Corriente de irrupción del transformador

<p>Definición: La corriente de irrupción del transformador es la corriente instantánea máxima consumida por el primario del transformador cuando su secundario está en circuito abierto. La corriente de irrupción no crea ningún fallo permanente, pero provoca una conmutación no deseada en el disyuntor del transformador. Durante la corriente de irrupción, el valor máximo que alcanza el flujo es superior al doble del flujo normal.

Sea un voltaje sinusoidal

corriente de arranque del transformador V1 se aplique a un transformador, cuyo secundario es un circuito abierto. Aquí α el ángulo de la sinusoide de voltaje en t = 0. Suponga que se desprecian las pérdidas en el núcleo y la resistencia primaria, entonces transformador-irrupción-corriente-ecuación-2Donde T1 es el número de vueltas y Φ es el flujo en el núcleo. en el estado estacionario

transformador-irrupción-corriente-ecuación-3De la ecuación (1) y la ecuación (2), obtenemos,

transformador-irrupción-corriente-ecuación-4De la ecuación (3) y (4)

transformador-irrupción-corriente-ecuación-5La integración de la ecuación (5) da

transformador-irrupción-corriente-ecuación-6Donde Φc es la constante o integración que se encuentra a partir de una condición inicial en t = 0. Se consideró que cuando el transformador se desconectó por última vez de la línea de suministro, un pequeño flujo residual Φr permaneció en el núcleo. Así, en t = 0, Φ = Φr.

Sustituyendo este valor en la ecuación (6) obtenemos

transformador-irrupción-corriente-ecuación-7La ecuación (6) entonces se convierte en

transformador-irrupción-corriente-ecuación-8La ecuación (8) muestra que el flujo consta de dos componentes, el componente de estado estable Φss y el componente transitorio Φc. La magnitud del componente transitorio

transformador-irrupción-corriente-ecuación-9Φc es una función de α, donde α es el instante en que el transformador se conecta a la red. Si el transformador se conecta en α = 0, entonces cosα = 1.

transformador-irrupción-corriente-ecuación-10Bajo esta condición

transformador-irrupción-corriente-ecuación-14

En ωt = π,

transformador-irrupción-corriente-ecuación-11Así, el flujo del núcleo alcanza el valor máximo de flujo igual a (2φm+φr) que es más del doble del flujo normal. Esto se conoce como doble efecto. Debido a este doble efecto, el núcleo entra en una profunda saturación. La corriente de magnetización requerida para producir un flujo tan grande en el núcleo puede ser diez veces mayor que la corriente de magnetización normal.

Gráfico de corriente de irrupción del transformador

A veces, el valor RMS de la corriente de magnetización es mayor que la corriente nominal primaria del transformador. Esta corriente puede producir una fuerza electromagnética que es unas veinticinco veces el valor normal. Por lo tanto, el devanado del transformador está fuertemente arriostrado. El funcionamiento inadecuado de los dispositivos de protección, como disparos injustificados de relés, grandes caídas de tensión momentáneas y grandes zumbidos debido a la magnetoestricción del núcleo.

Para obtener ninguna corriente de irrupción transitoria, Φc debe ser cero.

transformador-irrupción-corriente-ecuación-12transformador-irrupción-corriente-ecuación-13Dado que Φr suele ser muy pequeño cosα ≅ 0 y α ≅ nπ/2

En otras palabras, si el transformador está conectado a la línea de suministro cerca de un voltaje máximo positivo o negativo, se minimizará la corriente de irrupción. Pero por lo general, no es práctico conectar un transformador en un momento predeterminado en el ciclo de voltaje.

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