Investigation of Symmetrical Modes of Operation and Calculation of the Installed Capacity of Phase-Shifting Transformer, Based on Hexagon Connection
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
93 0
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
621.314.2 (17)
Electrotehnică (770)
SM ISO690:2012
БОШНЯГА, В.A. ; СУСЛОВ, В.М.. Investigation of Symmetrical Modes of Operation and Calculation of the Installed Capacity of Phase-Shifting Transformer, Based on Hexagon Connection. In: Problemele Energeticii Regionale. 2020, nr. 4(48), pp. 11-22. ISSN 1857-0070.
10.5281/zenodo.4316631
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 4(48) / 2020 / ISSN 1857-0070

Investigation of Symmetrical Modes of Operation and Calculation of the Installed Capacity of Phase-Shifting Transformer, Based on Hexagon Connection

Cercetarea regimurilor de sarcină simetrică și calculul puterii tipice a dispozitivului de schimbare de fază

Исследование симметричных нагрузочных режимов и расчет типовой мощности трансформаторного фазорегулирующего устройства на базе многоугольника


CZU: 621.314.2
DOI: 10.5281/zenodo.4316631
Pag. 11-22

Бошняга В.A. , Суслов В.М.
 
Институт энергетики
 
Disponibil în IBN: 19 decembrie 2020


Rezumat

The scope of the work is to study the steady-state symmetrical load modes of operation of a new promising phase-regulating transformer circuit. This allows obtaining the value of the designed capacity of device. The device is based on a three-phase transformer windings connection into hexagon circuit, equipped with additional three phase regulating autotransformer, connected to hexagon circuit in a special manner. Besides, it should be equipped with semi-conductor switching keys, which give the possibility to control fast transition processes. The proposed circuit gives the possibility to round regulation of phase angle in the range of 0-360°, so the device could be used as frequency converter for flexible tie between energy systems with different frequencies and belongs to the group of FACTs controllers. The autotransformer provides the possibility of fine adjustment of the phase angle of the output three-phase voltage, so maintaining the flow of active power in the interconnection line. One of the most important features of such devices is the value of calculated designed capacity, which determines demand of the active materials for such devices. The scope of the work was achieved by conducted analytical study, based on electrical and transformer circuit’s theory. The currents in the windings of the device in symmetrical load modes were calculated for several variants of the phase-regulating unit circuit’s diagrams. On their basis, the maximum values of the devices currents and designed capacity for a number of the considered variants of circuits were determined, allowing a comparative analysis of different circuit modifications.

Scopul lucrării este de a studia regimurile permanente cu sarcini simetrice a unei noi scheme de per-spectivă a transformatorului cu reglarea iunghiului diferenței de fază în baza transformatorului trifazat cu o con-exiune a înfășurărilor într-o schemă hexagonală și un autotransformator de reglare fină suplimentară. Acest lucru a făcut posibilă obținerea valorilor puterii tipice pentru diferite opțiuni de proiectare a circuitelor dispozitivului. Dispozitivul investigat se caracterizează printr-un număr de terminale mai redus a înfășurărilor transformatorului de bază, deci, și a unui număr mai mic de dispozitive de comutație, care au un impact semnificativ asupra puterii tipice și indicilor de masă și gabarit a acestui tip de utilaj energetic. Un autotransformator de comandă trifazat, comutat prin comutatoare semiconductoare, oferă posibilitatea de a regla fin faza de tensiune trifazată de ieșire în intervalul 0-360 °, ceea ce face posibilă utilizarea acestui dispozitiv ca convertor de frecvență pentru comunicarea flexibilă a sistemelor de curent alternativ. Un astfel de dispozitiv aparține clasei dispozitive FACTs. Acest obiectiv a fost atins ca urmare a unui studiu analitic bazat pe teoria circuitelor electrice și magnetice pentru determinarea curenților se utilizează legile lui Kirchhoff și ecuația de echilibru a forțelor magnetomotorii ale înfășurărilor pe coloană miezului feromagnetic, care sunt valabile pentru un regim de sarcină simetrică. Pe baza sistemului com-pilat de ecuații, se obțin formule pentru calcularea vectorilor curenților în înfășurările transformatorului și auto-transformatorului în regimuri de sarcină simetrică. S-a demonstrat, că curenții depind de poziția dispozitivelor de comutare, care se caracterizează printr-un coeficient special.

Целью работы является исследование установившихся симметричных нагрузочных режимов работы новой перспективной схемы фазорегулирующего трансформатора на основе трехфазного трансформатора с соединением обмоток в схему шестиугольника и дополнительным регулировочным автотрансформатором для тонкого регулирования. Это позволило получить величины типовых мощностей для различных вариантов схемного исполнения. Исследуемое устройство характеризуется существенно меньшим необходимым числом отводов обмоток основного трансформатора, и соответственно количеством необходимых коммутационных устройств, что существенно влияет на типовую мощность и весо-габаритные показатели устройства. Трехфазный регулировочный автотрансформатор, переключаемый с помощью полупроводниковых ключей, обеспечивает возможность тонкого регулирования фазы выходного трехфазного напряжения в диапазоне 0-360°, что позволяет использовать это устройство в качестве преобразователя частоты для гибкой связи энергосистем переменного тока. Такое устройство относится к классу FACTs устройств. Поставленная цель достигнута в результате аналитического исследования на основе теории электрических и магнитных цепей, при этом для расчета токов использованы законы Кирхгофа и уравнение равновесия магнитодвижущих сил обмоток стержня, справедливые для симметричного режима нагрузки. На основе составленной системы совместных уравнений получены формулы для расчета векторов токов в обмотках трансформатора и автотрансформатора в симметричных нагрузочных режимах. Показано, что токи зависят от положения переключающих устройств, которое характеризуется специальным коэффициентом. Токи обмоток выражены в относительных единицах через величину тока нагрузки. Это позволяет в конечном итоге получить значение типовой мощности устройства, выраженное в долях мощности нагрузки. Варианты схем отличаются друг от друга способом подключения регулирующего автотрансформатора. В результате исследования определены максимальные значения модулей токов и напряжений, а также и типовых мощностей для ряда рассмотренных вариантов схем. Полученные результаты позволяют проводить сравнительный анализ разных схемных модификаций по величине типовой мощности.

Cuvinte-cheie
phase-shifting transformer, hexagon circuit, adjustable autotransformer, load modes, design,

transformator de reglare a fazei, circuit hexagonal, autotransformator de reglare, modurile de sarcină, puterea instalată,

трехфазный фазорегулирующий трансформатор, схема шестиугольника, регулируемый автотрансформатор, нагрузочные режимы, типовая мощность