Как противо-ЭДС влияет на пусковой ток трансформатора?
Коллеги, предлагаю разобраться с одним вопросом. В оборудовании стоял трансформатор 220/24 В, питающий вторичные цепи. Периодически в первичке выбивал 2п автомат С6. Не смотря на то, что рабочий ток первички был около 1 А.
То есть, схема была примерно такая:
Вся нагрузка трансформатора - индуктивная (контакторы, соленоиды, муфты/тормоза на АС и DC 24V).
Ток измеряли клещами.
Повышать номинал АВ не стали, т.к. нужна какая-то защита. Возникла мысль, что во всём виноват пусковой ток.
Поставили АВ D4 – проблема ушла.
Такой:
Вопрос возник у одного уважаемого мною комментатора, который поднял эту тему в обсуждении статьи
Там я утверждаю, что "Бывают пусковые токи, вызванные индуктивными нагрузками (там работает непредсказуемая противо-ЭДС). Но они в быту не почти встречаются."
Теория: противо-ЭДС и ток через индуктивность
Давайте разбираться, как может выбивать автомат на входе трансформатора.
Трансформатор для источника питания - это катушка индуктивности с сердечником.
Индуктивность это свойство, которое замедляет рост тока, то-есть препятствует быстрому росту тока, а у вас что-то другое с противоположным действием? Думаю, что противоположным свойством обладает ёмкость, верно? И когда на входе по питанию стоит емкость, это приводит к пусковому току, то тут всё понятно.
Индуктивность это такое свойство проводника с током, чем дольше катушка с проводом препятствует росту тока при замыкании цепи, тем выше её индуктивность (или наоборот).
Думаю, когда-то давно, люди проводили опыты с электричеством и заметили такое свойство, назвали его индуктивностью, позже описали численно и стали использовать это свойство в своих изобретениях. Наверно ещё позже, Максвелл вывел свои уравнения. После этого люди стали лучше и глубже понимать электромагнитные взаимодействия.
Непонятно, от чего мог выбивать автомат в момент включения понижающего трансформатора, неужели из-за индуктивности первичной обмотки?
Что такое противоЭДС, можно почитать в википедии, а я расскажу своими словами и приведу примеры.
Да, индуктивность противодействует изменению тока за счет выработки ЭДС с противоположным знаком.
Из-за противоЭДС сгорают транзисторы и контакты реле, которые коммутируют питание индуктивной нагрузки. В случае с постоянным током параллельно нагрузке включают диод в обратной полярности.
Но это напряжение. А как же ток, который может отключить автомат?
Тут нужно рассмотреть накопление магнитной энергии в трансформаторе. При выключении в трансформаторе накапливается магнитная энергия (остаточная намагниченность сердечника), величина и знак которой зависят (в частности) от фазы напряжения первичной обмотки в момент выключения.
При включении эта энергия взаимодействует с энергией источника питания. Ток в первичной обмотке в момент включения из-за этого может быть и значительно меньше номинального, и больше. Как повезёт.
Но сердечник имеет крайне малую остаточную намагниченность, поскольку изготавливается из магнитомягкого материала. То есть, эффекта "памяти", в отличие например от постоянного магнита или магнитной ленты.
Но видимо её хватает для этого эффекта.
Как возникает пусковой ток трансформатора
А проявления эффекта "памяти" будет заключаться в следующем.
Если сердечник был намагничен в одну сторону, ток отключили, намагниченность по любому останется. Когда ток включили он может протекать условно в том же направлении что и при отключении.
В этом случае ведь сердечник не будет перемагничиваться, и не будет влиять на ток в катушке...
Следовательно, на мгновение катушка будет "как бы без сердечника".
Мне это почему-то ассоциируется с моментом включения контактора, он ведь в этот момент наполовину без сердечника. Интересно посмотреть на осциллограмму тока в катушке в момент включения. Но тут наоборот - как известно, для включения контактора нужен бОльший ток и напряжение, чем для его удержания.
Как подключают трансформаторы обычно?
Я проанализировал подключение трансформаторов в разном пром.оборудовании.
Производители знают об этой проблеме, поэтому подключение трансформаторов делают так:
Асинхронный двигатель - некоторое сходство
Этот эффект как-то связан с режимом работы асинхронного двигателя в качестве генератора. Остаточное магнитное поле ротора может произвести ЭДС, достаточное для зарядки конденсатора. Вследствие этого возникает эффект самовозбуждения, что делает возможным переход двигателя в режим генерации электроэнергии. Непрерывность этого процесса обеспечивает конденсаторная батарея, подпитывающаяся от произведенного тока.
По генераторному режиму асинхронника было большое обсуждение в комментариях к статье: