Waarom treedt magnetisatie-inrush-stroom op in boogoven-transformators en welke effecten heeft dit?

De magnetisatie-inrushstroom in elektrische boogoven-transformatoren is een probleem dat veel elektrici ingenieurs treft. Waarom komt er dan magnetisatie-inrushstroom voor in boogoven-transformatoren? Laten we eerst begrijpen wat magnetisatie-inrushstroom is.

Magnetisatie-inrushstroom verwijst naar de tijdelijke stroom die wordt opgewekt in de secundaire winding van een boogoven-transformator als gevolg van kernverzadiging, verhoogde magnetische veldsterkte en andere factoren. Dit fenomeen komt zeer vaak voor tijdens het gebruik van boogoven-transformatoren, vooral bij het opstarten en afsluiten van de oven, wanneer de grootte van de inrushstroom plotseling verandert, waardoor de werking van de apparatuur aanzienlijk wordt beïnvloed.

De belangrijkste oorzaken van magnetisatie-inrushstroom zijn onder meer:

• Kernverzadiging: Wanneer de stroom in de secundaire winding van de boogoven-transformator toeneemt, neemt ook de magnetische flux in de kern toe. Zodra de flux de maximale grens van de magnetische inductie van het kernmateriaal overschrijdt, raakt de kern verzadigd. Als de windingstroom blijft toenemen onder verzadiging, leidt de niet-lineaire toename van de flux gemakkelijk tot magnetisatie-inrushstroom.

• Toegenomen magnetische veldsterkte: De secundaire windingen van boogoven-transformatoren bestaan meestal uit koperdraad met lage weerstand. Wanneer de magnetische veldsterkte snel toeneemt, stijgt de stroom in de secundaire winding scherp, waardoor magnetisatie-inrushstroom gemakkelijk kan ontstaan.

• Opstarten en afsluiten van de oven: Tijdens het opstarten of afsluiten van de boogoven verandert de stroom in de secundaire winding abrupt, wat magnetisatie-inrushstroom kan veroorzaken. Vooral bij het opstarten kan de plotselinge stroompiek ertoe leiden dat de inrushstroom meerdere malen, zelfs tientallen malen, zo groot wordt als de normale werkstroom.

Magnetisatie-inrushstroom heeft verschillende significante negatieve effecten op de werking van boogoven-transformatoren:

• Verwarmen van apparatuur: Inrushstroom zorgt voor snelle warmteopwekking in de windingen, waardoor de prestaties en levensduur van de apparatuur worden beïnvloed.

• Trillingen in de apparatuur: De elektromagnetische krachten van hoge stromen veroorzaken mechanische trillingen in de windingen, waardoor de operationele stabiliteit wordt aangetast.

• Foutieve werking van beschermingsapparatuur: De piek van de inrushstroom kan door beschermrelais worden aangezien voor een foutstroom, waardoor er onterecht uitval plaatsvindt en de normale werking wordt onderbroken.

Om deze problemen te tackelen, is het essentieel om de oorzaken van de magnetisatie-inrushstroom in boogoven-transformatoren grondig te analyseren en gerichte onderdrukkingsmaatregelen te implementeren. Alleen dan kan inrushstroom effectief worden voorkomen, waardoor veilige en stabiele systeemwerking wordt gewaarborgd.