Hysteresis and Eddy Currents Effects Simulation in Idling Mode of the Transformer
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
256 9
Ultima descărcare din IBN:
2020-10-21 13:36
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
621.313 (29)
Electrotehnică (762)
SM ISO690:2012
ЯРЫМБАШ, Дмитрий; КОЦУР, Михаил; ЯРЫМБАШ, Сергей; ДИВЧУК, Татьяна. Hysteresis and Eddy Currents Effects Simulation in Idling Mode of the Transformer. In: Problemele Energeticii Regionale. 2019, nr. 1(39), pp. 12-21. ISSN 1857-0070.
10.5281/zenodo.2650413
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 1(39) / 2019 / ISSN 1857-0070

Hysteresis and Eddy Currents Effects Simulation in Idling Mode of the Transformer

Simularea regimului de mers în gol al transformatorului, avand in vedere efectele histerezisului si curentii turbionari

Моделирование режима холостого хода трансформатора с учетом эффектов гистерезиса и вихревых токов


CZU: 621.313
DOI: 10.5281/zenodo.2650413
Pag. 12-21

Ярымбаш Дмитрий, Коцур Михаил, Ярымбаш Сергей, Дивчук Татьяна
 
Запорожский национальный технический университет
 
Disponibil în IBN: 30 aprilie 2019


Rezumat

The design parameters errors of the power transformer in idle mode can reach 15-20%. or more, because engineering techniques disregard the all factors. To reduce the error of engineering techniques modifying the circuit-analytical model. However, their field of application is limited. Therefore, the aim of the work is to develop interconnected circuit and field models that ensure high accuracy of idling parameters by allow for the parameters of the external network, transformer design features and nonlinear magnetic properties of electrical steel, asymmetry and non-sinusoidal idling currents. To achieve this aim, an improved approach is proposed. The scientific novelty of this approach provides conjugation of the external network objects, represented by the elements of the circuit model, with the testing transformer. For idle mode, it is represented as a spatial magnetic field model. The reduction of the computational time was performed by doubling cancellation of the volume of 3D three-phase transformer domain and the conformal transition to the 2D geometric domain. Determination of the effective magnetic characteristics of electrical steel according to single-phase idling experiment data, allows taking into account the combined effect of hysteresis and eddy currents, design and technological factors on the specific losses and magnetization power. This ensures high accuracy of the description of the interrelation between magnetic flux density and magnetic field strength, reducing of current error and relative errors in the calculation of idling losses up to 1.41% and 1.2% for the 3D model and up to 5.18% and 3.2% for the 2D model.

În rejim de mers în gol discrepanțele dintre parametrii de proiectare și datele de încercare ale unui transformator pot ajunge la 15-20% sau mai mult, deoarece tehnicile de inginerie nu iau în considerare pe deplin pe toți factorii de influență. Pentru a reduce erorile tehnicilor calcul ingineriesc se modifică modelele analitice cunoscute de calcul, dar domeniul de aplicare al acestor metode se limitează doar la nomenclatura transformatoarelor existente la moment. Luarea în considerare a influenței factorilor de proiectare asupra parametrilor regimului de mers în gol pentru noi tipuri de transformatoare se poateasigura prin modelarea câmpurilor electromagnetice, care necesită resurse de calcul mari și consum de timp semnificativ. Scopul lucrării constă în dezvoltarea modelelor îmbunătățite de calcul, racordate cu modelele câmpului magnetic spațial care iau în considerare realizarea constructivă structurală a părții active, histerezisul proprietăților magnetice neliniare ale oțelului electric, asimetria și curenții de fază nesinusoidală și asigură o precizie ridicată pentru determinarea parametrilor de mers în gol al transformatorului. Pentru a studiregimul de mers în gol, modelele aplicate au fost racordate со modele 3D și 2D ale câmpului magnetic, realizarea numerică ale cărora s-a executat pentru un transformator trifazat cu puterea 10 kVA și tensiunea de 380 V / 220 V. Urmare a diminuării de două ori a volumului domeniului 3D a transformatorului trifazat și a tranziției conformale la domeniul cu geometrică 2D s-a asigurat o reducere semnificativă a timpului de calcul prin metoda elementului finit. Cuvinte-cheie: model de circuit, model matematic, câmp magnetic, transformator trifazat, mers în gol, metoda elementelor finite, curenți nesinusoidali și asimetrici.

Погрешность проектных параметров режима холостого хода трансформатора может достигать 15-20%, так как инженерные методики не учитывают комплекс факторов в полном объёме. Для снижения погрешности инженерных методик модифицируют схемно-аналитические модели, но область их применения ограничена существующими сериями трансформаторного оборудования. Учет влияния конструктивных факторов на параметры трансформаторов обеспечивается моделированием электромагнитных полей, но при этом не учитывается влияние внешней сети. Поэтому целью работы является разработка взаимосвязанных схемных и полевых моделей, которые обеспечивают высокую точность определения параметров холостого хода за счет учета параметров внешней сети, особенностей конструкции трансформатора и нелинейных магнитных свойств электротехнической стали, несимметрии и несинусоидальности токов холостого хода. Для достижения поставленной цели предлагается усовершенствованный подход, научная новизна которого заключается в сопряжении объектов внешней сети, представленных элементами схемной модели, с исследуемым трансформатором, который для режима холостого хода представлен пространственной моделью магнитного поля. Посредством двукратного сокращения объема 3D области трехфазного трансформатора и конформного перехода к 2D геометрической области обеспечивается существенное сокращение времени вычислений методом конечных элементов. Определение эффективных магнитных характеристик электротехнической стали по данным однофазных опытов холостого хода позволяет учитывать совместное влияние гистерезиса и вихревых токов, конструктивных и технологических факторов на удельные потери и мощность намагничивания, обеспечивая высокую точность описания взаимосвязей между индукцией и напряженностью магнитного поля, снижение токовой погрешности и относительных погрешностей расчета потерь холостого хода до 1,41% и 1,2% для 3D модели и до 5,18% и 3,2% для 2D модели трехфазного трансформатора.

Cuvinte-cheie
circuit field model, three phase transformer, idling mode, magnetic field, finite element method, harmonic analysis, non-sinusoidal and asymmetrical currents,

model de circuit, model matematic, câmp magnetic, transformator trifazat, mers în gol, metoda elementelor finite, curenți nesinusoidali și asimetrici,

схемная модель, математическая модель, магнитное поле, трехфазный трансформатор, холостой ход, метод конечных элементов, несинусоидальные и несимметричные токи