O que é corrente de partida em transformadores e o que a causa?

1. O que é corrente de partida?
A corrente de irrupção, também conhecida como irrupção de magnetização, refere-se a um alto surto momentâneo de corrente que ocorre no enrolamento primário do transformador no instante em que o transformador é energizado sem carga (ou seja, quando um enrolamento está conectado à fonte de energia e o outro enrolamento está aberto). Esta corrente atinge inicialmente um pico muito alto, mas decai rapidamente.
A magnitude desta corrente é muito maior que a corrente nominal do transformador, chegando às vezes de 5 a 15 vezes a corrente nominal (para transformadores grandes, pode chegar até 20 vezes). No entanto, sua duração é muito curta, normalmente decaindo para a corrente sem{4}}carga normal (geralmente apenas 0,5% a 2% da corrente nominal) dentro de dezenas a centenas de milissegundos.
Em termos simples, é como abrir repentinamente a válvula de água de uma enorme piscina vazia: no início, há um grande fluxo de água, mas rapidamente se estabiliza. A corrente de irrupção é esta 'onda massiva de água'.

2. O que causa a corrente de partida?
A causa fundamental da corrente de partida envolve a interação de dois fatores principais:

• - Saturação magnética do núcleo do transformador
• - A aleatoriedade do momento de comutação (fase de tensão)

3. Principais características da corrente de irrupção

• - Magnitude muito grande: pode atingir de 5 a 15 vezes a corrente nominal.
• - Contém uma grande quantidade de componentes não{1}}periódicos (DC) e harmônicos mais elevados: a forma de onda se desvia significativamente de uma onda senoidal, inclinada em direção ao eixo do tempo, com um alto conteúdo de segundos harmônicos. Esta característica é frequentemente usada na proteção de relés para distinguir entre corrente de partida e corrente de falta.
• - Decaimento rápido: devido à resistência nos enrolamentos, o componente CC transitório decai exponencialmente. A corrente de irrupção geralmente diminui dentro de 0,1-0,5 segundos. Quanto maior a capacidade do transformador, maior será o tempo de decaimento.
• - Incerteza: A magnitude da corrente de irrupção depende da fase de tensão e do magnetismo residual do núcleo no momento do fechamento, ambos aleatórios. Portanto, a magnitude e a forma de onda da corrente de partida podem variar a cada fechamento.

4. Efeitos da corrente de irrupção e contramedidas
Efeitos:

• - Pode desencadear operação falsa da proteção diferencial do transformador ou proteção de sobrecorrente, levando à falha de fechamento.
• - Gera grandes forças eletrodinâmicas, que podem deformar ou danificar os enrolamentos.
• - Provoca quedas de tensão na rede elétrica, afetando o funcionamento de outros equipamentos no mesmo barramento.

Contramedidas:
- Tecnologia de reconhecimento de relé: Usando o recurso de que a corrente de partida contém uma grande quantidade de segundos harmônicos, uma 'restrição de segundo harmônico' pode ser definida na proteção diferencial para evitar falsos disparos.
- Controle da fase de fechamento (tecnologia de comutação sincronizada): Ao fechar a chave no pico de tensão com uma chave inteligente, o fluxo inicial de estado-estacionário é zero, o que pode minimizar a corrente de partida.
- Fechamento com resistência em série: primeiro, conecte o circuito através de um resistor para limitar a corrente de partida e, em seguida, faça um curto-circuito no resistor com um disjuntor.

A corrente de irrupção do transformador ocorre quando o circuito é fechado em momentos desfavoráveis, como no ponto de cruzamento-do zero da tensão, combinado com magnetismo residual no núcleo, resultando em um fluxo magnético transitório que excede em muito o valor normal, causando saturação profunda do núcleo e gerando uma enorme corrente instantânea. É um fenômeno transitório eletromagnético inerente ao transformador, não uma falha.