер үшін жеңілдетілген түсініктеме жұмыс істейді:

Ағын өзінің тұрақты күйінің максимумынан жоғары -көтерілгенде, ядро ​​қанықтырады. Трансформатор тепе-теңдікті қалпына келтіруге тырысады, нәтижесінде жоғары өтпелі ток пайда болады.

Іс жүзінде инженерлер пайдаланады:

Эмпирикалық диапазондар (мысалы, көптеген тарату трансформаторлары үшін 8–14 × номиналды ток)

Өндірушінің дизайн деректері

Егжей-тегжейлі үлгілеуге арналған бағдарламалық құралдар-EMTP-RV, PSCAD, MATLAB/Simulink-

Дәл есептеу үшін өзек қисығы, ауысу бұрышы, жүйе қаттылығы және орамның кедергісі туралы ақпарат қажет.

 

6. Толқынды қалай азайтуға немесе бақылауға болады

 

6.1. Негізгі және орама дизайнын оңтайландыру

Қанықтыру ағынының тығыздығы төмен трансформаторлар, әрине, аз ағынды тудырады. Бұған ядроның көлденең қимасын ұлғайту, жақсы магниттелу сипаттамалары бар негізгі материалдарды таңдау немесе ағынның кенет жиналуын болдырмау үшін шамалы ауа саңылауларын енгізу арқылы қол жеткізуге болады. Қалдық магнетизмді азайту әсіресе маңызды, өйткені асимметриялық ағын төтенше ағындық шыңдардың негізгі себебі болып табылады. Көп-кран дизайны стандартты трансформаторлық техниканың бөлігі болып табылады және сенімділікке нұқсан келтірмейді. Бұл шаралар көзде әрекет етеді: олар қуаттандыру кезінде магнит тізбегінің тұрақты болуын қамтамасыз етіп, қанығу-жеткізілген кернеудің ықтималдығын азайтады.

 

6.2. Басқарылатын ауысу (Нүкте-қосу-Толқынды жабу)

Толқындардағы{0}}нүктедегі{1}}технологиялар қуаттандыруды шектеудің ең тиімді операциялық әдісі ретінде кеңінен танылды. Ажыратқышты синхрондау арқылы кернеудің нөлдік қиылысында жабылу-дәл болжамды ағын қалдық ағынмен тураланған кезде-трансформатор кенет магниттелу секірулерін болдырмайды. IEC 62271-100 стандартымен қолдау көрсетілетін және қосалқы қосалқы станцияларда орналастырылған, басқарылатын коммутация дербес әдіс ретінде жұмыс істейді және тек ажыратқыш пен басқару модулінің жүйе кернеуімен синхрондалуын талап етеді.

 

6.3. Жұмсақ-Бастау және ағымдағы-Шектеу әдістері

Жұмсақ{0}}бастау әдістері магнит ағынының бірден емес, біркелкі көтерілуіне мүмкіндік беретін кернеуді біртіндеп қолданады. Өнеркәсіптік жүйелер көбінесе NTC термисторларын, токтың электронды шектегіштерін немесе реттелетін -көтеру схемаларын пайдаланады. Олар әсіресе құрғақ типтегі және оқшаулағыш трансформаторлар, UPS алдыңғы-соңғы трансформаторлары және басқа да орташа-қуат жабдықтары үшін тиімді. Жылулық және өлшемді ескерулерге байланысты май толтырылған тарату трансформаторларында NTC-аз таралғанымен, белсенді электронды шектеу электротехникада жетілген және сенімді шешім болып қала береді.

 

6.4. Жүйені жоспарлау және дұрыс жабдықты таңдау

Трансформатордың параметрлері қоректендіру желісінің сипаттамаларына сәйкес болған кезде ағынды айтарлықтай азайтуға болады. Инженерлер ең нашар жағдай ағынының теңгерімсіздігін болдырмау үшін-көздің қысқа тұйықталу сыйымдылығын, трансформатор кедергісін және фидер ұзындығын үнемі қарастырады. Жүйенің жоғары кедергісі бастапқы ток секіруін табиғи түрде шектейді, ал жүктеме үшін дұрыс трансформатор өлшемін таңдау желі күшіне қатысты шамадан тыс магниттелетін VA-ны болдырмайды. Бұл жоспарлау шаралары стандартты энергетикалық жүйені жобалау тәжірибесінің бөлігі болып табылады.

 

6.5. Қорғау және жұмсарту шаралары

Қауіпсіздік орын алса да, дұрыс таңдалған қорғаныс кедергі келтіретін кедергілердің алдын алады. D-қисық немесе K-қисық автоматты ажыратқыштар және-кідіріс сақтандырғыштары қауіпсіздікке нұқсан келтірместен қысқа-ұзақтық магниттелетін кернеулерге шыдауға арналған-салалық стандартты шешімдер болып табылады. Тізбекті іске қосу - бірнеше трансформаторлар бір фидерде жұмыс істегенде, олардың кіріс шыңдарының бір-біріне сәйкес келмеуін қамтамасыз ететін тағы бір практикалық шара. Бұл стратегиялар өздігінен жедел басудың әдістері емес, бірақ олар жүйенің сенімді және тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді.

 

6.6. Қолдану шектеулері бар қосымша әдістер

Алдын ала магниттеу және кірістіру алдындағы резисторлар- сияқты-белгілі бір әдістер тиімді болуы мүмкін, бірақ қолданудың қатаң шарттарын талап етеді. Магниттеу алдын ала-жүйе кернеуінің фазасына дәл сәйкес келуі керек; дұрыс синхрондалмаған болса, кернеуді азайтудың орнына ұлғаюы мүмкін. Алдын ала кірістіру резисторлары-жоғары{8}}вольтты коммутацияда дәлелденген, бірақ күрделілігі мен құнына байланысты төмен- немесе орташа-вольтты тарату жүйелерінде сирек қолданылады. Бұл әдістер тек арнайы жағдайлар үшін ғана қарастырылуы керек және-жалпы мақсатты шешімдер емес.

 

Қорытынды ойлар

Жедел токты болдырмау мүмкін емес, бірақ оның артындағы физиканы түсінгеннен кейін оны толығымен басқаруға болады. Кішкентай тірекке орнатылған трансформаторды немесе үлкен алаңды-монтаждауды немесе қосалқы станция блогын қуаттандырып жатсаңыз да, бірдей принциптер қолданылады.

Қалдық ағынды, жүйе жағдайларын және қуаттандыру әдістерін ескере отырып, коммуналдық қызметтер мен жоба инженерлері қажетсіз әсерлерді айтарлықтай азайта алады.

Егер сізге жобаға-арнайы нұсқаулық- керек болса немесе тарату желісін қуаттандыру стратегиясын бейімдеу бойынша қолдау қажет болса,-Scotech инженерлік тобы әрқашан көмектесуге дайын.