Перейти к содержанию

Почему при включении трансформатора сгорает предохранитель или выбивает автомат?

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Сетевой трансформатор в работе потребляет на холостом ходу небольшой ток намагничивания. Но в момент включения ток первичной обмотки может на несколько полупериодов вырасти во много раз — это пусковой ток трансформатора, и он не зависит от нагрузки.

Откуда бросок

В установившемся режиме магнитный поток отстаёт от напряжения на 90°: когда напряжение проходит через ноль, поток уже на отрицательной вершине и за полупериод проходит до положительной. При включении поток стартует с нуля, и всё зависит от фазы (Kuphaldt, гл. 9.8.6):

Момент включенияПик потока в первый полупериодТок
Вершина напряжениякак в работебез броска
Ноль напряженияпочти двойнойсердечник насыщается, ток во много раз больше рабочего
Любой, с остаточной намагниченностьюможет быть ещё большебросок сильнее

Сердечник обычно рассчитан с небольшим запасом до насыщения, а двойной поток его насыщает. В насыщении индуктивность обмотки резко падает, и ток ограничивают почти только сопротивление провода и сети.

Что помогает

  • Инерционный предохранитель в первичной цепи — штатное решение: он пропускает короткий бросок и срабатывает при длительной перегрузке.
  • Термистор NTC последовательно с обмоткой — ограничивает ток при включении; подбор — в калькуляторе пускового тока.
  • Сердечник с запасом по индукции. Наш вывод из формулы витков: чем больше витков на вольт, тем ниже рабочая индукция и тем меньше насыщение при двойном потоке; расчёт — в калькуляторе сетевого трансформатора.

Не путать с броском выпрямителя

Ток намагничивания течёт только в первичной обмотке. Если за трансформатором стоят диодный мост и конденсатор, при включении есть и второй бросок — заряд пустого конденсатора фильтра; Hammond советует брать диоды с номинальным током не меньше двукратного выходного. Оба процесса разобраны в статье «Трансформаторы».

Похожие вопросы

Почему автомат выбивает не каждый раз?

Величина броска зависит от момента включения: при включении на вершине напряжения размагниченный трансформатор броска не даёт, в нуле напряжения он наибольший, а остаточная намагниченность сердечника может его ещё усилить (Kuphaldt, гл. 9.8.6). Выключатель попадает в случайную фазу, поэтому сильный бросок случается не при каждом включении.

Какой предохранитель ставить в первичную цепь?

Инерционный, с номиналом, который указывает производитель трансформатора: Kuphaldt пишет, что защиту трансформаторов делают медленнодействующей, чтобы она пропускала бросок. Быстрый предохранитель того же номинала будет перегорать при включении, а завышенный быстрый не защитит при перегрузке.

Можно ли ограничить бросок термистором?

Да: NTC-термистор последовательно с первичной обмоткой ограничивает ток, пока холодный, а затем нагревается и почти не мешает. TDK отмечает, что у трансформаторов ограничитель выбирают по энергии намагничивания. Подобрать термистор по току и энергии поможет калькулятор пускового тока.

Источники

  1. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. II — AC, 6th ed. (2021), гл. 9.8.6 Inrush current, CC BY — поток отстаёт от напряжения на 90°; включение на вершине напряжения броска не даёт; включение в нуле — поток за первый полупериод растёт примерно до двойного пика, сердечник почти наверняка насыщается, ток намного больше двойного; остаточная намагниченность усиливает бросок; поэтому защита трансформаторов обычно медленнодействующая
  2. TDK Electronics. NTC Inrush Current Limiters. Application notes (July 2019) — пусковой ток у блоков питания определяют конденсаторы нагрузки, у трансформаторов — энергия намагничивания; ограничитель выбирают по этой энергии, установившемуся току и температуре
  3. Hammond Mfg. Design Guide for Rectifier Use — при включении через диоды выпрямителя идёт бросок тока заряда конденсатора фильтра; диоды с номинальным током не меньше двукратного выходного

Нашли ошибку?

Смотрите также