Spínací proud transformátoru

Definice: Zapínací proud transformátoru je maximálníokamžitý proud odebíraný primárním transformátorem, když je jejich sekundární otevřený obvod. Náběhový proud nevyvolává žádnou trvalou poruchu, ale způsobuje nežádoucí spínání jističe transformátoru. Během zapínacího proudu je maximální hodnota dosažená tokem více než dvojnásobkem normálního toku.

Nechte sinusové napětí

PROTI₁ být aplikován na transformátor, jehož sekundární je otevřený okruh. Zde α úhel napětí sinusoidu v t = 0. Předpokládejme, že ztráta jádra a primární odpor budou zanedbány Kde T₁ je počet otáček a Φ je tok v jádře. V ustáleném stavu

Z rovnice (1) a rovnice (2) dostaneme,

Z rovnice (3) a (4)

Integrace rovnice (5) dává

Kde Φ_C je konstanta nebo integrace, která má být nalezena z počáteční podmínky při t = 0. Považuje se, že když je transformátor naposledy odpojen od napájecího vedení, malý zbytkový tok Φ_r zůstal v jádru. Tedy při t = 0, Φ = Φ_r.

Nahradit tuto hodnotu v rovnici (6) dostaneme

Rovnice (6) se pak stává

Rovnice (8) ukazuje, že tok se skládá ze dvou složek, složky ustáleného stavu Φ_ss a přechodná složka Φ_C. Velikost přechodové složky

Φ_C je funkce α, kde α je okamžik, ve kterém je transformátor zapnut na napájení. Pokud je transformátor zapnut při α = 0, pak cosα = 1.

Za této podmínky

U ωt = π,

Jádrový tok tak dosáhne maximální hodnoty toku rovnající se (2φ)_m+ φ_r), což je více než dvojnásobek normálního toku. Toto je známo jako dvojité působení. Díky tomuto dvojitému efektu se jádro dostane do hluboké saturace. Magnetizační proud potřebný pro výrobu tak velkého toku v jádře může být až desetinásobek normálního magnetizačního proudu.

Někdy je hodnota RMS magnetizačního prouduvětší než primární jmenovitý proud transformátoru. Tento proud může produkovat elektromagnetickou sílu, která je asi dvacet pětkrát normální hodnota. Proto je vinutí transformátoru silně vyztuženo. Nesprávný provoz ochranných zařízení, jako je neoprávněné vypnutí relé, okamžité velké poklesy napětí a velké hučení v důsledku magnetostrikce jádra.

Chcete-li získat žádný přechodový spínací proud, Φ_C by měla být nulová.

Od Φ_r je obvykle velmi malý cosα ≅ 0 a α ≅ nπ / 2

Jinými slovy, pokud je transformátor připojenk přívodnímu vedení v blízkosti kladného nebo záporného maximálního napětí bude minimální spínací proud minimalizován. Obvykle je však nepraktické připojit transformátor v předem stanoveném čase v napěťovém cyklu