CS255566B1

CS255566B1 - Three-phase transformer's inrush current limitation connection

Info

Publication number: CS255566B1
Application number: CS852977A
Authority: CS
Inventors: Jan Jagr
Original assignee: Jan Jagr
Priority date: 1985-04-23
Filing date: 1985-04-23
Publication date: 1988-03-15
Also published as: CS297785A1

Abstract

Zapojení řeší problém omezení zapínacího proudu třífázového transformátoru. Cíle se dosahuje tak, že dq dvou fází přívodu jsou vraženy vzduchové reaktory přes kontakty prvního stykače a paralelně k těmto dvojicím jsou připojeny silové kontakty druhého stykače, zapínaného s vlastním zpožděním pomocným zapínacím kontaktem prvního stykače, jenž je posléze opět vypnut pomocným rozpínacím kontaktem druhého stykače. Zapojení je vhodné zejména pro třífázové transformátory, napájející polovodičové usměrňovače, jištěné na jejich primární straně, jaké se vyskytují například ve zdrojích pro obloukové svařování, pro galvanotechniku nebo pro startování motorových vozidel.The wiring fixes the limiting problem transformer current. The goal is achieved by dq of two phases air reactors are charged in the inlet through the contacts of the first contactor and in parallel power pairs are connected to these pairs the contacts of the second contactor switched on own delay by auxiliary closing contact the first contactor, which is then switched off again by auxiliary normally open contact the second contactor. Particularly suitable for three-phase transformers, feeding semiconductor rectifiers, protected on their primary side as they occur for example, in arc sources welding, for electroplating or for starting vehicles.

Description

Vynález se týká elektrického zapojení pro omezení zspínacího proudu třífázového transformátoru.The invention relates to an electrical circuit for limiting the switching current of a three-phase transformer.

Při zapínání transformátorů dochází k nárazovému zvýšení jejich magnetizačního proudu na hodnotu, i mnohonásobně přesa hující jmenovitou velikost primárního proudu. Velikost zapína čího 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 materiá lů ovšem roste jmenovitá indukce, takže klesá jak její rezerva vůči nasycené hodnotě, tak také počet závitů. Tím spíše klesá rovněž nasycená indukčnost primárního vinutí. Důsledkem jsou pak obtíže při jištění transformátorů na primární straně zvláště v polovodičových měničích, které vyžadují jističi prvek s co nejrychlejší odezvou. Známá zapojení omezují zapínací proud dvoustupňovým spínáním, kdy v prvním stupni je trans formátor připojen přes omezovači odpory, zapojené v každém z fázových přívodů, které jsou pak ve druhém stupni vykráčeny Přemostění odporů je řešeno buň speciálním přepínačem s mezikontakty, nebo stykačem s přítahem, zpožděným pomocným časovým relé nebo jiným zpožňovacím členem. Další známé řešení odvozuje zpoždění přítahu stykače od úbytku napětí na omezova cím odporu a je realizováno tak, že cívka stykače je připojena až za tento odpor, tedy paralelně k primárnímu vinutí transformátoru. Nevýhodou prvního řešení je potřeba speciální ho 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 tří odporů vyžadujeWhen the transformers are switched on, their magnetizing current is suddenly increased to a value many times over the nominal primary current. The magnitude of the inrush current depends on the moment of connection of the transformer to the mains, on the magnitude of the remanent induction and its polarity to the voltage of the first half period, on the impedance of the primary winding in the saturated state and on the magnetic induction reserve between the nominal and saturated values. However, as the utilization 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 circuit breaker with the fastest response. Known circuits limit the inrush current by two-stage switching, where in the first stage the transformer is connected via limiting resistors connected in each of the phase leads, which are then stepped in the second stage. auxiliary timing relay or other delay member. Another known solution derives the delay of the contactor connection from the voltage drop at the limiting resistor and is realized in such a way that the contactor coil 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 also 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 contactor and three resistors

- 2 258 566 .- 2 258 566

ještě časové relé. Nevýhodou třetího řešení je, že při zapínáni transformátoru 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 omezovačích odporů 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 tavný integrál I t. Zejména to platí pro třetí řešení, u něhož odpory, které by měly být dimenzovány i pro možnost zkratu na zátěži, kterou běžně nelze nikdy vyloučit, by byly zvláš£ obtížně realizovatelné.time relay. 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, will not switch at all. The consequence is that the limiting resistors are burned out with the possibility of further damage. A common disadvantage of all solutions is that the commercially available wire resistors or their parallel combinations are no longer suitable for higher power transformers, since they exhibit a relatively low fusing integral I t in the impact load region. In particular, this applies to a third solution in which they should be dimensioned even for the possibility of a short circuit on a load which can normally never be ruled out, would be particularly difficult to implement.

Tyto nedostatky odstraňuje převážnou měrou zapojení pro omezení zapínacího proudu třífázového transformátoru podle vynálezu, jehož podstatou je, že ve dvou fázích přívodu třífázového transformátoru jsou do serie zapojeny vždy silový kontakt prvního stykače se vzduchovým reaktorem, paralelně k těmto dvojicím jsou připojeny silové kontakty druhého stykače a ve zbylé fázi přívodu je zapojena paralelní dvojice silových kontaktů prvního a druhého stykače. Mezi svorky ovládacího napětí je přitom zapojena cívka prvního stykače v sérii s pomocným rozpínacím kontaktem druhého stykače a cívka druhého stykače v sérii a paralelní dvojicí pomocných zapínacích kontaktů prvního a druhého stykače.These drawbacks are largely eliminated by the circuitry for limiting the inrush current of the three-phase transformer according to the invention, in which the power contacts of the first contactor to the air reactor are connected in series in two phases of the three-phase transformer. in the remaining phase of the supply, a parallel pair of power contacts of the first and second contactors is connected. The coil of the first contactor in series with the auxiliary break contact of the second contactor and the coil of the second contactor in series and a parallel pair of auxiliary make contacts of the first and second contactors are connected between the control voltage terminals.

Zapojením podle vynálezu je vytvořen velmi jednoduchý a proto také spolehlivý obvod, omezující dostatečnou měrou zapínací proud třífázového transformátoru a necitlivý na případný zkrat jeho zátěže. Protože většina transformátorů v oblasti nízkého napětí nemá vyveden střed primárního vinutí, plně vyhovují pouze dva vzduchové reaktory k omezení proudu ve všech třech fázích. Proud je omezován jak indukční, tak odporovou složkou impedance reaktorů, které proto vychází podstatně menší než ekvivalentní odpory, přitom však mají díky tepelné kapacitě vinutí mnohonásobně vyšší tavný integrál I t. Využitím zpoždění samotného stykače dochází dále k úspoře pomocného časového relé nebo- jiného zpožáovacího členu.The circuit according to the invention provides a very simple and therefore also reliable circuit, limiting the inrush current of the three-phase transformer sufficiently and insensitive to a possible short-circuit of its load. Since most transformers in the low voltage area do not have the center of the primary winding, only two air reactors fully meet the current limitation in all three phases. The current is limited by both the inductive and resistive components of the impedance of the reactors, which therefore emits considerably less than equivalent resistors, but which, due to the thermal capacitance of the windings, have a much higher fusing integral It. member.

255 566255 566

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

Ve dvou fázích přívodu třífázového transformátoru £ jsou do serie zapojeny vždy silový kontakt 6 nebo 8 prvního stykače se vzduchovým reaktorem 2 nebo £, paralelně k těmto dvojicím jsou připojeny silové kontakty £ nebo 11 druhého stykače a ve zbylé fázi přívodu je zapojena paralelní dvojice silového kontaktu χ prvního stykače a silového kontaktu 10 druhého, stykače. Mezi první svorku 15 a druhou svorku 16 ovládacího napětí je přitom zapojena cívka £ prvního stykače v sérii s pomocným rozpínacím kontaktem 14 druhého stykače a cívka £ druhého stykače v sérii s paralelní dvojicí pomocného zapínacího kontaktu 12 prvního stykače a pomocného zapínacího kontaktu 13 druhého stykače.In the two phases of the supply of the three-phase transformer 6, the power contacts 6 or 8 of the first contactor are connected in series to the air reactor 2 or 6, the power contacts 6 or 8 of the second contactor are connected in parallel to these pairs. χ of the first contactor and the power contact 10 of the second contactor. Between the first terminal 15 and the second control voltage terminal 16 there is connected the coil 4 of the first contactor in series with the auxiliary break contact 14 of the second contactor and the coil 4 of the second contactor in series with the parallel pair of the auxiliary make contact 12 of the first contactor and the auxiliary make contact 13 of the second contactor.

Funkce zapojení je následující: Po přivedení napětí na ovládací svorky 1_£, 16 sepne první stykač se silovými kontakty 6, £ a 8. Primářem transformátoru £ začne procházet zspínací proud, jehož amplituda je však v jednotlivých fázích omezena induktivní i odporovou složkou impedance vřazených vzduchových reaktorů 2 a £. Současně začne přes pomocný zapinací kontakt 12 prvního stykače procházet proud cívkou £ druhého stykače. Jeho silové kontakty £, 10 a 11 však překlenou vzduchové reaktory 2 a £ a silové' kontakty 6, χ a 8 prvního stykače až se zpožděním, které u běžných stykačů činí nejméně 10 s a je tedy delší než půlperioda sílového napětí. Přestože časová konstanta doznívání zapínacího proudu transformátorů je obvykle řádu 10~¹s, postačuje i omezení jedné nebo prvních dvou amplitud k tomu, aby přibližně úměrně byla snížena velikost proudu také ve zbylé části přechodového děje. Po sepnutí druhého stykače je jeho pomocným rozpínacím kontaktem 14 odepnuta cívka £ prvního stykače, druhý stykač však zůstává díky svému pomocnému zapínacímu kontaktu 13 sepnut trvale.The function of the wiring is as follows: After applying voltage to the control terminals 16, 16, the first contactor with the power contacts 6, 8 and 8 is energized. Reactors 2 and 6. Simultaneously, current through the auxiliary closing contact 12 of the first contactor begins to flow through the coil 8 of the second contactor. However, its power contacts 6, 10 and 11 span the air reactors 2 and 6 and the power contacts 6, 8 and 8 of the first contactor only with a delay, which in conventional contactors is at least 10 s and is therefore longer than half a period of force voltage. Although the decay time constant of the transformer inrush current is usually of the order of 10 ~ ¹ s, it is also sufficient to limit one or the first two amplitudes to approximately reduce the magnitude of the current also in the remainder of the transition. After the second contactor is closed, the coil 4 of the first contactor is opened by its auxiliary break contact 14, but the second contactor remains closed due to its auxiliary break contact 13.

Zapojení pro omezení zapínacího proudu třífázového transformátoru podle vynálezu je jednoduché a spolehlivé, přitom pro stejný efekt vyžaduje pouze dva, vůči odporům,menšíThe circuit for limiting the inrush current of a three-phase transformer according to the invention is simple and reliable, while requiring only two resistors for the same effect

2S5 5ββ a snadněji realizovatelné vzduchové reaktory s podstatně vyš ším tavným integrálem a proto i s vyšší spolehlivostí. Příno sem je také možnost transformátor dimenzovat s plným magnetickým využitím, tedy s úsporou rozměrů a hmotnosti i v případě polovodičových měničů, jištěných na primárním vinutí transformátoru·2S5 5ββ and easier to realize air reactors with significantly higher fusing integral and therefore higher reliability. There 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 winding of the transformer.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Circuit for limiting the inrush current of a three-phase transformer, characterized in that in the two phases of the supply of the three-phase transformer (1), the power contact (6, 8) of the first contactor with the air reactor (2, 3) is connected. the power contactors (9, 11) of the second contactor are connected to the pairs and a parallel pair of power contactor (7) of the first contactor and power contactor (10) of the second contactor is connected in the remaining phase of the supply, between the first terminal (15) and the second terminal (16) the first contactor (4) of the first contactor in series with the auxiliary break contact (14) of the second contactor is connected, and the second contactor (5) of the second contactor in series with the parallel pair of the auxiliary make contact (12) of the first contactor and the auxiliary make contact / second contactor.