CS252263B1

CS252263B1 - Transformer's inrusch,current limitation connection

Info

Publication number: CS252263B1
Application number: CS852953A
Authority: CS
Inventors: Jan Jagr
Original assignee: Jan Jagr
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS295385A1

Abstract

Zapojení řeší problém omezení zapínacího proudu transformátoru. Cíle se dosahuje tak, že mezi obě napájecí svorky je zapojena jednak cívka stykače, jednak primár transformátoru v sérii se vzduchovým reaktorem, k němuž paralelně je přiS ojen spínací kontakt stykače. Zapojení e vhodné zejména pro jednofázové transformátory středního výkonu, napájející polovodičové usměrňovače, jištěné na jejich primární straně, jaké se vyskytují například ve zdrojích pro obloukové svařování nebo startovaní motorových vozidel.The wiring fixes the limiting problem transformer current. The goal is achieved so that between the two power terminals the coil of the contactor is connected primary transformer in series with air a reactor to which it is in parallel switching contact of contactor is connected. Engagement especially suitable for single-phase transformers power output semiconductor rectifiers secured to them primary side as they occur for example in arc welding sources or starting motor vehicles.

Description

Vynález řeší problém omezení zapínacího proudu transformátoru.The invention solves the problem of limiting the inrush current of the transformer.

Při zapínání transformátorů dochází k nárazovému zvýšení jejich magnetizačního proudu na hodnotu, i mnohonásobně přesahující velikost jmenovitého primárního proudu. Velikost zapínacího proudu je závislá na okamžiku připojení transformátoru k síti, na velikosti remanentní indukce a její polaritě vůči napětí první půlperiody, na impedanci primárního vinutí v nasyceném stavu a na rezervě magnetické indukce mezi jmenovitou a nasycenou hodnotou. Při zvyšování využití aktivních materiálů ovšem roste jmenovitá indukce, takže klesá jak její rezerva vůči nasycené hodnotě, tak také počet závitů. Tím spíše klesá rovněž nasycené indukčnost primárního vinutí. Důsledkem jsou pak obtíže při jištění transformátorů na primární straně, zvláště v polovodičových měničích, které vyžadují jistící prvek s co nejrychlejší odezvou. Známá zapojení omezují zapínací proud dvoustupňovým spínáním, kdy v prvním stupni je transformátor připojen přes omezovači odpor, který je pak ve druhém stupni vykráčen. Přemostění odporů je řešeno bu<3 speciálním přepínačem s mezikontaktem, nebo stykačem s přítahem, zpožděným pomocným časovým relé nebo jiným zpožďovacím členem. Další známé řešení odvozuje zpoždění přítahu stykače od úbytku napětí na omezovacím odporu a je realizováno tak, že cívka stykače jé připojena až za tento odpor, tedy paralelně k primárnímu vinutí transformátoru. Nevýhodou prvního řešení je potřeba speciálního přepínače, který je navíc pouze ručně ovladatelný, takže v případě přechodného krátkodobého výpadku sítě nezaručuje omezení proudu po opětovném obnovení napětí. Druhé řešení je poměrně složité, protože kromě stykače a odporu vyžaduje ještě časové relé. Nevýhodou třetího řešení je, že při zapínání transfor- 2 252 263 mátoru se zkratem na zátěži vzniká na omezovacím odporu trvale tak velký úbytek napětí, že stykač, jehož kontakt by měl přemostit tento odpor, vůbec nesepne. Důsledkem je přepálení odporu s možností dalších škod. Společnou nevýhodou všech řešení je, že pro transformátory vyšších výkonů už nejsou vhodné běžně dostupné drátové odpory, ani jejich paralelní kombinace, protože v oblasti nárazového zatěžování vykazují poměrně malý pWhen the transformers are switched on, their magnetizing current is suddenly increased to a value many times higher than the nominal primary current. The magnitude of the inrush current depends on the moment of connection of the transformer to the mains, the magnitude of the remanent induction and its polarity to the voltage of the first half period, the impedance of the primary winding in the saturated state and the reserve of magnetic induction between the nominal and saturated value. However, as the use of active materials increases, the nominal induction increases, so that both its saturation reserve and the number of turns decreases. The saturation inductance of the primary winding also decreases. This results in difficulties in protecting the primary side of the transformers, especially in semiconductor converters, which require a fastener with the fastest response. Known connections limit the inrush current by two-stage switching, in which in the first stage the transformer is connected via a limiting resistor, which is then stepped in the second stage. The bridging of the resistors is solved either by <3 special switch with intermediate contact or by contactor with pull-in, delayed auxiliary time relay or other delay element. Another known solution derives the delay of the contactor connection from the voltage drop at the limiting resistor and is realized such that the coil of the contactor is connected beyond this resistance, that is parallel to the primary winding of the transformer. The disadvantage of the first solution is the need for a special switch, which is additionally only manually operable, so that in case of a temporary short-term power failure it does not guarantee current limitation after the voltage is restored. The second solution is quite complex because it requires a time relay in addition to the contactor and resistor. The disadvantage of the third solution is that when the transformer is switched on with a short-circuit on the load, there is a permanent voltage drop on the limiting resistor that the contactor, whose contact should bypass this resistance, does not switch at all. As a result, the resistance burns with the possibility of further damage. The common disadvantage of all solutions is that the commercially available wire resistors and their parallel combinations are no longer suitable for higher power transformers, since they exhibit relatively low p

tavný integrál I t. Zejména to platí pro třetí řešení, u něhož odpor, který by měl být dimenzován i pro možnost zkratu na zátěži, kterou běžně nelze nikdy vyloučit, by byl zvláší obtížně realizovatelný.in particular, this applies to a third solution in which the resistance, which should also be dimensioned for the possibility of a short circuit on the load, which can normally never be eliminated, would be particularly difficult to implement.

Tyto nedostatky odstraňuje převážnou měrou zapojení pro omezení zapínacího proudu transformátoru podle vynálezu, jehož podstatou je, že mezi první a druhou napájecí svorku je zapojena jednak cívka stykače, jednak primár transformátoru v sérii se vzduchovým reaktorem, k němuž paralelně je připojen spínací kontakt stykače.These drawbacks are largely eliminated by the circuitry for limiting the inrush current of the transformer according to the invention, which is based on the connection of the contactor coil and the transformer primary in series with the air reactor to which the contactor switching contact is connected in parallel.

Připojením cívky stykače přímo mezi obě napájecí svorky a zapojením primáru transformátoru pites vzduchový reaktor, který je posléze překlenut spínacím kontaktem stykače, získáme vel mi jednoduchý a proto také spolehlivý obvod, omezující dostateč nou měrou zapínací proud transformátoru a necitlivý na případný zkrat jeho zátěže. Protože je proud omezován jak indukční, tak odporovou složkou impedance vzduchového reaktoru, vychází reaktor podstatně menší než ekvivalentní odpor, přitom však má díky oBy connecting the contactor coil directly between the two power terminals and connecting the transformer primary, the air reactor, which is then bridged by the contactor switching contact, provides a very simple and therefore reliable circuit, limiting the transformer inrush current sufficiently and insensitive to a potential short circuit. Since the current is limited by both the inductive and resistive components of the impedance of the air reactor, the reactor is considerably smaller than the equivalent resistance, but due to

tepelné kapacitě vinutí mnohonásobně vyšší tavný integrál I t. Využitím zpoždění samotného stykače dochází dále k úspoře pomocného časového relé nebo jiného zpožďovacího členu.The thermal capacity of the winding is much higher the fusing integral It. By utilizing the delay of the contactor itself, the auxiliary time relay or other delay element is further saved.

Na připojeném výkresu je znázorněn příklad zapojení obvodu pro omezení zapínacího proudu transformátoru podle vynálezu.The attached drawing shows an example of a circuit for limiting the inrush current of a transformer according to the invention.

Mezi první napájecí svorku 1_ a druhou napájecí svorku 2 je zapojena cívka 2 stykače a sériová kombinace primáru transformátoru se vzduchovým reaktorem 2 , ^k němuž je paralelně připojen spínací kontakt 4 stykače.A contactor coil 2 and a series combination of a transformer primary with an air reactor 2 are connected between the first power terminal 7 and the second power terminal 2 ^to which the contactor switch contact 4 is connected in parallel.

- 3 252 263- 3,252,263

Funkce zapojení je následující: Po přivedení napětí mezi napájecí svorky J_ a 2 začne primářem transformátoru procházet zapínací proud s amplitudou, omezenou induktivní i odporovou složkou impedance vzduchového reaktoru 2. · Současně začne procházet proud cívkou 2 stykače. Jeho spínací kontakt £ však překlene vzduchový reaktor až se zpožděním, které je u běžných stykačů řádu 10 s, tedy delší než první půlperioda přivedeného napětí. Přestože časová konstanta doznívání zapínacího proudu transformátoru je obvykle řádu 10^-¼, postačuje i omezení jedné nebo prvních dvou amplitud k tomu, aby přibližně úměrně byla snížena velikost proudu také ve zbylé části přechodového děje.The function of the wiring is as follows: After applying voltage between the power terminals 1 and 2, the inrush current with amplitude limited by the inductive and resistive components of the impedance of the air reactor 2 starts to flow through the transformer primary. However, its switch contact 8 will override the air reactor only after a delay, which is longer than the first half-period of the applied voltage in conventional contactors of the order of 10 seconds. Although the decay time constant of the transformer inrush current is usually of the order of 10 ^- i, it is sufficient to limit one or the first two amplitudes to approximately reduce the magnitude of the current in the remainder of the transient, too.

Zapojení pro omezení zapínacího proudu transformátoru podle vynálezu je jednoduché a spolehlivé, přitom pro stejný efekt vyžaduje vůči odporu menší a snadněji realizovatelný vzduchový reaktor s podstatně vyšším tavným integrálem. Vhodné je zejména pro jednofázové transformátory středního výkonu, jaké obsahují např. usměrňovače pro obloukové svařování nebo startování motorových vozidel. Přínosem je také možnost transformátor dimenzovat s plným magnetickým využitím, tedy s úsporou rozměrů a hmotnosti i v případě polovodičových měničů, jištěných na primáru.The circuit for limiting the inrush current of the transformer according to the invention is simple and reliable, while requiring a smaller and more easily feasible air reactor with a substantially higher melt integral for resistance. It is particularly suitable for medium-phase single-phase transformers, such as arc welding rectifiers or starting vehicles. The benefit is also the possibility of sizing the transformer with full magnetic use, thus saving dimensions and weight even in the case of semiconductor converters, protected on the primary.

- 4 PŘEDMĚT VYNÁLEZU _non - 4 _non

Claims

252 203

A circuit for limiting the inrush current of a transformer, characterized in that a coil (5) of the contactor and a transformer primary (6) in series with the air reactor (3) are connected between the first power terminal (1) and the second power terminal (2). to which a normally open contact (4) of the contactor is connected.

1 drawing