変圧器の突入電流とは何ですか
変圧器の励磁突入電流は、名前を聞いただけでは非常に複雑に感じますが、別名「閉路突入電流」とも呼ばれ、変圧器が無負荷で閉路する瞬間、つまり、作業を開始したり、電源に再接続したりした直後に、その巻線が突然大電流現象を生み出すことです。 よく言えば、家庭内の高出力機器（エアコンなど）が起動するときと同じように、機器内のコイルや磁石などの部品はすぐに動作状態に達する必要があるため、一時的に大量の電流を消費します。 変圧器の突入電流は同様の原理ですが、変圧器のコアと巻線で発生します。 この電流は、変圧器の動作初期段階の特殊な電流現象です。
変圧器励磁突入電流の原因
残留フラックスは作業フラックスと重ね合わされる
変圧器のコア自体は磁性伝導性があり、コア材料の内部にはヒステリシス特性があることがわかっています。つまり、交流磁場の作用により、コア内で磁化と消磁のプロセスが発生します。変圧器が稼働する前に、コア内に残留磁束が存在する場合があります。残留磁束とは何ですか？
残留磁束とは、交流電源が遮断された後に変圧器のコアとコイルに残る残留磁束のことです。これは、変圧器が正常に動作しているときにコアが磁化されており、電源が遮断されても磁化がすぐに消えるのではなく、磁束の一部が残るためです。
変圧器が作動すると、動作電圧によって発生する磁束とコア内に残留する磁束が同じ方向になり、両者が重なり合って、総磁束がコアの飽和磁束をはるかに超えることになります。
コア飽和
積層後の総磁束がコアが耐えられる最大値（飽和磁束）を超えると、コアは「満杯」の状態となり、それ以上磁束を吸収できなくなります。このとき、非常に大きな電流、つまり励磁突入電流が発生します。
励磁突入電流の大きさは、電源電圧と投入時の初期位相角、投入前のコア磁束値と残留磁束方向、システムの等価インピーダンス値と位相角、変圧器巻線の配線モードと中性点接地モード、コア材料の磁化特性とヒステリシス特性、コア構造タイプ、プロセス組立レベルにも関係します。
変圧器励磁突入電流の特性
大きなピーク: 励磁突入電流のピークは、変圧器の定格電流の 6-8 倍、あるいはそれ以上に達する可能性があります。つまり、変圧器の電源がオンになった瞬間に、非常に大きな電流ショックが発生する可能性があります。
速い減衰: 励磁突入電流のピークは大きいですが、減衰は速いです。大容量の変圧器の減衰時間は {{0}} 秒にもなりますが、小容量の変圧器では 0.2 秒程度しかかかりません。
複雑なコンポーネントが含まれています: 励磁突入電流には、通常の交流電流成分だけでなく、直流成分や高調波成分も含まれており、これらの成分によって突入電流の波形が複雑になります。
変圧器励磁突入電流の危険性
突入電流により変圧器の鉄心飽和や二次電圧爆発が発生し、変圧器の絶縁性能が低下し、機器の故障につながる可能性があります。
突入電流により変圧器コアの温度が上昇し、巻線、油タンク壁などの金属部品に渦電流損失が発生し、変圧器の過熱、絶縁劣化を引き起こし、変圧器の寿命に影響を与える可能性があります。
高振幅の突入電流は、変圧器や回路ブレーカーに直接物理的な損傷を与え、機器を焼損させる可能性もあります。
変圧器の突入電流を抑制する方法
突入電流の抑制は、変圧器や電力システムの安定した動作を確保するための重要な対策です。変圧器の突入電流は、次の対策によって抑制できます。
1. 刺激的なモーターを使用する:励磁モータは、ロータを介して変圧器に定常電力を供給する方法です。励磁モータはロータの慣性を持つため、励磁電流の上昇率を遅くすることができます。
2. 変圧器の励磁抵抗を増やす:変圧器の励磁回路内の適切な抵抗を増やすと、励磁電流の急激な上昇を制限できます。
3. 変圧器の突入電流防止対策の導入：リアクトル、コンデンサなどの突入電流防止回路を増やすことで、励磁突入電流が機器に与える影響を軽減し、突入電流エネルギーを効果的に吸収・消費し、変圧器や電力網の安全を守ります。
4. 閉バイアスと変圧器の残留磁束密度の使用は互いに相殺します。閉バイアスの方向と大きさを制御し、閉バイアスと変圧器の残留磁束が互いに相殺されるようにすることで、変圧器のコア飽和を回避し、励磁突入電流の発生を抑制します。
