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Hallo!
Ein Transformator basiert auf einer sehr einfachen Tatsache über Elektrizität: wenn a Schwankender elektrischer Strom fließt durch einen Draht und erzeugt ein Magnetfeld (ein unsichtbares Muster von Magnetismus ) oder einen „Magnetfluss“ um ihn herum. Die Stärke des Magnetismus (der den eher technischen Namen der magnetischen Flussdichte trägt) hängt direkt mit der Größe des elektrischen Stroms zusammen. Je größer der Strom, desto stärker das Magnetfeld. Jetzt gibt es noch eine andere interessante Tatsache über Elektrizität. Wenn ein Magnetfeld um ein Stück Draht schwankt, erzeugt es einen elektrischen Strom im Draht. Wenn wir also eine zweite Drahtspule neben die erste legen und eine Schwankung senden elektrischer Strom in die erste Spule, wir werden einen elektrischen Strom in der zweiten Leitung erzeugen. Der Strom in der ersten Spule wird normalerweise als Primärstrom bezeichnet und der Strom in der zweiten Leitung ist (Überraschung, Überraschung) der Sekundärstrom. Was wir “ Hier wird ein elektrischer Strom durch den leeren Raum von einer Drahtspule zur anderen geleitet. Dies wird als elektromagnetische Induktion bezeichnet, da der Strom in der ersten Spule einen Strom in der zweiten Spule verursacht (oder „induziert“). Wir können elektrische Energie effizienter von einer Spule zur anderen leiten lassen, indem wir sie um einen weichen Eisenstab (manchmal auch als Kern bezeichnet) wickeln:
Um eine Drahtspule herzustellen, kräuseln wir den Draht einfach in Schleifen oder („dreht“, wie Physiker sie gerne nennen). Wenn die zweite Spule die gleiche Anzahl von Windungen wie die erste Spule hat, hat der elektrische Strom in der zweiten Spule praktisch die gleiche Größe wie der in der ersten Spule. Aber (und hier ist der clevere Teil) Wenn wir mehr oder weniger Windungen in der zweiten Spule haben, können wir den Sekundärstrom und die Sekundärspannung größer oder kleiner als den Primärstrom und die Primärspannung machen.
Eine wichtige Sache Zu beachten ist, dass dieser Trick nur funktioniert, wenn der elektrische Strom in irgendeiner Weise schwankt. Mit anderen Worten, Sie müssen eine Art von ständig umkehrender Elektrizität verwenden, die als Wechselstrom (AC) mit einem Transformator bezeichnet wird. Transformatoren arbeiten nicht mit Gleichstrom ( DC), wo ständig ein konstanter Strom in die gleiche Richtung fließt.
Vielen Dank.
Antwort
Wenn ein großer Leistungstransformator mit Strom versorgt wird, sind Sie häufig Hören Sie ein lautes Knurren. Dies ist auf das Vorhandensein ungewöhnlich hoher asymmetrischer Einschaltströme zurückzuführen. Einschaltströme haben typischerweise eine Gleichstromkomponente, die den Kern bei abwechselnden Wechselstromhalbzyklen sättigt. Einschaltströme betragen häufig das 10- bis 15-fache des Nennvolllaststroms Für große Leistungstransformatoren: Wenn der Kern gesättigt ist, zieht er einen ungewöhnlich hohen Magneten Ströme von der primärseitigen Versorgung. Diese abnormalen Ströme verursachen laute Knurrgeräusche vom vibrierenden Kern und der Primärwicklung. Der abnormale Einschaltstrom nimmt exponentiell in Richtung nominaler (symmetrischer) Pegel ab, wodurch transiente Einschaltströme schließlich unter die Kernsättigungspegel fallen können.
Die Zeit, die der Eingangsstrom benötigt, um sich auf Nennwerte zu stabilisieren, hängt von der Größe des Transformatorkerns, der Restmagnetisierung im Kern vor dem erneuten Einschalten des Transformators und der Position auf der eingehenden Wechselspannungswellenform ab, als sich der Transformator befand wieder mit Energie versorgt. Die Dauer des Transienten im ungünstigsten Fall kann von einem Bruchteil einer Sekunde für kleine Transformatoren bis zu 10 Sekunden für Transformatoren mit größerer Verteilung und sogar Minuten für Transformatoren mit sehr großer Leistung reichen.
Zum Beispiel Hier ist der Klang einer Bank von 138-kV-Transformatoren, die mit Strom versorgt werden:
Der folgende Videoclip erfasst die Geräusche von Einschaltstromtransienten für viel größere 400-kV-Leistungstransformatoren. Beachten Sie, wie lange es dauert, bis die Einschaltströme in diesen massiven Leistungstransformatoren abnehmen:
Es ist möglich, Einschaltstromeffekte erheblich zu reduzieren, indem der Transformator an der Spitze der eingehenden Spannungswellenform unter Verwendung elektronischer Schalttechniken eingeschaltet wird. Manchmal ist es auch möglich, den im Kern verbleibenden Restmagnetisierungsgrad zu verringern, um die Einschaltströme im ungünstigsten Fall zu verringern, wenn der Transformator wieder mit Strom versorgt wird. Dies erfolgt durch absichtliches Hinzufügen eines kleinen Luftspalts im Magnetkreis des Kerns während der Transformatorherstellung. Ein anderer Ansatz besteht darin, den Transformator „sanft zu starten“, indem vorübergehend eine geeignete Reihe von Hochleistungswiderständen in Reihe mit der Primärwicklung geschaltet wird, um den Einschaltstrom im ungünstigsten Fall zu begrenzen. Die Widerstandsbank wird dann kurzgeschlossen, nachdem der transiente Einschaltstrom auf ein akzeptables Niveau gefallen ist.Für große Hochspannungs-Leistungstransformatoren sind jedoch möglicherweise nicht alle diese Techniken möglich oder kostengünstig.