Надіслати статтю
вул. Інститутська 11, м. Хмельницький, 29016
visnyk.khnu@khmnu.edu.ua
(0382) 67-51-08

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТРИФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА З УРАХУВАННЯМ АСИМЕТРІЇ МАГНІТОПРОВОДУ

MATHEMATICAL MODELING OF A THREE-PHASE TRANSFORMER TAKING INTO ACCOUNT A MAGNETIC CORE ASYMMETRY

Сторінки: 165-171 Номер: №2, 2021 (295)
Автори:
О.Ю. КІМСТАЧ, І.М. ІЛЛЯШЕНКО, А.О. ЖЕЖЕЛО
Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова
O.Yu. KIMSTACH, I.M. ILLIASHENKO, A.O. ZHEZHELO
Admiral Makarov National University of Shipbuilding
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2021-295-2-165-171
Рецензія/Peer review : 13.03.2021 р.
Надрукована/Printed : 02.06.2021 р.

Анотація мовою оригіналу

В роботі запропоновано математичну модель трифазного планарного трансформатора стрижневої конструкції, яка враховує асиметрію магнітної системи. Математична модель побудована на основі трьохосьової моделі узагальненої електричної машини, яка відрізняється широким визнанням та характеризується високим рівнем адекватності. Використано уточнений варіант моделі, котрий враховує втрати потужності у магнітопроводі. На основі запропонованої математичної моделі проаналізовані розрахункові перехідні процеси для трансформатора потужністю 63 кВА і напругою 6/0,4 кВ. Встановлено, що максимальна різниця, яку вносить врахування асиметрії магнітної системи трансформатора, становить 5…6 % при вмиканні його на повне навантаження.
Ключові слова: математична модель, трансформатор, асиметрія, магнітопровід.

Розширена анотація англійською мовою

The paper analyses the aspects of modelling the operation of a three-phase core-type transformer. The features of the magnetic system construction of the transformer, which generate asymmetry, are disclosed. The fundamentals and methods for modelling a transformer in dynamic modes are considered. The main purpose of the paper is to research the influence of taking into account the asymmetry of the transformer magnetic core on its dynamic model. The paper proposes the mathematical model of a three-phase planar core-type transformer, which takes into account the asymmetry of the magnetic core. The mathematical model is based on the model of a generalized electric machine in the ABC axes, which is widely recognized and characterized by a high level of adequacy. A refined model, which takes into account the power losses in the magnetic core, has used. As is well known, such a model is characterized by higher accuracy and adequacy in the calculation of transient processes. For the proposed mathematical model, a comparative analysis of the calculated curves of transient processes for a 63 kVA transformer with a voltage of 6 / 0.4 kV is made. To disclose the effect of taking into account the magnetic core asymmetry of the transformer in the mathematical model, the current differences were calculated in pu for the modes of switching on at full power and three-phase short circuit. These modes are the most common and indicative in the analysis of the operability and stability of transformers. It was found that the most significant difference, which is obtained by taking into account the magnetic system asymmetry of the transformer, is 5…6% when it is switched on at full load. Thus, the relatively simple transformations and updating of the mathematical model of the transformer allow significantly increase its adequacy. The proposed mathematical model can be more effectively used when the non-typical design of three-phase transformers or reactors with significant asymmetry of the magnetic core is considered.
Keywords: mathematical model, transformer, asymmetry, magnetic core.

References

  1. Kimstach, O. Yu. Definition of Optimal Structure of Power Network/ Problemele energeticii regionale, 1 (39), 2019, pp. 22–33.
  2. Yasid N. F. M., Alawady A. A., Yousof M. F. M., Talib M. A., Kamarudin M. S. The Effect of short circuit fault in three-phase core-typed transformer. International Journal of Power Electronics and Drive System (IJPEDS) Vol. 11, No. 1, March 2020, pp. 409–416. DOI: 10.11591/ijpeds.v11.i1.pp409-416
  3. Kopylov I.P. Matematicheskoe modelirovanie elektricheskih mashin / Kopylov I.P. – M. : Vyssh. shk., 2001. – 327 s.
  4. Kimstach O.Iu. Urakhuvannia mahnitnykh vtrat potuzhnosti pry modeliuvanni perekhidnykh protsesiv u transformatorakh / O.Iu. Kimstach, V.O. Zahurskyi // Visnyk Khersonskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu. – Kherson : KhNTU, 2018. – Vyp. 2 (65) – S. 182–189.
  5. Pustovetov M. Yu. Matematicheskaya model trehfaznogo transformatora / M. Yu. Pustovetov // Izvestiya Tomskogo politehnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov. – 2012. – № 321 (4). – S. 97–100.
  6. Tihomirov P.M. Raschet transformatorov : ucheb. posobie dlya vuzov / Tihomirov P.M. – M. : Energiya, 1976. – 544 s.
  7. Roginskaya L.E. Imitacionnoe modelirovanie i eksperimentalnoe issledovanie trehfaznogo transformatora s vitymi lentochnymi ploskimi i prostranstvennymi magnitoprovodami / L.E. Roginskaya, D.V. Gusakov // Vestnik YuUrGU. Seriya «Energetika». – 2014. – Tom 14, № 4. – S. 76–83.
  8. Mazurenko A.A. Issledovanie magnitnogo rezhima trehfaznogo transformatora s simmetrichnym magnitoprovodom ramnoj konstrukcii / A.A. Mazurenko, E.T. Smirnov // Nauka i tehnika. – 2017. – 16(2). – S. 171–176. – URL : https://doi.org/10.21122/2227-1031-2017-16-2-171-176
  9. Orlov A.I. Snizhenie poter v trehfaznyh transformatorah pri vyravnivanii nesimmetrichnoj nagruzki / A.I. Orlov, S.V. Volkov, A.A. Savelev // Vestnik Chuvashskogo universiteta. – 2018. – № (1). – S. 52–60.
  10. Divchuk T.E. Podhod k opredeleniyu tokov holostogo hoda silovyh trehfaznyh transformatorov s ploskimi sterzhnevymi magnitnymi sistemami / T.E. Divchuk, D.S. Yarymbash, S.T. Yarymbash, I.M. Kilimnik, M.I. Kocur, Yu.S. Bezverhnyaya // Elektrotehnika ta elektroenergetika. – (2017). – № 2. – S. 56–66. – DOI: 10.15588/1607-6761-2017-2-6
  11. Yarymbash D.S., Kotsur M.I., Yarymbash S.T., Kylymnyk I.M. Electromagnetic Processes Simulation of Power Transformers in Operation and in No-load Modes. Problemele Energeticii Regionale: 2020, 1(45) pp. 1–13. DOI: 10.5281/zenodo.3713396
  12. Tihonov A.I. Razrabotka nelinejnoj modeli trehfaznogo transformatora dlya issledovaniya vliyaniya nesimmetrii magnitnoj sistemy na rabotu ustrojstva v proizvolnyh rezhimah / A.I. Tihonov, A.V. Stulov, A.A. Karzhevin, A.V. Podobnyj // Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta. – 2020. – № (1). – S. 22–31.
  13. Modaragamage MDCD, Aarabi S., Liyanage HKY, Senevirathne H. and Lucas JR. Effect of size and position of pin holes on transformer core loss. KDU IRC 2020 (13th International Research Conference). 2020, pp. 150–158. ISBN 978-624-5574-14-8.
  14. Korshunov A. Matematicheskaya model asinhronnogo trehfaznogo dvigatelya s faznym rotorom, ne ispolzuyushaya ponyatie vrashayushegosya magnitnogo polya / A. Korshunov // Silovaya elektronika. – 2019. – № 6. – S. 12–19.
  15. Odnokopylov G.I. Matematicheskaya model asinhronnogo dvigatelya v nepolnofaznom rezhime raboty / G.I. Odnokopylov, A.D. Bragin // Izvestiya Tomskogo politehnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov. – 2013. – № 323 (4). – S. 133–137.
  16. Ahmed Ibrahim jaber, Husham Idan Hussein “Mathematical driving model of three phase induction motors in stationary coordinate frame” Diyala Journal of Engineering Sciences, No. 4, Vol. 8, Special Issue, 2015, 255–265.
  17. Ngo S.K. Modelirovanie elektroprivoda s chastotnym upravleniem asinhronnogo dvigatelya / S.K. Ngo, N.I. Do, H.A. Zyong // Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Tehnicheskie nauki. – 2014. – № (3). – S. 221–228.
  18. Kimstach O.Iu. Korotke zamknennia mizh vytkamy obmotok transformatora / O.Iu. Kimstach, A.O. Zhezhelo, O.V. Ahafonov // Aktualnыe nauchnыe yssledovanyia v sovremennom myre. Pereiaslav-Khmelnytskyi, 2019. – Vыp. 6(50), ch. 6. – S. 29–34.
  19. Gusev A.S. Universalnaya matematicheskaya model silovyh trehfaznyh transformatorov i avtotransformatorov / A.S. Gusev, S.V. Svechkarev, I.L. Plodistyj // Izvestiya Tomskogo politehnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov. – 2007. – № 311 (4). – S. 77–81.
  20. Anil Kumar, Ajay Rathore, Ashish Patra. Analysis of Power Transformer using fuzzy expert and neural network system. International Journal of Engineering Research and Applications, Vol. 3, Issue 5, May 2012, pp. 487–492.

 

Post Author: npetliaks

Translate