Пусковые токи трансформатора и борьба с ними

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.

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.
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.

Включение активного сопротивления (резистора) последовательно с первичной обмоткой трансформатора. Недостатком этого способа является нагрев такого резистора, а также связанное с этим снижение КПД.
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, ESBH и ICL на номинальные токи от 6 А до 40 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). Самым доступным решением является серия ICL, например ICL-28L.

• 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.
• Применение трансформаторов стержневой конструкции. В таких трансформаторах сердечник выполнен из отдельных пластин, что обеспечивает наличие воздушных зазоров; это делает кривую намагничивания стали сердечника более плавной и способствует значительному снижению пускового тока включения. Целесообразно использовать такой способ при мощности трансформатора 4 кВА и более.
• Применение специальной технологии изготовления тороидального трансформатора. Это увеличивает его стоимость на 12…20 % (в зависимости от мощности), а также увеличивает реактивную составляющую тока холостого хода. Такой способ целесообразно использовать при мощности трансформатора 1 кВА и более.
• 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.

Admin добавил 15.02.2024 в 17:22
Вы можете дополнить или изменить данную статью, нажав кнопку Редактор