Cuando se activa por primera vez un transformador, se produce un fenómeno denominado corriente de irrupción. Aunque la corriente de irrupción no suele ser tan destructiva como la corriente de falla, la duración de la corriente de irrupción de excitación es del orden de segundos (en comparación con el período de la corriente de falla).
La situación de corriente de entrada también ocurre con mucha más frecuencia que el cortocircuito, por lo que vale la pena investigar este fenómeno.
Considere lo que sucede cuando se enciende inicialmente un transformador monofásico. El flujo en el núcleo es igual a la integral del voltaje de excitación.
Si el circuito se cierra cuando el voltaje pasa por cero y el flujo inicial es cero, el flujo sinusoidal estará completamente desfasado respecto de cero. El valor pico del flujo totalmente desfasado es el doble del flujo de la onda sinusoidal simétrica. En otras palabras, el flujo pico de la onda totalmente desfasada puede ser casi el doble del flujo pico normal, lo que suele ser suficiente para saturar el núcleo.
En este punto, la única corriente de excitación limitante es la impedancia del núcleo hueco del devanado, que es órdenes de magnitud menor que la impedancia de magnetización normal.
Por lo tanto, durante el semiciclo de saturación del núcleo, la corriente de excitación es mucho mayor que la corriente de excitación normal. Durante el semiciclo opuesto, el núcleo ya no está saturado y la corriente de excitación es aproximadamente igual a la corriente de excitación normal.
La situación es más extrema cuando hay un flujo residual en el núcleo y la dirección del flujo residual es la misma que la dirección de desplazamiento de la onda de flujo sinusoidal. Esto se muestra en la Figura 2 a continuación. Tenga en cuenta que las Figuras 1 y 2 están graficadas sobre diferentes proporciones de corriente, por lo que la corriente pico graficada en la Figura 2 es en realidad mucho mayor que la corriente pico graficada en la Figura 1.
Ruta de pico de sobretensión de excitación
Para encontrar la corriente pico de sobretensión limitada únicamente por la reactancia hueca, la inductancia del devanado se calcula convenientemente utilizando unidades CGS:
Nota: N - vueltas de la bobina Amt - área dentro del diámetro promedio de la bobina, CM2L - longitud axial de la bobina, cmL - inductancia de la bobina, μh
El flujo producido por el inductor φL es igual al flujo residual más 2 veces el cambio de flujo normal menos el flujo de saturación, ya que el flujo de saturación está en el hierro. Pero φL está relacionado con la inductancia y la corriente:
Por lo tanto, la corriente de entrada máxima se expresa en unidades CGS de la siguiente manera:
Si no hubiera resistencia en el circuito, cada pico sucesivo tendría el mismo valor y el flujo de corriente continuaría indefinidamente. Sin embargo, en presencia de resistencia en el circuito, la caída de tensión en ambos extremos de la resistencia será grande y el aumento del flujo no necesita ser tan alto como en el ciclo anterior.
La integral de la caída de tensión representa la reducción neta del flujo magnético necesario para soportar la tensión aplicada. Como la caída de presión I × R siempre tiene la misma dirección, el flujo magnético necesario se reduce en cada período. Cuando el flujo pico cae por debajo del valor de saturación del núcleo, la corriente de sobretensión desaparece. La tasa de decaimiento no es exponencial, aunque es análoga a una corriente de decaimiento exponencial.
¡Importante! En el caso de los transformadores de gran potencia, la sobrecorriente puede durar varios segundos hasta que finalmente desaparece.
La reactancia de línea tiene el efecto de reducir la corriente de pico de sobretensión simplemente sumando la inductancia a la inductancia del núcleo hueco del devanado. Existe una relación definida entre la corriente de sobretensión y la corriente de cortocircuito porque ambas están relacionadas con la inductancia del núcleo hueco del devanado.
El mismo flujo
También existe un fenómeno conocido como "influjo simpático", en el que un transformador previamente energizado muestra un cambio repentino en la corriente cuando se enciende un transformador cercano. La sobretensión correspondiente es causada por el cambio de voltaje de línea causado por la sobrecorriente en el segundo transformador.
