稳态运行时,变压器空载电流i0 很小,大型变压器甚至不到1% in;但变压器在空载突然接入电网时,可能有很大的瞬时冲击电流,可达i0的几十倍到几百倍,in的6~8倍。
此现象的存在是由于饱和及剩磁引起的。若不采取措施,会导致合闸不成功。
设外施电压按正弦规律变化,则
u1=1.414*u1 sin(ωt+α) = r1i1+n1dφ/dt
电阻 r1 i1较小,初始分析时可以略去。但 r1 的存在是瞬态过程衰减的重要因素。
不考虑电阻压降时
n1dφ/dt=1.414*u1sin(ωt+α)
dφ=[1.414*u1/n1]sin(ωt+α)dt
φ=[-1.414*u1/(ωn1)]cos(ωt+α)+c
=-φmcos(ωt+α)+c
设无剩磁 t=0,φ=0,得
c=φmcosα
φ=φm[cosα-cos(ωt+α)]
讨论:
①若在初相角α=0时合闸,则
φ=φm(1-cosωt)
ωt=π时,φ=2φm,再考虑到剩磁,φ=(2.2~2.3)φm,导致磁路过饱和,相应的励磁电流急剧增大,达正常时空载电流的几百倍,额定电流的6-8倍。
②若在初相角α = π/2时合闸,则
φ=-φmsinωt
变压器即进入稳态,是理想合闸时间。
③电流的衰减
由于r1 的存在,电流脉冲将逐渐衰减。衰减的快慢由时间常l1/r1决定,一般在1s内,暂态电流就会大大衰减。小型变压器电阻较大,电抗较小,衰减较快,约几个周期可达稳态;大型变压器,电阻较小,电抗较大,衰减较慢,可能延续20s才达到稳态。