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时恒电子:NTC热敏电阻在变压器上电浪涌抑制中的应用

发布时间:2017/11/1    访问人数:101次
浪涌电压/电流产生的原因

1、变压器空载合闸瞬间会产生特别大的电流,叫励磁浪涌,检测励磁浪涌有两种方式:

峰值励磁浪涌和均方有效值浪涌

a)、峰值励磁浪涌:  指变压器在合闸瞬间产生的最大峰值电流;

b)、均方有效值浪涌:指变压器在合闸过程中一个或几个(FLUK435测试仪标定为第一个浪涌波形25ms)的均方有效值;

2、一般变压器励磁浪涌衰减很快,第五个波形就达到稳态,这样,峰值励磁浪涌和均方有效值浪涌差别很大,对供电系统设备的影响也不同,不同的供电网络设备考虑浪涌模式是不同的:

a)、峰值励磁浪涌:  主要考虑供电网络电压畸变的考量依据

b)、均方有效值浪涌:是变压器上游开关跳闸和上游熔丝和继电器选择的主要考量依据

3、合闸浪涌的测试

合闸浪涌测试最真实数据是在使用现场合闸,利用FLUK435捕捉浪涌(Peak或Rms)信号,有些变压器厂家提供的出厂合闸浪涌测试数据,和使用现场的测试数据差别非常大,造成用户合闸使用时,上游开关跳闸,系统电压畸变超标,这是因为设计变压器时没有考虑到实际现场的供电参数,而且没有考虑峰值励磁浪涌的数据,以及均方有效值浪涌和峰值励磁浪涌两组数据之间的最佳比例。

4、有些变压器生产厂家通过加装抑制或旁路励磁浪涌的回路方法来达到上游开关不至于因太高的合闸浪涌造成跳闸。但旁路励磁浪涌方法其合闸浪涌始终在系统存在,甚至造成上游第二级开关跳闸和系统电压畸变超标;抑制浪涌办法会造成系统电压骤升问题,另外增加的元器件造成系统操作复杂化,系统可靠性降低,国外已经不允许采用这两种方法。

5、峰值励磁浪涌和均方励磁浪涌有效值的转换

根据UL、IEC的研究以及国外ABB、MGE、APC、ETON、SOCOMEC、DCD等的研究结果,机房变压器的浪涌峰值电流在1.9-2.2倍的25ms均方浪涌有效值范围内为最佳。  

由于电压突变引起的当变压器合闸时正是电源正弦波的波形进入零的位置时,变压器会产生很大的冲击电流,甚至会造成变压器保护动作跳闸。不过这种概率很低,所以平时变压器合闸时,其冲击电流都很小 变压器在空载合闸时会出现激磁涌流。其大小可达稳态激磁电流的80-100倍,或额定电流的6-8倍。涌流对变压器本身不会造成大的危害,但在某些情况下能造成电波动,如不采取相应措施,可能使变压器过电流或差动继电保护误动作。 变压器励磁涌流是变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流. 变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时,其总磁通远远超过铁芯的饱和磁通量,因此产生较大的涌流,其中最大峰值可达到变压器额定电流的6-8倍.励磁涌流与变压器投入时系统电压的相角,变压器铁芯的剩余磁通和电源系统阻抗等因素有关.最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点的瞬间(该时磁通为峰值).变压器涌流中含有直流分量和高次谐波分量,随时间衰减,其衰减时间取决于回路电阻和电抗,一般大容量变压器约5-10S,小容量变压器约为0.2S左右一般在工厂生产检验时在电源输入处串接设定电流的保护开关(如常用的 DZ47-63  C20)开机时不发生跳闸就说明激磁涌流小于该保护开关的额定电流当然要多开关几次测试实际的激磁涌流可以用用示波器,在输入电源串接一小无感电阻,用示波器监测开机瞬时的涌浪电流的峰值但变压器浪涌电流最大是在开机时刚好在电源正弦波的波形进入零的位置时。人工开机时间是随机的在最大值的机率很小要用专用罗氏线圈来测量,目前全球做的最好的是pearson这一家的,很贵,动辄几万,一般的不具备。

问题陈述与提出:

变压器引起浪涌电流,浪涌电流超过了影响变压器铁芯磁性的饱和电流。甚至变压器的二次启动时无负载时也会发生。浪涌电流的大小取决于在变压器打开时的瞬时AC 波。如果这个瞬间正好是AC 电压波正在经历它的峰值,那么将没有浪涌电流产生。如果这样的话,浪涌电流的量将保持正常无负载值。如果这个瞬间正好是AC 电压波经历它的零值时,那么引起的电流将非常高而超过饱和电流(见图一)。这种情况下,变压器就必须受到保护不受浪涌电流的损坏。

热敏电阻器的典型特点是对温度敏感,不同的温度下表现出不同的电阻值。分为正温度系数PTC热敏电阻器和负温度系数NTC热敏电阻器。正温度系数PTC热敏电阻器随着温度升高电阻值变大,负温度系数NTC热敏电阻器随着温度升高电阻值变小,它们同属于半导体敏感元件。
PTC热敏电阻器主要应用于过流过热保护、彩电消磁、马达起动、恒温发热等。
NTC热敏电阻器主要用于温度补偿、抑制浪涌电流、温度检测及流量测量等。
在电子电路中,用NTC热敏电阻进行温度补偿是因为许多元器件(如线圈、晶体振荡器、晶体管、液晶屏等)的特性随着温度的变化而变化,且具有正的温度系数。环境温度的变化会导致电信号的偏移,用NTC温度传感器进行补偿后就可以使这些元件在很宽的温度范围内正常工作。
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