Perché si verifica la corrente di inrush magnetizzante nei trasformatori ad arco e i suoi effetti

La corrente di inrush magnetizzante nei trasformatori delle fornaci elettriche ad arco è un problema che affligge molti ingegneri elettrici. Quindi, perché si verifica la corrente di inrush magnetizzante nei trasformatori delle fornaci ad arco? Prima di tutto, cerchiamo di capire cos'è la corrente di inrush magnetizzante.

La corrente di inrush magnetizzante si riferisce alla corrente transitoria generata nell'avvolgimento secondario di un trasformatore di una fornice ad arco a causa della saturazione del nucleo, dell'aumento della forza del campo magnetico e di altri fattori. Questo fenomeno è molto comune durante l'operazione dei trasformatori delle fornaci ad arco, specialmente durante l'avvio e lo spegnimento della fornace, quando l'entità della corrente di inrush cambia bruscamente, influenzando significativamente il funzionamento dell'equipaggiamento.

Le principali cause della corrente di inrush magnetizzante includono le seguenti:

• Saturazione del nucleo: Quando la corrente nell'avvolgimento secondario del trasformatore della fornice ad arco aumenta, anche il flusso magnetico nel nucleo aumenta. Una volta superato il limite massimo di induzione magnetica del materiale del nucleo, il nucleo entra in uno stato di saturazione. Se la corrente nell'avvolgimento continua ad aumentare in condizioni di saturazione, l'aumento non lineare del flusso può facilmente portare alla corrente di inrush magnetizzante.

• Aumento della forza del campo magnetico: Gli avvolgimenti secondari dei trasformatori delle fornaci ad arco sono solitamente realizzati con filo di rame a bassa resistenza. Quando la forza del campo magnetico aumenta rapidamente, la corrente nell'avvolgimento secondario sale bruscamente, rendendo facile la generazione della corrente di inrush magnetizzante.

• Avvio e spegnimento della fornace: Durante l'avvio o lo spegnimento della fornice ad arco, la corrente nell'avvolgimento secondario cambia bruscamente, potendo scatenare la corrente di inrush magnetizzante. In particolare durante l'avvio, il repentino aumento della corrente può far sì che la corrente di inrush raggiunga diverse o persino decine di volte la corrente di funzionamento normale.

La corrente di inrush magnetizzante ha diversi effetti negativi significativi sul funzionamento dei trasformatori delle fornaci ad arco:

• Riscaldamento dell'equipaggiamento: La corrente di inrush provoca una rapida generazione di calore negli avvolgimenti, influenzando le prestazioni e la durata di vita dell'equipaggiamento.

• Vibrazione dell'equipaggiamento: Le forze elettromagnetiche generate da correnti elevate inducono vibrazioni meccaniche negli avvolgimenti, compromettendo la stabilità operativa.

• Malfunzionamenti della protezione: Il picco di corrente di inrush può essere erroneamente interpretato dai relè di protezione come una corrente di guasto, causando falsi trip e interrompendo l'operazione normale.

Per affrontare questi problemi, è essenziale analizzare approfonditamente le cause radicate della corrente di inrush magnetizzante nei trasformatori delle fornaci ad arco e implementare misure di soppressione mirate. Solo in questo modo si può prevenire efficacemente la corrente di inrush, assicurando un funzionamento sicuro e stabile del sistema.