Ток включения трансформатора: ЭлектроВести — Ток включения трансформатора – Ток включения трансформатора | Онлайн журнал электрика — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

ЭлектроВести — Ток включения трансформатора

Новости

31 марта 2011, 11:19

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.

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber

Ток включения трансформатора | Онлайн журнал электрика

При включении трансформатора в сеть толчком на полное напряжение в трансформаторе могут появиться очень огромные
броски тока намагничивания, превосходящие в 10-ки раз ток намагничивания (холостого хода) при обычной работе.

Потому что ток намагничивания в трансформаторе не превосходит нескольких процентов номинального тока трансформатора, то наибольшие значения бросков токов намагничивания при включении трансформатора толчком превосходят номинальный ток менее чем в 6
— 8 раз.

Исходя из убеждений динамической стойкости обмоток трансформатора обозначенные броски тока намагничивания для трансформатора неопасны, потому что обмотка рассчитывается на огромные кратности токов, имеющие место при маленьких замыканиях за трансформатором. Защита же трансформатора отстраивается от упомянутых бросков тока намагничивания методом внедрения соответственных устройств (насыщающихся промежных трансформаторов и др.).

При включении обмотки на полное напряжение в обмотке могут появиться перенапряжения вследствие неравномерного рассредотачивания напряжения по обмотке и появления переходных волновых процессов. Но обозначенные перенапряжения для обмоток трансформатора неопасны, потому что изоляция их рассчитывается на более значимые атмосферные (грозовые) перенапряжения.

Потому включение всех трансформаторов в сеть толчком на полное напряжение является совсем неопасным, оно делается без подготовительного обогрева трансформатора вне зависимости от времени года и температуры масла трансформатора.

Обозначенное распространяется также на включение в сеть трансформатора после монтажа либо полгого ремонта, потому что опыт показал, что при включении толчком и наличии повреждения трансформатор вовремя отключается защитой и размеры повреждения при всем этом бывают не больше, чем при включении трансформатора методом неспешного подъема напряжения с нуля, что вызывает значимые трудности в критериях эксплуатации, а часто нереально.

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

Школа для электрика

Пусковой ток траснформатора: варианты защиты от профессионалов

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.

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.

Бросок тока намагничивания трансформатора | Электротехнический журнал

Бросок тока намагничивания трансформатора — это кратковременный ток намагничивания трансформатора, превышающий номинальный ток нагрузки, возникающий при включении трансформатора (автотрансформатора) под напряжение или при его восстановлении. При этом, бросок тока намагничивания раз от раза может отличаться на одном и том же трансформаторе, так как имеет значение вектор и величина напряжения, подаваемая на обмотку трансформатора при включении коммутационного аппарата.

Причины возникновения броска тока намагничивания

Причиной возникновения БНТ в силовых трансформаторах является резкое изменение уровня напряжения намагничивания. Хотя обычно возникновение БНТ связывают с включением трансформатора под напряжение, он также может быть обусловлен:

Возникновением внешнего КЗ,
Восстановлением уровня напряжения после отключения внешнего КЗ,
Переходом КЗ из одного вида в другой (к примеру, переход однофазного КЗ в двухфазное КЗ на землю),
Несинхронным подключением генератора к системе.

Поскольку ветвь намагничивания схемы замещения трансформатора, может быть представлена как шунт при его насыщении, ток намагничивания нарушает баланс между токами на выводах трансформатора. Дифференциальная защита воспринимает ток БНТ как дифференциальный, однако должна устойчиво функционировать в таком случае. Отключение трансформатора при БНТ является нежелательным с точки зрения условий обеспечения длительного срока службы трансформатора (отключение тока индуктивного характера вызывает высокие перенапряжения, что может представлять угрозу для трансформатора и быть косвенной причиной возникновения внутреннего КЗ).

Описание процесса

Намагничивание трансформатора изза включения его под напряжение считается самым неблагоприятным случаем, вызывающим БНТ наибольшей амплитуды. Когда производится отключение трансформатора, напряжение намагничивания оказывается равным нулю, ток намагничивания снижается до нуля, в то время как магнитная индукция изменяется согласно характеристике намагничивания сердечника. Указанное обуславливает наличие остаточной индукции в сердечнике. Когда, по истечении некоторого времени, производится повторное включение трансформатора под напряжение, изменяющееся по синусоидальному закону, магнитная индукция начинает изменяться по тому же закону, однако со смещением на значение остаточной индукции. Остаточная индукция может составлять 80–90% номинальной индукции, и, таким образом, точка может переместиться за излом характеристики намагничивания, что, в свою очередь, обуславливает большую амплитуду и искажение формы кривой тока.

На рисунке представлена характерная форма БНТ. Данная осциллограмма отображает наличие длительно затухающей апериодической составляющей, может быть охарактеризована содержанием различных гармоник и большой амплитудой тока в начальный момент времени (до 30 раз превышающей значение номинального тока трансформатора). Кривая значительным образом затухает через десятые секунды, однако полное затухание характерно через несколько секунд. При определенных обстоятельствах БНТ затухает лишь спустя минуты после включения трансформатора под напряжение.

См. также

Бросок зарядного тока конденсатора.
Пусковой ток асинхронного электродвигателя.

Примечания

Перевод статьи Богдана Каштенни и Ары Кулиджан из компании «General Electric» (английский), перевод был опубликован в журнале Релейщик №1 за 2009 год.

Для справки: http://www.ngpedia.ru/id270514p1.html

Просмотров всего: 6 441, Просмотров за день: 1

Ток включения трансформатора

При включении трансформатора в сеть переменного напряжения возникает большой всплеск тока, который необходимо учитывать при выборе защитной аппаратуры и определяется выражением:

А,

где L_ст– длина средней магнитной линии сердечника, равная 157,861 мм; К_вкл– коэффициент включения, определяемый при различных значениях отношения,

где =0,038 Гн

Тогда= 0,004. К_вкл0,015

=188,940,А;

Кратность тока включений определяем по формуле:

с учетом которого выбираются предохранители в первичной обмотке трансформатора.

Выводы обмоток трансформатора и сводные данные

Выводные концы и отводы в трансформаторе выполним монтажным проводом сечением 0,2 мм²проводом марки МГШДЛ.

По результатам расчета трансформатора составим таблицу обмоточных данных, в которой укажем параметры всех обмоток трансформатора:

Наименование параметров	Номер обмотки
Наименование параметров	1	2	3
Марка провода	ПЭЛ	ПЭЛ	ПЭЛ
Сечение провода, мм²	0,8495	0,3217	1,4314
Диаметр провода с изоляцией, мм	1,12	0,69	1,43
Число витков	225	375	18
Число витков в слое	51	83	39
Длина обмотки, мм	180	155	19
Масса меди, кг	0,116	0,439	0,44
Выводы (марка, сечение)	МГТФЛ 0,2 мм²	МГТФЛ 0,2 мм²	МГТФЛ 0,2 мм²

Завершим проект сводными данными, где приводятся основные расчетные показатели трансформатора:

напряжение обмоток	U₁=380B;	U₂=500B;	U₃=24B
мощности обмоток	S₂=400 B^.A; S₃ = 80 B^.A
частота	f= 400 Гц
тип магнитопровода трансформатора	Ленточный стержневой сердечник серии ПЛ
марка стали и толщина	3145; 0,15 мм
токи обмоток	I₁= 2,356 A; I₂=0,8 A; I₃=3,333 A
ток холостого хода	I₀= 0,317A
масса стали сердечника	G_ст= 1,569 кг
масса меди	G_м= 0,598 кг
отношение массы стали к массе меди	2,622
потери в стали сердечника	Р_ст= 26,355 Вт
потери в меди обмоток	Р_м= 10,181 Вт
КПД при номинальной нагрузке	= 97,611%
максимальное повышение температуры обмотки над температурой окружающей среды	 Q _max = 54,487^OC
максимальная температура обмотки	Q _max = 104,487^OC
отношение тока холостого хода к току первичной обмотки
полные падения напряжения на вторичных обмотках трансформатора при номинальной нагрузке	U₁₂* = 0,035; U₁₃* =0,046

Список литературы

Брускин Д.Э., Зохорович В. С., Хвостов В. С. Электрические машины и механизмы. – М.6 Высшая школа, 1990. – 527 с.
Боровой С. Н., Лапин А. В., Тюрморезов В. Е., Чупятов И. Н., Электрические машины и источники электропитания. –М.: Транспорт, 1966. – 325 с.
Электрические машины малой мощности (под ред. Д. А. Завалишина – М.: Госэнергоиздат. 1963. – 267 с.
Юферов Ф. м. Электрические машины автоматических устройств. – М.: Высшая школа, 1988 – 475 с.
Хрущев В. В. Электрические машины систем автоматики. Л.: — высшая школа, 1985. – 363 с.
Ермолин Н. П. Расчет трансформаторов малой мощности. –М. Энергия, 1969. – 223 с.
Белопольский И.И., Каретникова Е. И., Пикалова Л. Г. Расчет трансформаторов и дроссалей малой мощности. М.: Энергия. 1973. – 286 с.
Сазанский В.И. Расчет трансформаторов малой мощности. Методическое пособие. –Хабаровск: Хабиижт, 1992. – 26 с.
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам ДВГАЛС. – Хабаровск.1996.
Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов. М.: Энергия, 1986. – 527 с.
Электротехнический справочник. Т.3, ч.1. М.: Энергия, 1966 – 625 с.
Электротехнический справочник. Т.1. М.: Энергия, 1974 – 743 с

Параллельная работа трансформаторов: 5 условий и особенности

В некоторых ситуациях требуется подключить к одному потребляющему устройству несколько трансформаторов, с параллельным способом подсоединения. Рассмотрим особенности параллельной работы трансформаторов и возможные последствия неправильного подсоединения.

Особенности параллельной работы трансформаторов

При параллельной работе трансформаторы подключаются способом, предусматривающим соединение соответственно входных и выходных обмоток указанных устройств. Если имеет место соединение обмоток только на входе или выходе, такую схему нельзя назвать параллельной работой трансформаторов.

Условия параллельного подключения

Чтобы обеспечить нормальную эксплуатацию оборудования, работающего в указанном режиме, требуется соблюдать несколько важных условий. Рассмотрим детальнее правила, учитывающие подобные режимы эксплуатации данных устройств.

Схему можно увеличить кликнув по ней:

Принцип равенства групп соединения обмоток

Угол сдвига фаз может различаться в разных группах соединения трансформаторных обмоток. Для каждой из групп характерен свой угол фаз по первичному и вторичному напряжению.

При параллельном соединении двух агрегатов, у которых различаются группы по соединению обмоток, резко возрастает величина силы уравнительных токов в катушках, в результате оба устройства могут выйти из строя.

При подборе трансформаторов для работы в условиях параллельного подключения, важно, чтобы указанные группы и параметры углов фаз совпадали.

Параметры номинальной мощности

Ещё одно требование, без которого параллельное подключение с обеспечением нормальной работы агрегатов невозможно – различие в значении характеристики мощности устройств не более чем в три раза.

К примеру, если у одного агрегата величина номинальной мощности составляет 1 000 кВА, то к нему можно подключать только трансформаторы со значением указанной характеристики в пределах диапазона от 400 до 2 500 кВА. Данная величина мощности не выходит за границы указанного диапазона.

Если нарушить соблюдение этого правила, аппарат с меньшими мощностными характеристиками будет работать в условиях постоянной перегрузки, что грозит его поломкой.

Подбор по номинальному напряжению катушек и коэффициенту трансформации

Для каждого трансформатора характерно определённое номинальное напряжение, на величину которого рассчитан прибор. Если на выходе каждого из параллельно подключённых устройств образуется разное значение напряжения, такая ситуация вызовет возникновение уравнительных токов.

При соединении приборов с различными характеристиками на выходе, резко возрастут нежелательные потери со снижением напряжения. Отклонение не рекомендуется превышать более чем на половину процента.

Конструкция современных трансформаторов предусматривает возможность изменения количества витков на входной и выходной катушках, с соответствующим регулированием коэффициента трансформации. Для этого используются специальные устройства – ПБВ или РПН, позволяющие выполнять указанную регулировку соответственно с отключением агрегата и непосредственно под нагрузкой.

Формула по вычислению коэффициента трансформации

Перед параллельным соединением, следует с помощью указанных устройств отрегулировать величину напряжения на выходе, чтобы обеспечить нормальную работу аппаратов.

Значение напряжения короткого замыкания

Каждый трансформатор характеризуется собственной величиной напряжения короткого замыкания, указанной в паспортных характеристиках оборудования изготовителем. Указанный параметр характеризует сопротивление обмоток и, соответственно, уровень потерь.

Прибор с меньшей величиной напряжения КЗ будет принимать большую нагрузку, с постоянным перегрузом при работе. Нормативы предусматривают допустимое отклонение между указанной характеристикой в двух аппаратах в пределах 10 процентов.

Правильность фазировки

При соединении двух трансформаторов, должны объединяться соответствующие фазы. Если фазировка выполнена неверно, возникнет короткое замыкание с полным выходом из строя обоих агрегатов.

При соблюдении перечисленных условий, параллельно подключённые трансформаторы будут работать в штатном режиме, что обеспечит исправность оборудования и предупредит опасность аварии. Чтобы исключить возможные аварийные ситуации, к выполнению подобных подключений необходимо привлекать квалифицированный персонал, прошедший профессиональное обучение и получивший допуск к работам в электроустановках с присвоением группы электробезопасности.