変圧器の励磁突入電流について

質問

変圧器の励磁突入電流による、電圧降下を計算しようと考えています。
電動機の場合は始動力率を使い、始動電流を有効分と無効分とに分解し
それぞれ、回路の抵抗分（Ｒ）とリアクタンス分（Ｘ）と掛け合わせて算出する
計算式【△Ｖ＝Ｉ×（Ｒ・ＣＯＳθ＋Ｘ・ＳＩＮθ）】を使っています。
ところで、変圧器の励磁突入電流も同様に有効分と無効分とに分けられる
物でしょうか？（力率と言うものが励磁突入電流にも存在するものでしょうか？）
どなたか励磁突入電流に詳しい方ご教示お願い致します。

回答No.2

mandegansu

変圧器の励磁突入電流は変圧器を加圧した場合たまに定格電流の１０倍程度の電流が１秒程度流れる現象です。電動機等の負荷設備は変圧器を加圧してからスイッチを入れますので、変圧器の励磁突入電流のことは考慮しなくても良いです。

お礼

有難う御座いました。
参考にさせて頂きます。

回答No.1

ninoue

変圧器の励磁突入電流については電源投入位相や変圧器の残留磁束状態で毎回変わります。
通常1サイクル以内で突入電流現象は終了し、詳しく検討しても始まらないのではないでしょうか。

投入位相と残留磁束状態がたまたま適切な状態で突入電流があまり流れなくても、負荷側から見ると電源はランダムな位相で投入され、波形ピークから、或はゼロ位相の電圧立ち上がりの最初から等色々な電圧値の状態から始まります。

これらの電源投入位相による負荷電圧の変化と、励磁突入電流による変圧器リアクタンス分による電圧降下==>負荷電圧変化は一体化して二次側負荷電圧変化として現れ、区別する意味も余り無いでしょう。

なお変圧器の通常のサイクルでは180度の正の電圧半サイクルの間に、変圧器の磁束密度は-maxから+max迄変化します。

変圧器の残留磁束0の状態で、正の電圧サイクルの最初の0°の位相で電圧が投入されると、90°位相迄の間に変圧器磁束は略飽和磁束の状態まで変化します。

その後の90-180°の間は変圧器磁束はほぼ飽和し、大きな励磁電流が流れる事になります。
(言ってみれば鉄芯コイルではなく、空芯コイルに繋いでいる状態に近いでしょう)
励磁突入電流の大きさは、変圧器の%インピーダンスが3-5%程度と考えると負荷電流の30-20倍程度になる可能性があります。
変圧器のインピーダンスは抵抗分よりもリアクタンス分がかなり大きく、リアクタンス分を考えておけば良いのではないでしょうか

実際には考えている変圧器のインピーダンス以外に、ケーブル抵抗や電源側の主変圧器のインピーダンス等も加わって制限され、変圧器一次側に加わる電圧もそれ相当に低下する筈なので、負荷電流の30倍のように大きな値にはならないでしょう。

投入変圧器の二次側電圧は何れにしろ最初のサイクルはどのような波形になるか分らず、考えても始まらないでしょう。

問題は投入変圧器の一次側電圧、並列に繋がっている負荷の電圧ドロップがどの程度になるか(例えば5%なのか20%なのか)と、
それによる並列負荷に与える影響を検討する必要があるでしょう。

その他に突入電流で保護回路が誤ってトリップ信号を出さないか等の保護回路設定条件が問題無いか等も検討する必要があるでしょう。
(半サイクル程度の過電流ではかなり大きな電流値まで保護回路は許容し、通常は問題無いとは思われます)

お礼

有難う御座いました。
参考にさせて頂きます。