变压器工作时,有一部分电流通过变压器的励磁线圈,这部分电流产生的磁通量在变化,其变化率比较大。根据法拉第电磁感应定律,这部分磁通量变化会在次级线圈中诱发出一个感应电动势。感应电动势的方向和电源电动势的方向相反,所以会在变压器的次级线圈中产生一个反向电压。这个反向电压会阻碍次级线圈中电流的流动,导致电流上升速度变慢,同时也会导致磁路中的磁通量变化速度变慢。这种变化率的减慢会导致磁路中的磁通量增加,即励磁涌流。
励磁涌流的大小和感应电动势大小和磁通量变化率大小有关。变压器励磁电压越高,电流上升速度就越快,磁通量变化率就越大,励磁涌流也就越大。
变压器低压侧线圈和线圈间的绕组之间有一定的电容,因此变压器低压侧线圈和线圈间构成人为谐振电路,谐振频率由电容和线圈的电感决定。当高压侧线圈上励磁电源开关输入一脉冲时,在低压侧线圈的绕组电容的作用下,会产生一个脉冲电流,通过低压侧线圈。而低压侧线圈和线圈间的绕组之间的电容会将这个电流变成一个电压,并通过线圈反向回到高压侧线圈。这个反向电压可能会使得高压侧线圈上的励磁电流反向,从而使变压器失去性能,产生过电压等问题。
这种情况下,涌流大小和低压侧线圈和线圈间的电容大小以及输入脉冲的频率,有关系式 Q=I wC,涌流大小随着谐振频率的增加而增大,涌流内部的热能损耗也随着频率的增加而增大。
在变压器的运行过程中,由于使用的材料和制造工艺等方面的不同,使得二次侧的线圈存在一定的不对称性。因此,在进行初次充电时,在不开启负载的情况下,变压器的一次和二次的电流无法相互抵消,因为二次侧线圈电感和电阻的不同导致电流也不同,从而会形成电流不平衡。这样的电流不平衡就容易形成励磁涌流,使得变压器的励磁涌流变大。
变压器低压侧充电时,还有一些其他因素可能会影响励磁涌流的大小。例如,在变压器牵引系统中,驱动系统会不断地改变电机的速度和方向,而这种交变性质的电流就可能使得变压器内部的磁场变得复杂,从而引起涌流。此外,变压器的绕组中可能存在一些质量问题或者绕组之间存在线间短路等问题,也会导致励磁涌流的扰动。
总之,为什么变压器低压侧充电时励磁涌流大,是由多个因素引起的。了解这些因素有助于我们更加深入地理解变压器内部的电磁过程,同时也能够更好地排除故障,确保变压器的正常工作。