مقاله مدلسازی و شبیه سازی اثر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگی انتشار تغییرات ولتاژ در شبکه با در نظر گرفتن اثر اشباع


دنلود مقاله و پروژه و پایان نامه دانشجوئی

مقاله مدلسازی و شبیه سازی اثر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگی انتشار تغییرات ولتاژ در شبکه با در نظر گرفتن اثر اشباع مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۱۳۷  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دانلود مقاله مدلسازی و شبیه سازی اثر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگی انتشار تغییرات ولتاژ در شبکه با در نظر گرفتن اثر اشباع نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

 فهرست مطالب

 ۱-۱ مقدمه. ۲

۱-۲ مدلهای ترانسفورماتور. ۳

۱-۲-۱ معرفی مدل ماتریسی Matrix Representation (BCTRAN Model) 4

1-2-2 مدل ترانسفورماتور قابل اشباع  Saturable Transformer Component (STC Model) 6

1-2-3 مدلهای بر مبنای توپولوژی Topology-Based Models. 7

2- مدلسازی ترانسفورماتور. ۱۳

۲-۱ مقدمه. ۱۳

۲-۲ ترانسفورماتور ایده آل.. ۱۴

۲-۳ معادلات شار نشتی.. ۱۶

۲-۴ معادلات ولتاژ. ۱۸

۲-۵ ارائه مدار معادل.. ۲۰

۲-۶ مدلسازی ترانسفورماتور دو سیم پیچه. ۲۲

۲-۷ شرایط پایانه ها (ترمینالها). ۲۵

۲-۸ وارد کردن اشباع هسته به شبیه سازی.. ۲۸

۲-۸-۱ روشهای وارد کردن اثرات اشباع هسته. ۲۹

۲-۸-۲ شبیه سازی رابطه بین و ……….. ۳۳

۲-۹ منحنی اشباع با مقادیر لحظهای.. ۳۶

۲-۹-۱ استخراج منحنی مغناطیس کنندگی مدار باز با مقادیر لحظهای.. ۳۶

۲-۹-۲ بدست آوردن ضرایب معادله انتگرالی.. ۳۹

۲-۱۰ خطای استفاده از منحنی مدار باز با مقادیر rms. 41

2-11 شبیه سازی ترانسفورماتور پنج ستونی در حوزه زمان.. ۴۳

۲-۱۱-۱ حل عددی معادلات دیفرانسیل.. ۴۷

۲-۱۲ روشهای آزموده شده برای حل همزمان معادلات دیفرانسیل.. ۵۳

۳- انواع خطاهای نامتقارن و اثر اتصالات ترانسفورماتور روی آن.. ۵۷

۳-۱ مقدمه. ۵۷

۳-۲ دامنه افت ولتاژ. ۵۷

۳-۳ مدت افت ولتاژ. ۵۷

۳-۴ اتصالات سیم پیچی ترانس…. ۵۸

۳-۵ انتقال افت ولتاژها از طریق ترانسفورماتور. ۵۹

§۳-۵-۱ خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور. ۵۹

§۳-۵-۲ خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور. ۵۹

§۳-۵-۳ خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم. ۶۰

§۳-۵-۴ خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم. ۶۰

§۳-۵-۵ خطای تکفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم. ۶۰

§۳-۵-۶ خطای تکفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم. ۶۰

§۳-۵-۷ خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور. ۶۱

§۳-۵-۸ خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور. ۶۱

§۳-۵-۹ خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم. ۶۱

§۳-۵-۱۰ خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم. ۶۱

§۳-۵-۱۱ خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم. ۶۲

§۳-۵-۱۲ خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم. ۶۲

§۳-۵-۱۳ خطاهای دو فاز به زمین.. ۶۲

۳-۶ جمعبندی انواع خطاها ۶۴

۳-۷ خطای Type A ، ترانسفورماتور Dd.. 65

3-8 خطای Type B ، ترانسفورماتور Dd.. 67

3-9 خطای Type C ، ترانسفورماتور Dd.. 69

3-10 خطاهای Type D و Type F و Type G ، ترانسفورماتور Dd.. 72

3-11 خطای Type E ، ترانسفورماتور Dd.. 72

3-12 خطاهای نامتقارن ، ترانسفورماتور Yy.. 73

3-13 خطاهای نامتقارن ، ترانسفورماتور Ygyg.. 73

3-14 خطای Type A ، ترانسفورماتور Dy.. 73

3-15 خطای Type B ، ترانسفورماتور Dy.. 74

3-16 خطای Type C ، ترانسفورماتور Dy.. 76

3-17 خطای Type D ، ترانسفورماتور Dy.. 77

3-18 خطای Type E ، ترانسفورماتور Dy.. 78

3-19 خطای Type F ، ترانسفورماتور Dy.. 79

3-20 خطای Type G ، ترانسفورماتور Dy.. 80

3-21 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type A شبیه سازی با PSCAD.. 81

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. ۸۳

۳-۲۲ شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type B شبیه سازی با PSCAD.. 85

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. ۸۷

۳-۲۳ شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type C شبیه سازی با PSCAD.. 89

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. ۹۱

۳-۲۴ شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type D شبیه سازی با PSCAD.. 93

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. ۹۵

۳-۲۵ شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای  Type E شبیه سازی با PSCAD.. 97

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. ۹۹

۳-۲۶ شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type F شبیه سازی با PSCAD.. 101

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. ۱۰۳

۳-۲۷ شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type G شبیه سازی با PSCAD.. 105

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. ۱۰۷

۳-۲۸ شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه ۱۴ باس IEEE برای خطای Type D در باس ۵٫ ۱۰۹

۳-۲۹ شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه ۱۴ باس IEEE برای خطای Type G در باس ۵٫ ۱۱۲

۳-۳۰ شکل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبکه ۱۴ باس IEEE برای خطای Type A در باس ۵٫ ۱۱۵

۴- نتیجه گیری و پیشنهادات… ۱۲۱

مراجع. ۱۲۳

مراجع

[۱]Thu Aung, and Jovica V. Milanovic, “The Influence of Transformer Winding Connections on the Propagation of Voltage Sags”, IEEE Trans. Power Del., VOL. 21, NO. I, JANUARY 2006

[2]M.H.J.Bollen, Understanding Power Quality Problems: Voltage Sags and Interruptions , IEEE Press Series on Power Engineering. NJ:IEEE Press , 2000

[3]G.J.Wakileh, Power System Harmonic: Fundamental, Analysisand Filter Design.  New York:Springer-Verlag,2001

[4]V.Milanovic and Aung, “The Influenceof Transformer Winding Connections on the Propagation of Voltage Sags”   vol. 21 NO. 1 , JANUARY 2006

[5] Bruce A. Mork, Francisco Gonzalez, Dmitry Ishchenko,Don L. Stuehm, and Joydeep Mitra. “Hybrid Transformer Model for Transient Simulation—Part I: Development and Parameters”. IEEE Trans. Power Del., VOL. 22, NO. 1, JANUARY 2007

[6]R.C.Dugan et al., Electrical Power Systems Quality , 2nd ed . New York: McGraw-Hill ,2002.

[7]Joaquín Pedra, Luis Sáinz, Felipe Córcoles, and Luis Guasch , “Symmetrical and   Unsymmetrical Voltage Sag Effects on Three-Phase Transformers”   IEEE RANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 20 NO. 2, APRIL 2005

[8]Luis Guasch, Felipe Córcoles, Joaquín Pedra,, and Luis Sáinz , “Effects of Symmetrical Voltage Sags on Three-Phase Three-Legged Transformers”IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 19, NO. 2, APRIL 2004

[9]S.G. Abdulsalam, W. Xu and V. Dinavahi , “Modelling and simulation of three-phase transformers for inrush current studies”IEE Proc.-Gener. Transm. Distrib., Vol. 152, No. 3, May 2005

[10]S. A. Saleh, , and M. A. Rahman ,”A New Transient Model for Three-Phase Power Transformers Using a Wavelet Filter Bank” IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 20, NO. 2, APRIL 2005

[11]Pirjo Heine, and Matti Lehtonen  ,  “Voltage Sag Distributions Caused by Power System Faults” IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 18, NO. 4, NOVEMBER 2003POWER DELIVERY, VOL. 21, NO. I, JANUARY 2006

[12] V. Brandwajn, H. W. Dommel, and I. I. Dommel, “Matrix representation of three-phase n-winding transformers for steady-state and transient studies,” IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-101, no. 6, pp. 1369–۱۳۷۸, Jun. 1982.

[13] T. Henriksen, “How to avoid unstable time domain responses caused by transformer models,” IEEE Trans. Power Del., vol. 17, no. 2, pp. 516–۵۲۲, Apr. 2002.

[14] E. P. Dick and W. Watson, “Transformer models for transient studies based on field measurement,” IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-100, no. 1, pp. 401–۴۱۹, Jan. 1981.

[15] F. de León and A. Semlyen, “Complete transformer model for electromagnetic transients,” IEEE Trans. Power Del., vol. 9, no. 1, pp. 231–۲۳۹, Jan. 1994.

[16] A. Narang and R. H. Brierley, “Topology based magnetic model for steady-state and transient studies for three phase core type transformers,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 9, no. 3, pp. 1337–۱۳۴۹, Aug. 1994.

[17] B. A. Mork, “Five-legged wound-core transformer model: Derivation, parameters, implementation, and evaluation,” IEEE Trans. Power Del., vol. 14, no. 4, pp. 1519–۱۵۲۶, Oct. 1999.

[18] R. Yacamini and H. Bronzeado, “Transformer inrush calculations using a coupled electromagnetic model,” in Proc. Inst. Elect. Eng., Sci. Meas. Technol., vol. 141, Nov. 1994, pp. 491–۴۹۸٫

[۱۹] X. Chen, “A three-phase multi-legged transformer model in ATP using the directly-formed inverse inductance matrix,” IEEE Trans. Power Del., vol. 11, no. 3, pp. 1554–۱۵۶۲, Jul. 1996.

[20] D. Dolinar, J. Pihler, and B. Grcar, “Dynamic model of a three-phase power transformer,” IEEE Trans. Power Del., vol. 8, no. 4, pp. 1811–۱۸۱۹, Oct. 1993.

[21] C. E. Lin, J. C. Yeh, C. L. Huang, and C. L. Cheng, “Transient model and simulation in three-phase three-limb transformers,” IEEE Trans. Power Del., vol. 10, no. 2, pp. 896–۹۰۵, Apr. 1995.

[22] M. Elleuch and M. Poloujadoff, “A contribution to the modeling of three phase transformers using reluctances,” IEEE Trans. Magn., vol. 32, no 2, pp. 335–۳۴۳, Mar. 1996.

[23] X. Chen and S. S. Venkata, “A three-phase three-winding core-type transformer model for low-frequency transient studies,” IEEE Trans. Power Del., vol. 12, no. 3, pp. 775–۷۸۲, Apr. 1997.

[24] C. E. Lin, J. B. Wei, C. L. Huang, and C. J. Huang, “A new method for representation of hysteresis loops,” IEEE Trans. Power Del., vol. 4, no.1, pp. 413–۴۲۰, Jan. 1989.

[25]Bruce A. Mork, Francisco Gonzalez, Dmitry Ishchenko, Don L. Stuehm, and Joydeep Mitra. “Hybrid Transformer Model for Transient Simulation—Part II: Laboratory Measurements and Benchmarking”. IEEE Trans. Power Del., VOL. 22, NO. 1, JANUARY 2007

[26]John H. Mathews , Fullerton  Kurtis D. Fink ,Numerical Methods Using MATLAB Third Edition, Prentice Hall,1999

[27] Jaan Kiusalaas, Numerical Methods in Engineering with MATLAB, Cambridge University Press,2005

[28] Math H.J.Bollen, Understanding Power Quality Problems, IEEE PRESS 2001

[29] Chee Mun Ong, Dynamic Simulations of Electric Machinery, Prentice Hall,1998

[30] Jaan Kiusalaas, Numerical Methods in Engineering with MATLAB, Cambridge University Press 2005

[31] MatjazDolinar, DragoDolinar, Gorazd Stumberger, … “A Three-Phase Core-Type Transformer Iron Core Model With Included Magnetic Cross Saturation”, IEEE Trans. On Magnetics, VOL.42, NO.10, OCTOBER 2006

[32] E. Styvaktakis, M. H. J. Bollen, and I. Y. H. Gu, “Transformer saturation after a voltage dip,” IEEE Power Eng. Rev., vol. 20, pp. 62–۶۴, Apr. 2000.

[33] L. Guasch, F. Córcoles, J. Pedra, and L. Sáinz, “Effects of symmetrical voltage sags on three-phase three-legged transformers,” IEEE Trans. Power Del., to be published.

[34] J. Pedra, L. ¦inz, F. Córcoles, R. López, and M. Salichs, “PSpice computer model of a nonlinear three-phase three-legged transformer,” IEEE Trans. Power Del., vol. 19, pp. 200–۲۰۷, Jan. 2004.

[35] Prusty, S. and Rao, M.V.S. (1980), “A Direct Piecewise Linearized Approach to Convert RMS Saturation Characteristic to Instantaneous Saturation Curve,” IEEE Trans. On Magnetics. Vol.16,No.1,1975,pp.156-160.

-1 مقدمه

 یکی از ضعیفترین عناصر نرم افزارهای مدرن شبیه سازی، مدل ترانسفورماتور است و فرصتهای زیادی برای بهبود شبیه­سازی رفتارهای پیچیده ترانسفورماتور وجود دارد، که شامل اشباع هسته مغناطیسی، وابستگی فرکانسی، تزویج خازنی، و تصحیح ساختاری هسته و ساختار سیم پیچی است.

مدل ترانسفورماتور بواسطه فراوانی طراحیهای هسته و همچنین به دلیل اینکه برخی از پارامترهای ترانسفورماتور هم غیر خطی و هم به فرکانس وابسته­اند، می تواند بسیار پیچیده باشد. ویژگیهای فیزیکی رفتاری که، با در نظر گرفتن فرکانس، لازم است برای یک مدل ترانسفورماتور بدرستی ارائه شود عبارتند از:

پیکربندیهای هسته و سیم پیچی،
اندوکتانسهای خودی و متقابل بین سیم پیچها،
شارهای نشتی،
اثر پوستی و اثر مجاورت در سیم پیچها،
اشباع هسته مغناطیسی،
هیسترزیس و تلفات جریان گردابی در هسته،
و اثرات خازنی.

مدلهایی با پیچیدگیهای مختلف در نرم افزارهای گذرا برای شبیه سازی رفتار گذرای ترانسفورماتورها، پیاده سازی شده است. این فصل یک مرور بر مدلهای ترانسفورماتور، برای شبیه سازی پدیده های گذرا که کمتر از رزونانس سیم پیچ اولیه (چند کیلو هرتز) است، می باشد، که شامل فرورزونانس، اکثر گذراهای کلیدزنی، و اثر متقابل هارمونیکها است.

۱-۲ مدلهای ترانسفورماتور

یک مدل ترانس را می توان به دو بخش تقسیم کرد:

معرفی سیم پیچها.
و معرفی هسته آهنی.

اولین بخش خطی است، و بخش دوم غیر خطی، و هر دوی آنها وابسته به فرکانس است. هر یک از این دو بخش بسته به نوع مطالعه­ای که به مدل ترانسفورماتور نیاز دارد، نقش متفاوتی بازی می­کند. برای نمونه، در شبیه­سازیهای فرورزونانس، معرفی هسته حساس است ولی در محاسبات پخش بار و اتصال کوتاه صرفنظر می­شود.

برای کلاس بندی مدلهای ترانسفورماتور چند معیار را می­توان بکاربرد:

تعداد فازها،
رفتار (پارامترهای خطی/ غیر خطی، ثابت/ وابسته به فرکانس)،
و مدلهای ریاضی.

با دسته­بندی مدلسازی ترانسفورماتورها، می­توان آنها را به سه گروه تقسیم کرد.

اولین گروه از ماتریس امپدانس شاخه یا ادمیتانس استفاده می­کند.
گروه دوم توسعه مدل ترانسفورماتور قابل اشباع به ترانسفورماتورهای چند فاز است. هر دو نوع مدل در نرم افزار EMTP پیاده سازی شده است، و هر دوی آنها برای شبیه سازی برخی از طراحیهای هسته، محدودیتهای جدی دارد.
وگروه سوم مدلهای براساس توپولوژی، که گروه بزرگی را تشکیل می دهد و روشهای زیادی بر اساس آن ارائه شده است. این مدلها از توپولوژی هسته بدست می آید و می­تواند بصورت دقیق هر نوع طراحی هسته را در گذراهای فرکانس پایین، در صورتیکه پارامترها بدرستی تعیین شود، مدل کند.

۱-۲-۱ معرفی مدل ماتریسی Matrix Representation (BCTRAN Model)

معادلات حالت دائم یک ترانسفورماتور چند سیم پیچه چند فاز را می­توان با استفاده از ماتریس امپدانس شاخه بیان کرد:

  که  و  به ترتیب بخش حقیقی و موهومی  هستند، که المانهای آنها را می­توان از آزمایشهای تحریک بدست آورد.

این روش دارای تزویج فاز به فاز است، که ویژگیهای ترمینال ترانسفورماتور را مدل می­کند، ولی فرقی بین توپولوژی هسته و سیم پیچ قائل نمی­شود زیرا در همه طراحیهای هسته، رفتار ریاضی یکسان اعمال می­شود.

همچنین چون ماتریس امپدانس شاخه  برای جریانهای تحریکِ بسیار کم یا هنگامی که این جریانهای تحریک بطور کلی نادیده گرفته می­شود، ماتریس منفرد[۱] می­شود، موجب ایجاد برخی مشکلات از لحاظ دقت در محاسبات فوق می­گردد[۱]. بعلاوه، امپدانسهای اتصال کوتاه، که مشخصه­های بسیار مهمی از ترانسفورماتور را توصیف می­کند، در اندازه گیری با چنین تحریکهایی از دست می­رود. برای حل این مشکلات، ماتریس ادمیتانس باید استفاده شود:

 که  همیشه وجود دارد و عناصر آن مستقیما از آزمایشهای اتصال کوتاه استاندارد بدست می­آید.

برای مطالعات گذرا،  باید به دو مولفه مقاومتی والقائی تقسیم شود و ترانسفورماتور با معادله زیر توصیف می­گردد:

 همه این مدلها خطی هستند، هر چند، در بسیاری از مطالعات گذرا لازم است اثرات اشباع و هیسترزیس وجود داشته باشد. در این حالت برای وارد کردن اثرات اشباع، اثرات جریان تحریک را می­توان خطی کرد و در ماتریس توصیف مدل قرار داد، ولی این کار در زمان اشباع هسته می­تواند منجر به خطاهای شبیه سازی شود.

در روش دیگر، تحریک از ماتریس توصیف مدل حذف می­شود و بصورت خارجی بصورت عناصر غیر خطی به ترمینالهای مدلها متصل می­شود (شکل ۱-۱).

   چنین اتصال خارجی برای هسته همیشه از نظر توپولوژی درست نیست، اما در بسیاری از موارد بخوبی کفایت می­کند.

اگر چه این مدلها از نظر تئوری برای فرکانسی که اطلاعات پلاک در آن بدست آمده است، معتبر است، با این حال بطور منطقی برای فرکانس های زیر kHz 1 دقیق هستند.

۱-۲-۲ مدل ترانسفورماتور قابل اشباع

این مدل بر مبنای مدار ستاره است (شکل ۱-۲ ). شاخه اصلی بعنوان یک شاخه R-L تزویج نشده است، و هر یک از سیم پیچهای دیگر بعنوان ترانسفورماتور دو سیم پیچه هستند.

 معادله یک ترانسفورماتور N سیم پیچه تک فاز، بدون هسته، همان شکل معادله (۱-۴) را دارد، هر چند، ضرب ماتریس  متقارن است، که بطور کلی درست نیست[۲]. اثرات اشباع و هیسترزیس با اضافه کردن یک القاگر غیر خطی اضافی در نقطه ستاره مدل می­شود. مدل STC می­تواند با اضافه کردن پارامتر رلوکتانس توالی صفر، به ترانسفورماتور سه فاز توسعه یابد، اما کاربرد آن محدود می­شود. اطلاعات ورودی شامل مقادیرR-L  هر شاخه ستاره، نسبت دورها، و اطلاعاتی برای شاخه مغناطیس کننده است.

این مدل دارای محدودیتهای عمده­ای است:

این مدل را برای بیش از سه سیم پیچ نمی توان بکار برد، چون مدار ستاره برای N > 3 معتبر نیست،
اندوکتانس مغناطیس کننده  با مقاومت  بصورت موازی، به نقطه ستاره متصل شده است، که همیشه از لحاظ توپولوژی نقطه اتصال درستی نیست،
و ناپایداریهای عددی برای موارد سه سیم پیچه گزارش شده است، هر چند مشخص شده که این مشکل، ناشی از استفاده از مقدار منفی برای راکتانس اتصال کوتاه بوجود می­آید [۳]، [۴].

۱-۲-۳ مدلهای بر مبنای توپولوژی Topology-Based Models

این گروه به دو زیر گروه تقسیم شده است.

مدلهایی که با استفاده از دوگانی بدست می­آیند (یعنی مدلها با یک روش مداری، بدون هیچگونه توصیف ریاضی قبلی، و مدلهای هندسی، ساخته می­شوند، که برای آن یک توپولوژی هسته درنظر گرفته می­شود، اما روش حل آنها از مسیری با توصیفات ریاضی انجام می­شود).

۱-۲-۳-۱ مدلهای با مبنای دوگانی[۲]

مدلهای مداری معادل که از لحاظ توپولوژی ترانسفورماتور درست هستند را می­توان از یک مدل مداری مغناطیسی با استفاده از نظریه دوگانی بدست آورد [۵] ، [۶].

در این روش مدلهایی ارایه می­شود که دارای اثرات اشباع در هر ستون جداگانه هسته، تزویج مغناطیسی فاز میانی[۳]، و اثرات نشتی است. در مدار مغناطیسی معادل، سیم پیچها بعنوان منابع نیروی محرک مغناطیسی (MMF)، مسیرهای نشتی بصورت رلوکتانسهای خطی، و هسته­های مغناطیسی بصورت رلوکتانسهای قابل اشباع ظاهر می­شود. معادلات مش و گره مدار مغناطیسی به ترتیب دوگان معادلات گره و مش الکتریکی معادل است.

برای اینکه مدلها، به لحاظ عملی مفید باشد، جریان منتجه ازترانسفورماتور با ترانسفورماتور ایده­ال جایگزین می­شود تا تزویج و جداسازی اولیه از ثانویه را برای هسته فراهم کند، و نیز نسبت دورهای اولیه به ثانویه را حفظ کند. نسبت دورها طوری انتخاب می­شود که پارامترهای هسته به سیم­ پیچ فشار ضعیف ارجاع شود. مقاومت سیم پیچ و اتصالات سیم پیچها، خارج از ترانسفورماتورهای تزویج کننده گذاشته می­شود. مزیت این کار این است که عملکرد هسته معادل، مستقل از نحوه اتصالات سیم پیچ است. مقاومت سیم پیچ، تلفات هسته، و اثرات تزویج خازنی بطور مستقیم از تبدیل دوگانی بدست نمی­آید، ولی می­توان آن را به این مدار الکتریکی معادل اضافه کرد. شکل (۱-۴) مدار معادل ترانسفورماتور زرهی تک فاز شکل (۱-۳) را با سیم پیچ متمرکز نشان می­دهد که از این طریق بدست آمده است.

 ازجمله کارهای مهم این روش مدلسازی ترانسفورماتور، که در چند سال اخیر ارایه شده است در زیر آمده است:

در ۱۹۸۱، Dick and Watson طرز بدست آوردن مدل یک ترانسفورماتور هسته متمرکز سه ستونه را ارایه کردند [۷]. بخش عمده این کار پیشنهاد یک مدل هیسترزیس جدید و تعیین پارامترهای ترانسفورماتور از طریق اندازه گیری بود.
در ۱۹۹۱، Arturi این تکنیک را برای یک ترانسفورماتور راه انداز پنچ ستونه که در شرایط اشباع عمیق کار می کرد، بکار برد [۸].
در ۱۹۹۴، De León and Semlyen یک مدل جامع ترانسفورماتور را پیشنهاد کرد که از روش هیبرید، و یک ترکیب دوگانی که برای بدست آوردن مدل هسته آهنی استفاده شد، و تکنیک محاسبه اندوکتانسهای نشتی بدست می­آمد [۹].
در ۱۹۹۴، Narang and Brierley از دوگانی برای بدست آوردن مدار معادل هسته مغناطیسی استفاده کردند که توسط یک سیم پیچ سه فاز ساختگی (مجازی) با یک ماتریس ادمیتانس که تزویج مغناطیسی صحیح را بین سیم پیچها بوجود می آورد، مرتبط بود [۱۰].
در ۱۹۹۹، Mork طرز بدست آوردن مدل ترانسفورماتور پنچ ستونه با هسته سیم پیچی شده را ارایه کرد، که با دادن نتیجه­ای دقیقاً مشابه پدیده فرورزنانس، تایید شد [۱۱].

و گروه دوم :

۱-۲-۳-۲ مدلهای هندسی[۴]

 مدلهای مطابق با توپولوژی را می توان براساس فرمول زیر قرار داد:

 که در آن تزویج بین معادلات الکتریکی و مغناطیسی با در نظر گرفتن توپولوژی هسته لحاظ می­شود.

خلاصه­ای از برخی مدلهای ارائه شده در زیر می آید:

مدل مغناطیسی تزویج شده توسط Yacamini and Bronzeado برای شبیه سازی گذراهای هجومی توسعه یافت [۱۲]. چون نفوذ پذیری عناصر فرومغناطیس با چگالی شار تغییر می­کند، ماده مغناطیسی به دو بخش تقسیم می­شود، که هر یک اساساً دارای چگالی شار یکنواخت است. پیوند بین معادلات مغناطیسی، ، و معادله (۱-۵) قانون مداری  آمپر  است.
مدل مداری مغناطیسی اصلاح شده توسط Arrillaga و دیگران ارائه شد [۱۳]. این مدل برای بدست آوردن ماتریس اندوکتانس از نظریه هسته نرمالیزه کردن استفاده می­کند. پرمیانسهای نشتی را می­توان از آزمایشهای مدار باز و اتصال کوتاه بدست آورد، طول موثر و سطح مقطع مسیرهای نشتی مورد نیاز نیست.
GMTRAN توسطHatziargyriou و دیگران توسعه یافت [۱۴]. معادلات مغناطیسی شامل معادله (۱-۵) و ماتریس اندوکتانس  بود. مهمترین بخش این مدل بدست آوردن  از توپولوژی هسته است.
SEATTLE XFORMER توسطChen در ATP توسعه یافت و تکمیل شد [۱۵].در این مدل شارهای نشی بعنوان متغیرهای حالت انتخاب شدند. که این، معادله (۱-۵) با رابطه  است. بخش عمده این مدل بدست آوردن ماتریس  است.

مدلهای زیاد دیگری برای ترانسفورماتورها در گذراهای فرکانس پایین و متوسط ارائه شده است، [۲۰]- [۱۶]. چون همه آنها بر مبنای یک توصیف ریاضی از توپولوژی هسته هستند، آنها را می­توان در گروه دوم مدلهای با مبنای توپولوژی قرار داد.

این تحقیق از مدل­های فرکانس پایین و فرکانس متوسط ترانسفورماتور برای شبیه سازی این گذراهای استفاده می­کند.

 در فصل آینده بصورت مشروح به مدلسازی ترانسفورماتور با اثر اشباع خواهیم پرداخت و ابتدا از مدلسازی ترانسفورماتور ایده­ال آغاز خواهیم کرد، سپس معادلات شار نشتی را با توجه به اینکه مدلسازی باید بازتاب رفتار بیرونی المان باشد، شرایط پایانه های ترانسفورماتور را بررسی می­کنیم و در ادامه فصل بصورت مشروح و به روشهای مختلف اشباع ترانسفورماتوررا وارد مدل خود خواهیم نمود و در قسمت بعد منحنی اشباع با مقادیر لحظه ای را توضیح می­دهیم و به بررسی مقدار خطای حاصل از عدم استفاده از منحنی اشباع با مقادیر لحظه ای خواهیم پرداخت و در نهایت بصورت مشروح شبیه سازی ترانسفورماتور پنج ستونی را در حوزه زمان بررسی می­کنیم.

– مدلسازی ترانسفورماتور

 ۲-۱ مقدمه

استفاده عمده ترانسفورماتورهای الکتریکی برای تغییر اندازه ولتاژ ac، ایجاد جدا­سازی (ایزولاسیون) الکتریکی، و تطبیق امپدانس بار با منبع است. ترانسفورماتورها از دو یا چند سیم پیچ ساکن تشکیل میشوند که به صورت مغناطیسی تزویج شده­اند و اغلب ـ و نه اجباراً ـ به منظور حداکثر نمودن تزویج داری هسته با نفوذ پذیری بالایی هستند. معمولاً، سیم پیچ ورودی، سیم پیچ اولیه نامیده می­شود و بقیه سیم پیچها که خروجی از آنها کشیده می­شود به عنوان سیم پیچهای ثانویه نامیده می­شود. ترانسفورماتورهای قدرت که در فرکانسهای پایین، بینHz 25 تا  Hz400 کار می­کنند، برای متمرکز کردن مسیر شار پیوندی سیم پیچها، دارای هسته آهنی هستند. ترانسفورماتورهایی که برای کار در فرکانسهای بالا ساخته می­شوند، هسته­هایی از فریت پودری یا هوایی دارند تا از تلفات بیش از حد جلوگیری کنند. تلفات جریان گردابی در هسته آهنی را می­توان با استفاده از ساختار ورقه ای کاهش داد. برای ترانسفورمرهای Hz 60 ورقه های هسته نوعاً در حدود mm 35/0 ضخامت دارد.

 ۲-۲ ترانسفورماتور ایده آل

در ابتدا روابط بین ولتاژها و جریانهای اولیه و ثانویه یک ترانسفورماتور ایده آل را در نظر می­گیریم که هیچ یک از موارد تلفات مسی سیم پیچ، تلفات هسته، شارهای نشتی، رلوکتانس هسته را ندارد. تزویج مغناطیسی بین سیم پیچهای اولیه و ثانویه چنین ترانسفورماتوری را در نظر می­گیریم  شکل(۲-۱) و شکل (۲-۲).

 جریانهای دو سیم پیچ، نیروی محرکه مغناطیسی (mmf) را ایجاد می کند که شارهایی را به وجود می­آورد.

۲-۶ مدلسازی ترانسفورماتور دو سیم پیچه

120,000 ریال – خرید
 

تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید. 

 

مطالب پیشنهادی:
  • گزارش کارآموزی در شرکت توزیع برق میناب
  • گزارش کارآموزی در اداره برق
  • مقاله کنترل اتوماتیک فشارخون با استفاده از کنترلر PID و تنظیم پارامترهای آن توسط الگوریتم ژنتیک
  • مقاله بررسی وضعیت حقوقی اطفال شبیه سازی شده
  • مقاله شبیه‌سازی حرارتی
  • برچسب ها : , , , , , , , , , , ,
    برای ثبت نظر خود کلیک کنید ...

    براي قرار دادن بنر خود در اين مکان کليک کنيد
    به راهنمایی نیاز دارید؟ کلیک کنید
    

    جستجو پیشرفته مقالات و پروژه

    سبد خرید

    • سبد خریدتان خالی است.

    دسته ها

    آخرین بروز رسانی

      پنجشنبه, ۱۸ آذر , ۱۳۹۵
    
    اولین پایگاه اینترنتی اشتراک و فروش فایلهای دیجیتال ایران
    wpdesign Group طراحی و پشتیبانی سایت توسط دیجیتال ایران digitaliran.ir صورت گرفته است
    تمامی حقوق برایdjkalaa.irمحفوظ می باشد.