Pourquoi un courant d'appel d'excitation se produit-il lorsqu'un transformateur est alimenté sans charge ?
Pourquoi un courant d'appel d'excitation se produit-il lorsqu'un transformateur est alimenté sans charge ?
Lorsqu'un transformateur est alimenté sans charge, le courant d'excitation subit immédiatement une phase transitoire et sa valeur maximale peut dépasser plusieurs fois le courant de charge nominal. Comparé au courant d'excitation normal, le courant à vide en régime permanent du transformateur est plusieurs dizaines de fois supérieur. Ce courant transitoire est appelé courant d’appel d’excitation. Un courant d'appel excessif peut entraîner un mauvais fonctionnement du relais, empêchant la mise sous tension en douceur du transformateur dans le circuit. L'ampleur du courant d'appel dépend de la phase de la tension de ligne au moment de la mise sous tension du transformateur et de l'état du flux résiduel du noyau magnétique. Le processus de fermeture à vide se manifeste principalement par un changement transitoire du flux magnétique du transformateur.
Lorsque le noyau magnétique n'a pas de flux résiduel, si la tension au moment de la fermeture est à son maximum, le flux magnétique avance la tension de 90 degrés, ce qui rend le flux nul. Dans ce cas, il n’y a aucun flux dans le noyau magnétique avant et après la fermeture, et aucun processus de transition ne se produit. Si la tension au moment de la fermeture est nulle, le flux atteint sa valeur maximale. Pour maintenir le flux instantané à zéro lors de la fermeture, un contre-flux (flux de composante continue) est formé à l'intérieur du noyau pour annuler le flux instantané (flux en régime permanent), et son ampleur est égale mais de direction opposée. En conséquence, le flux magnétique synthétisé est nul au moment de la fermeture, mais il devient le double du flux stationnaire après un demi-cycle.
Ce doublement de la valeur du flux provoque une saturation importante du noyau, conduisant à un courant d'excitation important en raison de la nature non linéaire de la courbe d'aimantation du noyau. Lorsque le noyau a un flux résiduel φ et qu'il s'aligne avec la direction du flux magnétique du premier demi-cycle, le flux instantané augmentera jusqu'à 2 × φ + φ. Cela se traduit par un courant d’appel d’excitation plus important.
Étant donné que le flux de la composante continue décroît, le courant d’appel d’excitation diminue également et s’atténue jusqu’à la valeur normale du courant d’excitation en régime permanent en quelques cycles. Par conséquent, les dommages causés au transformateur ne sont pas importants. En réalité, la probabilité d'un courant d'appel aussi important est faible pour les raisons suivantes : a. La probabilité que le disjoncteur soit excité au point de passage à zéro de la tension est faible. b. Pendant le flux de courant d'appel, la tension dans le circuit externe lui-même diminue. c. Le flux résiduel n'est pas nécessairement en phase avec le sens de changement de tension et peut diminuer en fonction de l'état du circuit externe.
Une phase du banc de transformateurs triphasé subit toujours un phénomène de transition, car le courant d'appel est inévitable chaque fois qu'elle est sous tension. En règle générale, l'enroulement interne d'un transformateur à noyau a une réactance plus petite, ce qui entraîne un courant d'appel plus important lors de l'excitation de l'enroulement interne. Pour éviter un mauvais fonctionnement des relais, des méthodes telles que l'utilisation de relais de verrouillage pendant une certaine période après la mise sous tension du transformateur peuvent être utilisées.
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