Warum tritt der Magnetisierungsvorgang in Lichtbogenofen-Transformern auf und welche Auswirkungen hat er?

Der Magnetisierungsstrom in Lichtbogenöfen-Transformator ist ein Problem, das viele Elektroingenieure beunruhigt. Warum tritt also der Magnetisierungsstrom in Lichtbogenöfen-Transformatoren auf? Zunächst sollten wir verstehen, was Magnetisierungsstrom ist.

Magnetisierungsstrom bezieht sich auf den transitorischen Strom, der in der Sekundärwicklung eines Lichtbogenöfen-Transformators aufgrund von Kernsättigung, erhöhter magnetischer Feldstärke und anderen Faktoren erzeugt wird. Dieses Phänomen tritt häufig während des Betriebs von Lichtbogenöfen-Transformatoren auf, insbesondere beim Starten und Stoppen des Ofens, wenn die Größe des Einströms plötzlich ändert und den Betrieb der Ausrüstung erheblich beeinflusst.

Die Hauptursachen für den Magnetisierungsstrom sind folgende:

• Kernsättigung: Wenn der Strom in der Sekundärwicklung des Lichtbogenöfen-Transformators zunimmt, nimmt auch der magnetische Fluss im Kern zu. Sobald der Fluss die maximale magnetische Induktionsschwelle des Kernmaterials überschreitet, geht der Kern in einen gesättigten Zustand über. Steigt der Wickelstrom weiter unter Sättigung, führt der nichtlineare Anstieg des Flusses leicht zum Magnetisierungsstrom.

• Erhöhte magnetische Feldstärke: Die Sekundärwicklungen von Lichtbogenöfen-Transformatoren bestehen in der Regel aus Kupferdraht mit geringem Widerstand. Bei rascher Erhöhung der magnetischen Feldstärke steigt der Strom in der Sekundärwicklung stark an, was zur Entstehung von Magnetisierungsstrom neigt.

• Start und Stopp des Ofens: Beim Starten oder Stoppen des Lichtbogenofens ändert sich der Strom in der Sekundärwicklung abrupt, was den Magnetisierungsstrom auslösen kann. Insbesondere beim Start kann der plötzliche Stromanstieg dazu führen, dass der Einström mehrere oder sogar Dutzende Male so hoch wie der normale Betriebsstrom wird.

Magnetisierungsstrom hat mehrere bedeutende negative Auswirkungen auf den Betrieb von Lichtbogenöfen-Transformatoren:

• Ausrüstungserwärmung: Der Einström verursacht eine schnelle Erwärmung in den Wicklungen, was die Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit der Ausrüstung beeinträchtigt.

• Ausrüstungsvibration: Die elektromagnetischen Kräfte hoher Ströme verursachen mechanische Vibrationen in den Wicklungen, was die Betriebstabilität beeinträchtigt.

• Fehlfunktion der Schutzvorrichtungen: Der Spitzen-Einström kann von Schutzrelais als Fehlerstrom missverstanden werden, was zu falschen Auslösevorgängen und Unterbrechungen des normalen Betriebs führt.

Um diese Probleme zu lösen, ist es entscheidend, die Ursachen des Magnetisierungsstroms in Lichtbogenöfen-Transformatoren gründlich zu analysieren und gezielte Unterdrückungsmaßnahmen umzusetzen. Nur dann kann der Einström effektiv verhindert und ein sicherer und stabiler Systembetrieb gewährleistet werden.