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

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

دسته بندی	برق ، الکترونیک و مخابرات
بازدید ها	1
فرمت فایل	doc
حجم فایل	4104 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	203

فروشنده فایل

کد کاربری 2106

تمام فایل ها

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

چکیده

در سالهای اخیر، مسایل جدی کیفیت توان در ارتباط با افت ولتاژهای ایجاد شده توسط تجهیزات و مشتریان، مطرح شده است، که بدلیل شدت استفاده از تجهیزات الکترونیکی حساس در فرآیند اتوماسیون است. وقتی که دامنه و مدت افت ولتاژ، از آستانه حساسیت تجهیزات مشتریان فراتر رود ، ممکن است این تجهیزات درست کار نکند، 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 که بعنوان عملکرد افت ولتاژها در باسهای مشتریان شناخته می­شود، ممکن است با یکدیگر و با توجه به مکان اصلی خطاها فرق کند. تفاوت در عملکرد افت ولتاژها یعنی، دامنه و بویژه نسبت زاویه فاز، نتیجه انتشار افت ولتاژها از مکانهای اصلی خطا به باسهای دیگر است. انتشار افت ولتاژها از طریق اتصالات متنوع ترانسفورماتورها، منجر به عملکرد 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 کاهنده، انتشار در جهت معکوس، چشمگیر نخواهد بود. عملکرد افت ولتاژها در باسهای مشتریان را با مونیتورینگ یا اطلاعات آماری می­توان ارزیابی کرد. هر چند ممکن است این عملکرد در پایانه­های تجهیزات، بواسطه اتصالات سیم­پیچهای ترانسفورماتور مورد استفاده در ورودی کارخانه، دوباره تغییر کند. بنابراین، لازم است بصورت ویژه انتشار افت ولتاژ از باسها به تاسیسات کارخانه 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 تکفاز، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور. 59

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

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

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

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

§3-5-6 خطای تکفاز، 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 شکل موجهای ولتاژ – جریان ترانسفورماتور پنج ستونی برای خطای Type A شبیه سازی با PSCAD 81

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 83

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

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 87

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

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 91

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

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 95

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

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 99

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

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 103

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

شبیه سازی با برنامه نوشته شده. 107

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

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

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

4- نتیجه گیری و پیشنهادات.. 121

مراجع. 123

فهرست شکلها

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

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 تحریک بطور کلی نادیده گرفته می­شود، ماتریس منفرد[1] می­شود، موجب ایجاد برخی مشکلات 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 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.

---

افت ولتاژمدلسازی ترانسفورماتوراتصالات ترانسفورماتوراشباعمدلسازی ترانسفورماتور دو سیم پیچهشبیه سازی