LA CORRIENTE MAGNETIZANTE MOMENTANEA (INRUSH CURRENT).

El fenómeno de la corriente magnetizante es exclusivo de los transformadores y es más significativa en los transformadores de potencia, y se presenta únicamente en el instante de energizar el transformador y desaparece paulatinamente unos ciclos después.

En condiciones normales de operación, la onda de flujo magnético está  atrasada con respecto a la tensión aplicada en 90 grados. FIG No. 10

En el momento de desenergizar el transformador quedará  en el núcleo del mismo  un flujo residual ó remanente, el valor de este flujo residual depende del valor instantáneo del flujo y el voltaje en el instante de la interrupción; Como se dijo, este fenómeno únicamente se presenta al momento de la energización del transformador y la magnitud de esta corriente magnetizante (Inrush Current) depende de los siguientes factores:

1.- Valor instantáneo de la onda de voltaje impreso en el momento de la energización.

2.- Magnitud del magnetismo residual en el núcleo.

3.- Impedancia del devanado del transformador y la impedancia equivalente del sistema desde donde se energiza el transformador.

Las pérdidas causadas por las impedancias mencionadas en el punto 3 causan que la máxima corriente de «Inrush» sea menor y también que se vaya reduciendo, tendiendo hacia el valor de corriente normal de excitación después de cierto tiempo.

Lo que se muestra en la figura 10, es la condición normal permanente en un transformador, sin embargo durante la energización no es posible sincronizar el momento de la re-energización con el de la des-energización previa.

 

         FIGURA No 10: FORMA DE ONDA DE VOLTAJE Y FLUJO MAGNETICO EN UN TRANSFORMADOR EN CONDICION NORMAL PERMANENTE

 

FIGURA No 11:  AL DESENERGIZARSE UN TRANSFORMADOR EN V=0, 0º QUEDA UN FLUJO MAGNETICO RESIDUAL  NEGATIVO MAXIMO Y AL REENERGIZARSE EN V=0. 360º DESPUES, NO HAY ALTERACION DEL FLUJO.

Debemos asumir que la energización puede ocurrir en cualquier momento o posición angular de la tensión aplicada, esta diferencia del momento angular de la tensión aplicada entre los dos instantes, desconexión y reconexión del transformador es lo que produce la corriente de inrush.

Si la energización se produce bajo las mismas condiciones de Tension que existían al momento de la última desenergizacion, el valor instantáneo del flujo relacionado con la tensión en ese instante será igual con el flujo residual, por lo tanto no habrá una diferencia entre el flujo residual y el valor instantáneo del nuevo flujo impreso por la tensión aplicada.

 

FIGURA No 11a:  AL DESENERGIZARSE UN TRANSFORMADOR EN V=MAXIMO, 90º , SE TIENE UN FLUJO RESIDUAL NULO,Y REENERGIZARSE EN V=MAXIMO, 90º. NO HAY ALTERACION DEL FLUJO RECUPERADO

FIGURA No 11b:  AL DESENERGIZARSE UN TRANSFORMADOR EN V=0, 180º , SE TIENE UN FLUJO RESIDUAL NULO,Y REENERGIZARSE EN V=0. 180º, NO HAY ALTERACION DEL FLUJO RESIDUAL EN LA RECUPERACION.

FIGURA No 11c:  AL DESENERGIZARSE UN TRANSFORMADOR EN V=MAXIMO, 90º , SE TIENE UN FLUJO RESIDUAL NULO,Y REENERGIZARSE V=MAXIMO, 270º  NO HAY ALTERACION DEL FLUJO RESIDUAL EN LA RECUPERACION.

FIGURA No 12: AL ENERGIZAR UN  TRANSFORMADOR CON FLUJO RESIDUAL NULO Y LA TENSION EN V=0,  0º  SE PRESENTA UNA DISCREPANCIA ENTRE EL FLUJO RESIDUAL Y EL FLUJO IDEAL. ESTO SE MANIFIESTA COMO UN DESPLAZAMIENTO DEL EJE DE SIMETRIA DEL FLUJO REAL, PRODUCIENDO UN INCREMENTO EN EL FLUJO PERO SOLO EN UN SENTIDO.

FIGURA No 12a: AL ENERGIZAR UN  TRANSFORMADOR CON FLUJO RESIDUAL MAXIMO, TENSION EN V=MAX,  270º  SE PRESENTA  UNA DISCREPANCIA ENTRE EL FLUJO RESIDUAL Y EL FLUJO IDEAL. ESTO SE MANIFIESTA COMO UN DESPLAZAMIENTO DEL EJE DE SIMETRIA DEL FLUJO REAL, PRODUCIENDO UN INCREMENTO EN EL FLUJO PERO SOLO EN UN SENTIDO.

FIGURA No 12a: AL ENERGIZAR UN  TRANSFORMADOR CON FLUJO RESIDUAL MAXIMO, TENSION EN V=MAX,  90º.  EL FLUJO RESIDUAL Y EL FLUJO IDEAL TIENEN EL MISMO SENTIDO, SE PRODUCE UNA DISCREPANCIA ENTRE EL FLUJO RESIDUAL Y EL FLUJO IDEAL. PROVOCANDO UNA SATURACION DEL NUCLEO DEL TRANSFORMADOR

FIGURA No 14: CORRIENTE DE EXCITACION DURANTE DESVIACION MAXIMA DEL EJE DE SIMETRIA DEL FLUJO MAGNETICO

La rapidez con que disminuyen los picos de corriente es mayor en los primeros ciclos, posteriormente esta rapidez va haciéndose menor, amortiguándose los picos lentamente hasta quedar completamente normal, este proceso de normalización se lleva a veces varios segundos dependiendo de la resistencia en la trayectoria de la corriente .

La Impedancia existente entre las fuentes y los bancos a energizar, (Impedancia del sistema) determina el amortiguamiento de la onda de corriente.

Los bancos cercanos a los generadores tendrán prolongadas corrientes de «Inrush» porque su resistencia es muy baja lo que implica que los picos de corriente también sean más altos. Los tiempos de duración pueden ser de 10 ciclos hasta 1 minuto.

En los transformadores modernos fabricados con láminas de acero rolados en frío se opera con densidades de flujo mucho mayores que con aceros rolados en caliente, obteniéndose niveles similares de pérdidas por histérisis. Esto causa que los niveles de saturación se eleven mucho más, al igual que la «corriente  de Inrush».

La tabla No. 5  muestra algunos valores típicos de corriente  de Inrush para algunas capacidades de transformadores.

Esta distorsión está  directamente relacionada con la saturación del núcleo del transformador. Sí no hubiera una saturación apreciable en el circuito magnético del transformador, la corriente de magnetización y el flujo podrían variar en proporción directa resultando una corriente de magnetización de forma senoidal en fase con el flujo.

Sin embargo, por economía en el diseño de los transformadores se requiere que estos trabajen inclusive en la rodilla de la curva de saturación, resultando una apreciable saturación en los mismos al trabajar a plena carga.