Beschrijving
1. Wat is inschakelstroom?
Inschakelstroom, ook wel magnetiserende inschakelstroom genoemd, verwijst naar een kortstondige hoge stroomstoot die optreedt in de primaire wikkeling van de transformator op het moment dat de transformator onbelast wordt bekrachtigd (dat wil zeggen wanneer de ene wikkeling is aangesloten op de stroombron en de andere wikkeling is open). Deze stroom piekt aanvankelijk erg hoog, maar vervalt snel.
De omvang van deze stroom is veel groter dan de nominale stroom van de transformator en kan soms 5 tot 15 keer de nominale stroom bereiken (voor grote transformatoren kan deze zelfs oplopen tot 20 keer). De duur ervan is echter zeer kort en vervalt doorgaans binnen tientallen tot honderden milliseconden naar de normale nul{4}}stroom (gewoonlijk slechts 0,5% tot 2% van de nominale stroom).
Simpel gezegd is het alsof je plotseling de waterklep van een enorm leeg zwembad opent: in eerste instantie is er een enorme watervloed, maar deze stabiliseert zich snel. De inschakelstroom is deze 'enorme golf van water'.
2. Wat veroorzaakt inschakelstroom?
De fundamentele oorzaak van inschakelstroom is het samenspel van twee sleutelfactoren:
- - Magnetische verzadiging van de transformatorkern
- - De willekeur van het schakelmoment (spanningsfase)
3. Belangrijkste kenmerken van inschakelstroom
- - Zeer grote magnitude: kan 5-15 keer de nominale stroom bereiken.
- - Bevat een grote hoeveelheid niet-periodieke (DC) componenten en hogere harmonischen: de golfvorm wijkt aanzienlijk af van een sinusgolf, scheef naar de tijdas, met een hoog gehalte aan tweede harmonischen. Deze eigenschap wordt vaak gebruikt bij relaisbeveiliging om onderscheid te maken tussen inschakelstroom en foutstroom.
- - Snel verval: vanwege de weerstand in de wikkelingen vervalt de tijdelijke DC-component exponentieel. De inschakelstroom vervalt over het algemeen binnen 0,1-0,5 seconden. Hoe groter de capaciteit van de transformator, hoe langer de vervaltijd kan zijn.
- - Onzekerheid: de grootte van de inschakelstroom hangt af van de spanningsfase en het restmagnetisme van de kern op het moment van sluiten, die beide willekeurig zijn. Daarom kunnen de grootte en golfvorm van de inschakelstroom bij elke sluiting variëren.
4. Effecten van inschakelstroom en tegenmaatregelen
Effecten:
- - Kan leiden tot onjuiste werking van de differentiële bescherming van de transformator of overstroombeveiliging, wat kan leiden tot een mislukte sluiting.
- - Genereert grote elektrodynamische krachten, die de wikkelingen kunnen vervormen of beschadigen.
- - Veroorzaakt spanningsdalingen in het elektriciteitsnet, waardoor de werking van andere apparatuur op dezelfde bus wordt beïnvloed.
Tegenmaatregelen:
- Technologie voor relaisherkenning: door gebruik te maken van de functie dat de inschakelstroom een grote hoeveelheid tweede harmonischen bevat, kan er een 'tweede harmonische beperking' worden ingesteld in de differentiële bescherming om valse uitschakelingen te voorkomen.
- Controle van de sluitfase (gesynchroniseerde schakeltechnologie): Door de schakelaar op de spanningspiek te sluiten met een intelligente schakelaar, is de aanvankelijke stabiele- flux nul, waardoor de inschakelstroom kan worden geminimaliseerd.
- Sluiten met serieweerstand: sluit eerst het circuit aan via een weerstand om de inschakelstroom te beperken en sluit vervolgens -de weerstand kort met een onderbreker.
Overzicht
De inschakelstroom van de transformator treedt op wanneer het circuit op ongunstige momenten wordt gesloten, zoals bij het nulpunt van de spanning-, gecombineerd met restmagnetisme in de kern, wat resulteert in een voorbijgaande magnetische flux die de normale waarde ver overschrijdt, waardoor een diepe verzadiging van de kern wordt veroorzaakt en een onmiddellijke enorme stroom wordt gegenereerd. Het is een inherent elektromagnetisch voorbijgaand fenomeen van de transformator, geen fout.
