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

دسته: برق ، الکترونیک و مخابرات
بازدید: 114 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 4104 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 203

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

قیمت فایل فقط 7,900 تومان

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

چكیده

در سالهای اخیر، مسایل جدی كیفیت توان در ارتباط با افت ولتاژهای ایجاد شده توسط تجهیزات و مشتریان، مطرح شده است، كه بدلیل شدت استفاده از تجهیزات الكترونیكی حساس در فرآیند اتوماسیون است. وقتی كه دامنه و مدت افت ولتاژ، از آستانه حساسیت تجهیزات مشتریان فراتر رود ، ممكن است این تجهیزات درست كار نكند، و موجب توقف تولید و هزینه­ی قابل توجه مربوطه گردد. بنابراین فهم ویژگیهای افت ولتاژها در پایانه های تجهیزات لازم است. افت ولتاژها عمدتاً بوسیله خطاهای متقارن یا نامتقارن در سیستمهای انتقال یا توزیع ایجاد می­شود. خطاها در سیستمهای توزیع معمولاً تنها باعث افت ولتاژهایی در باسهای مشتریان محلی می­شود. تعداد و ویژگیهای افت ولتاژها كه بعنوان عملكرد افت ولتاژها در باسهای مشتریان شناخته می­شود، ممكن است با یكدیگر و با توجه به مكان اصلی خطاها فرق كند. تفاوت در عملكرد افت ولتاژها  یعنی، دامنه و بویژه نسبت زاویه فاز، نتیجه انتشار افت ولتاژها از مكانهای اصلی خطا به باسهای دیگر است. انتشار افت ولتاژها از طریق اتصالات متنوع ترانسفورماتورها، منجر به عملكرد متفاوت افت ولتاژها در طرف ثانویه ترانسفورماتورها می­شود. معمولاً، انتشار افت ولتاژ بصورت جریان یافتن افت ولتاژها از سطح ولتاژ بالاتر به سطح ولتاژ پایین­تر تعریف می­شود. بواسطه امپدانس ترانسفورماتور كاهنده، انتشار در جهت معكوس، چشمگیر نخواهد بود. عملكرد افت ولتاژها در باسهای مشتریان را با مونیتورینگ یا اطلاعات آماری می­توان ارزیابی كرد. هر چند ممكن است این عملكرد در پایانه­های تجهیزات، بواسطه اتصالات سیم­پیچهای ترانسفورماتور مورد استفاده در ورودی كارخانه، دوباره تغییر كند. بنابراین، لازم است بصورت ویژه انتشار افت ولتاژ از باسها به تاسیسات كارخانه از طریق اتصالات متفاوت ترانسفورماتور سرویس دهنده، مورد مطالعه قرار گیرد. این پایان نامه با طبقه بندی انواع گروههای برداری ترانسفورماتور و اتصالات آن و همچنین دسته بندی خطاهای متقارن و نامتقارن به هفت گروه، نحوه انتشار این گروهها را از طریق ترانسفورماتورها با مدلسازی و شبیه­سازی انواع اتصالات سیم پیچها بررسی می­کند و در نهایت نتایج را ارایه می­نماید و این بررسی در شبکه تست چهارده باس IEEE برای چند مورد تایید می­شود.

فهرست مطالب

1-1 مقدمه. 2

1-2 مدلهای ترانسفورماتور. 3

1-2-1 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. 13

2-1 مقدمه. 13

2-2 ترانسفورماتور ایده آل. 14

2-3 معادلات شار نشتی.. 16

2-4 معادلات ولتاژ. 18

2-5 ارائه مدار معادل. 20

2-6 مدلسازی ترانسفورماتور دو سیم پیچه. 22

2-7 شرایط پایانه ها (ترمینالها) 25

2-8 وارد کردن اشباع هسته به شبیه سازی.. 28

2-8-1 روشهای وارد کردن اثرات اشباع هسته. 29

2-8-2 شبیه سازی رابطه بین و ........ 33

2-9 منحنی اشباع با مقادیر لحظهای.. 36

2-9-1 استخراج منحنی مغناطیس کنندگی مدار باز با مقادیر لحظهای.. 36

2-9-2 بدست آوردن ضرایب معادله انتگرالی.. 39

2-10 خطای استفاده از منحنی مدار باز با مقادیر rms. 41

2-11 شبیه سازی ترانسفورماتور پنج ستونی در حوزه زمان.. 43

2-11-1 حل عددی معادلات دیفرانسیل. 47

2-12 روشهای آزموده شده برای حل همزمان معادلات دیفرانسیل. 53

3- انواع خطاهای نامتقارن و اثر اتصالات ترانسفورماتور روی آن.. 57

3-1 مقدمه. 57

3-2 دامنه افت ولتاژ. 57

3-3 مدت افت ولتاژ. 57

3-4 اتصالات سیم پیچی ترانس... 58

3-5 انتقال افت ولتاژها از طریق ترانسفورماتور. 59

§3-5-1 خطای تكفاز، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور. 59

§3-5-2 خطای تكفاز، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور. 59

§3-5-3 خطای تكفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم. 60

§3-5-4 خطای تكفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم. 60

§3-5-5 خطای تكفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم. 60

§3-5-6 خطای تكفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم. 60

§3-5-7 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور. 61

§3-5-8 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور. 61

§3-5-9 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم. 61

§3-5-10 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم. 61

§3-5-11 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم. 62

§3-5-12 خطای دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم. 62

§3-5-13 خطاهای دو فاز به زمین. 62

3-6 جمعبندی انواع خطاها 64

3-7 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 شكل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type A شبیه سازی با PSCAD   81

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 83

3-22 شكل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type B شبیه سازی با PSCAD   85

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 87

3-23 شكل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type C شبیه سازی با PSCAD   89

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 91

3-24 شكل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type D شبیه سازی با PSCAD   93

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 95

3-25 شكل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای  Type E شبیه سازی با PSCAD   97

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 99

3-26 شكل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type F شبیه سازی با PSCAD   101

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 103

3-27 شكل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type G شبیه سازی با PSCAD   105

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 107

3-28 شكل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبكه 14 باس IEEE برای خطای Type D در باس 5  109

3-29 شكل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبكه 14 باس IEEE برای خطای Type G در باس 5  112

3-30 شكل موجهای ولتاژ – جریان چند باس شبكه 14 باس IEEE برای خطای Type A در باس 5  115

4- نتیجه گیری و پیشنهادات.. 121

مراجع. 123

فهرست شكلها

شكل (1-1) مدل ماتریسی ترانسفورماتور با اضافه كردن اثر هسته	صفحه 5
شكل (1-2) ) مدار ستاره­ی مدل ترانسفورماتور قابل اشباع	صفحه 6
شكل (1-3) ترانسفورماتور زرهی تک فاز	صفحه 9
شكل (1-4) مدار الکتریکی معادل شكل (1-3)	صفحه 9
شكل (2-1) ترانسفورماتور	صفحه 14
شكل (2-2) ترانسفورماتور ایده ال	صفحه 14
شكل (2-3) ترانسفورماتور ایده ال بل بار	صفحه 15
شكل (2-4) ترانسفورماتور با مولفه های شار پیوندی و نشتی	صفحه 16
شكل (2-5) مدرا معادل ترانسفورماتور	صفحه 20
شكل (2-6) دیاگرام شبیه سازی یک ترانسفورماتور دو سیم پیچه	صفحه 24
شكل (2-7) ترکیب RL موازی	صفحه 26
شکل (2-8) ترکیب RC موازی	صفحه 27
شكل (2-9) منحنی مغناطیس کنندگی مدار باز ترانسفورماتور	صفحه 30
شكل (2-10) رابطه بین  و	صفحه 30
شكل (2-11) دیاگرام شبیه سازی یک ترانسفورماتور دو سیم پیچه با اثر اشباع	صفحه 32
شكل (2-12) رابطه بین و	صفحه 32
شكل (2-13) رابطه بین و	صفحه 32
شكل (2-14) منحنی مدار باز با مقادیر  rms	صفحه 36
شكل (2-15) شار پیوندی متناظر شكل (2-14) سینوسی	صفحه 36
شکل (2-16) جریان لحظه ای متناظر با تحریک ولتاژ سینوسی	صفحه 36
شكل (2-17) منحنی مدار باز با مقادیر لحظه­ای	صفحه 40
شكل (2-18) منحنی مدار باز با مقادیر rms	صفحه 40
شكل (2-19) میزان خطای استفاده از منحنی rms	صفحه 41
شكل (2-20) میزان خطای استفاده از منحنی لحظه­ای	صفحه 41
شكل (2-21) مدار معادل مغناطیسی ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه	صفحه 42
شكل (2-22) مدار معادل الكتریكی ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه	صفحه 43
شكل (2-23) مدار معادل مغناطیسی ترانسفورماتور سه فاز پنج ستونه	صفحه 44
شكل (2-24) ترانسفورماتور پنج ستونه	صفحه 45
شكل (2-25) انتگرالگیری در یك استپ زمانی به روش اولر	صفحه 47
شكل (2-26) انتگرالگیری در یك استپ زمانی به روش trapezoidal	صفحه 49
شكل (3-1) دیاگرام فازوری خطاها	صفحه 62
شكل (3-2) شكل موج ولتاژ Vab	صفحه 63
شكل (3-3)  شكل موج ولتاژ Vbc	صفحه 63
شكل (3-4) شكل موج ولتاژ Vca	صفحه 63
شكل (3-5)  شكل موج ولتاژ Vab	صفحه 63
شكل (3-6) شكل موج جریان iA	صفحه 64
شكل (3-7) شكل موج جریان iB	صفحه 64
شكل (3-8) شكل موج جریان iA	صفحه 64
شكل (3-9) شكل موج جریان iA	صفحه 64
شكل (3-10)  شكل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc	صفحه 65
شكل (3-11)  شكل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc	صفحه 68
شكل (3-12)  شكل موجهای جریان ia , ib , ic	صفحه 68
شكل (3-13)  شكل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc	صفحه 69
شكل (3-14)  شكل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc	صفحه 69
شكل (3-15)  شكل موجهای جریان , iB iA	صفحه 69
شكل (3-16)  شكل موج جریان iA	صفحه 70
شكل (3-16)  شكل موج جریان iB	صفحه 70
شكل (3-17)  شكل موج جریان iC	صفحه 70
شكل (3-18)  شكل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc	صفحه 71
شكل (3-19)  شكل موجهای جریان ia , ib , ic	صفحه 71
شكل (3-20)  شكل موجهای ولتاژ Va , Vb , Vc	صفحه 73
شكل (3-21)  شكل موجهای جریان ia , ib , ic	صفحه 73
شكل (3-22)  شكل موجهای جریان ia , ib , ic	صفحه 74
شكل (3-23) شكل موج ولتاژ Va	صفحه 74
شكل (3-24) شكل موج ولتاژ Vb	صفحه 74
شكل (3-25) شكل موج ولتاژ Vc	صفحه 74
شكل (3-26) شكل موج جریانiA	صفحه 74
شكل (3-27) شكل موج جریان iB	صفحه 74
شكل (3-28) شكل موج جریان iC	صفحه 74
شكل (3-29) شكل موج جریانiA	صفحه 75
شكل (3-30) شكل موج جریان iB	صفحه 75
شكل (3-31) موج جریان iC	صفحه 75
شكل (3-32) شكل موج جریانiA	صفحه 75
شكل (3-33) شكل موج جریان iB	صفحه 75
شكل (3-34) شكل موج جریان iC	صفحه 75
شكل (3-35) شكل موج ولتاژ Va	صفحه 76
شكل (3-36) شكل موج ولتاژ Vb	صفحه 76
شكل (3-37) شكل موج ولتاژ Vc	صفحه 76
شكل (3-38) شكل موج جریانiA	صفحه 76
شكل (3-39) شكل موج جریان iB	صفحه 76
شكل (3-40) شكل موج جریان iC	صفحه 76
شكل (3-41) شكل موج جریانiA	صفحه 76
شكل (3-42) شكل موج جریان iB	صفحه 76
شكل (3-43) شكل موج جریان iC	صفحه 76
شكل (3-44) شكل موج ولتاژ Va	صفحه 77
شكل (3-45) شكل موج ولتاژ Vb	صفحه 77
شكل (3-46) شكل موج ولتاژ Vc	صفحه 77
شكل (3-47) شكل موج جریانiA	صفحه 77
شكل (3-48) شكل موج جریان iB	صفحه 77
شكل (3-49) شكل موج جریان iC	صفحه 77
شكل (3-50) شكل موج جریانiA	صفحه 77
شكل (3-51) شكل موج جریان iB	صفحه 77
شكل (3-52) شكل موج جریان iC	صفحه 77
شكل (3-53) شكل موج ولتاژ Va	صفحه 78
شكل (3-54) شكل موج ولتاژ Vb	صفحه 78
شكل (3-55) شكل موج ولتاژ Vc	صفحه 78
شكل (3-56) شكل موج جریانiA	صفحه 78
شكل (3-57) شكل موج جریان iB	صفحه 78
شكل (3-58) شكل موج جریان iC	صفحه 78
شكل (3-59) شكل موج جریانiA	صفحه 78
شكل (3-60)  شكل موج جریان iB	صفحه 78
شكل (3-61) شكل موج جریان iC	صفحه 78
شكل (3-62) شكل موج ولتاژ Va	صفحه 79
شكل (3-63) شكل موج ولتاژ Vb	صفحه 79
شكل (3-64) شكل موج ولتاژ Vc	صفحه 79
شكل (3-65) شكل موج جریانiA	صفحه 79
شكل (3-66) شكل موج جریان iB	صفحه 79
شكل (3-67) شكل موج جریان iC	صفحه 79
شكل (3-68) شكل موج جریانiA	صفحه 79
شكل (3-69) شكل موج جریان iB	صفحه 79
شكل (3-70) شكل موج جریان iC	صفحه 79
شكل (3-71) شكل موج ولتاژ Va	صفحه 80
شكل (3-72)  شكل موج ولتاژ Vb	صفحه 80
شكل (3-73) شكل موج ولتاژ Vc	صفحه 80
شكل (3-74) شكل موج جریانiA	صفحه 80
شكل (3-75) شكل موج جریان iB	صفحه 78
شكل (3-76) شكل موج جریان iC	صفحه 80
شكل (3-77) شكل موج جریانiA	صفحه 80
شكل (3-78) شكل موج جریان iB	صفحه 80
شكل (3-79) شكل موج جریان iC	صفحه 80
شكل (3-80) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 81
شكل (3-81) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 81
شكل (3-82) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 82
شكل (3-83) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 82
شكل (3-84) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 83
شكل (3-85) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 83
شكل (3-86) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 84
شكل (3-87) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 84
شكل (3-88) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 85
شكل (3-89) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 85
شكل (3-90) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 86
شكل (3-91) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 86
شكل (3-92) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 87
شكل (3-93) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 87
شكل (3-94) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 88
شكل (3-95) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 88
شكل (3-96) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 89
شكل (3-97) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 89
شكل (3-98) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 90
شكل (3-99) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 90
شكل (3-100) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 91
شكل (3-101) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 91
شكل (3-102) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 92
شكل (3-103) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 92
شكل (3-104) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 93
شكل (3-105) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 93
شكل (3-106) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 94
شكل (3-107) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 94
شكل (3-108) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 95
شكل (3-109) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 95
شكل (3-110) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 96
شكل (3-111) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 96
شكل (3-112) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 97
شكل (3-113) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 97
شكل (3-114) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 98
شكل (3-115) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 98
شكل (3-116) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 99
شكل (3-117) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 99
شكل (3-118) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 100
شكل (3-119) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 100
شكل (3-120) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 101
شكل (3-121) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 101
شكل (3-122) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 102
شكل (3-123) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 102
شكل (3-124) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 103
شكل (3-125) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 103
شكل (3-126) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 104
شكل (3-127) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 104
شكل (3-128) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 105
شكل (3-129) شكل موجهای ولتاژ) (kV با PSCAD	صفحه 105
شكل (3-130) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 106
شكل (3-131) شكل موجهای جریان) (kV با PSCAD	صفحه 106
شكل (3-132) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 107
شكل (3-133) شكل موجهای ولتاژ با برنامه نوشته شده	صفحه 107
شكل (3-134) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 108
شكل (3-135) شكل موجهای جریان با برنامه نوشته شده	صفحه 108
شكل (3-136) شكل موجهای ولتاژ) (kV	صفحه 109
شكل (3-137) شكل موجهای ولتاژ) (kV	صفحه 110
شكل (3-138) شكل موجهای جریان (kA)	صفحه 111
شكل (3-139) شكل موجهای ولتاژ) (kV	صفحه 112
شكل (3-140) شكل موجهای ولتاژ) (kV	صفحه 113
شكل (3-141) شكل موجهای جریان (kA)	صفحه 114
شكل (3-142) شكل موجهای جریان (kA)	صفحه 115
شكل (3-143) شكل موجهای جریان (kA)	صفحه 116
شكل (3-144) شكل موجهای جریان (kA)	صفحه 117
شكل (3-145) شبكه 14 باس IEEE	صفحه 118

فصل 1

مقدمه

1-1 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.

1-2 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 یك 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 كرد.

• 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، كه 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.

1-2-1 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:

(1-1)

در  محاسبات گذرا، رابطه فوق باید بصورت زیر نوشته شود:

(1-2)

 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 تحریك بطور کلی نادیده گرفته می­شود، ماتریس منفرد[1] می­شود، موجب ایجاد برخی مشكلات از لحاظ دقت در محاسبات فوق می­گردد[1]. 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:

(1-3)

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 كردن 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.

---

قیمت فایل فقط 7,900 تومان

برچسب ها : افت ولتاژ , مدلسازی ترانسفورماتور , اتصالات ترانسفورماتور , اشباع , مدلسازی ترانسفورماتور دو سیم پیچه , شبیه سازی