Расчет параметров распределенной схемы замещения обмоток трансформатора с учетом влияния скин-эффекта
Том 326 № 9 (2015)
Актуальность работы. При добыче, транспортировке и переработке георесурсов используется различное электротехническое оборудование, основными распределительными устройствами электроэнергии которого служат трансформаторы. В ряде случаев возникает необходимость проводить локальные электрические сети для электроэнергетической подпитки устройств переработки георесурсов, основными узлами которых также служат трансформаторы. Энергоэффективность электрических сетей зависит от состояния распределительных устройств — трансформаторов, от состояния обмоток трансформаторов. Поэтому исследование и моделирование состояний обмоток трансформатора являются важными задачами. При представлении обмоток трансформатора в виде распределенной системы необходимо знать величины элементов схемы замещения.
Ключевые слова:
обмотки, трансформаторы, зондирующие импульсы, частотные спектры, распределенные параметры, уравнения Гельмгольца, скин-эффект, уравнение состояния
Авторы:
Юсуп Ниязбекович Исаев
Елена Вячеславовна Старцева
Артем Валерьевич Щекотуев
Скачать bulletin_tpu-2015-v326-i9-05.
pdf2. Расчет параметров трансформатора. Расчет электропривода
Похожие главы из других работ:
Агрегат подготовки холоднокатаных рулонов
4.3 Определение параметров трансформатора, тиристоров, реактора
Трансформатор выбирается на основе расчетных вторичных напряжений и тока, а также расчетной мощности. Рассчитываем значение вторичного фазного напряжения трансформатора: (4.2.6) где КU=0…
Конструкция, методика расчёта рудовосстановительной печи для производства ферросплавов
3.1 Определение мощности трансформатора и электрических параметров печи
Расчет рудовосстановительных печей ведут обычно по заданной мощности, но иногда ее надо определить. Исходными данными для это-го служат требуемая производительность и удельный расход электри-ческой анергии на I т продукта…
Модернизация электропривода поворота экскаватора ЭKГ-10
4.
4 Расчет мощности и параметров питающего трансформатораНеобходимую мощность трансформатора найдем по номинальной мощности тиристорного преобразователя Ртнн по выражению, представленному ниже: Ртр = Ртп.н Ки где : Ки — это есть коэффициент использования трансформатора по мощности (Ки = 1…
Привод манипулятора промышленного робота
4.1 Расчет параметров силового трансформатора
Расчет начинают с определения фазной ЭДС вторичной обмотки силового трансформатора ЕД — противо-ЭДС двигателя, примерно равна UH= 150 В; КСХ — коэффициент схемы выпрямителя, равен КСХ =2.34; КЕ — коэффициент запаса по напряжению…
Проектирование масляного трансформатора типа ТМН 2500/35
8. Расчёт магнитной системы трансформатора
Определение размеров магнитной системы и массы стали по параграфу 8-1. Принята конструкция трёхфазной плоской шихтованной магнитной системы, собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали марки Э330А,0,35 мм по рис 4.
Разработка автоматизированного электропривода подачи металлорежущего станка
6. Расчёт параметров силового трансформатора и выбор вентилей
Требуемое напряжение вторичной обмотки U2T = UHKcKбKRK3=44•0,86•1,2• l,05•1,1= 52,44В (8) где Кс — коэффициент схемы; Кб — коэффициент запаса, учитывающий принцип управления тиристорными группами. Для реверсивных приводов с совместным управлением Кб=1…
Разработка электропривода обжимной клети стана «150» ОАО «Белорецкий металлургический комбинат»
3.3 Расчет параметров силового трансформатора
Таблица 3.3 — Характеристики силового трансформатора ТМГ — 1000 Тип Мощность, кВА Напряжение Схема и группа соединения Напряжение, КЗ, % Потери, Вт ВН НН ХХ КЗ ТМГ-1000 1000 6,10 0,4 Y/Yн-0 5,5 1550 10800 6,10 0,4 Д/Yн-11 6,10 0…
Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением
10.
Тепловой расчет трансформатораВнутренний перепад температуры Обмотка НН где q2 — плотность теплового потока на поверхности обмотки (см. п…
Расчет системы автоматического управления
2.3 Расчет и выбор трансформатора
Рассчитаем фазное напряжение вторичной обмотки U2ф= Udo — среднее значение выпрямленного напряжения при угле открывания тиристоров 0о. В расчетах принимаем Udo=220 В. Ксх — расчетный коэффициент схемы для трехфазной нулевой схемы равный 1.17…
Расчет электромеханических и электрогидравлических рулевых приводов
5.4.1 Расчёт трансформатора
Трансформатор в управляемом вентильном электроприводе необходим для согласования напряжения сети с напряжением двигателя. Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора определяется выражением:…
Ремонт поворотной платформы
2.7.2 Выбор трансформатора тока и трансформатора напряжения
А) Трансформатор тока выбираются по условию Uн?Uуст I1н ? Iрасч I2н = 5А по классу точности и проверяются по вторичной нагрузке.
Так как к трансформаторам тока подключаются только амперметр и релейная защита…
Система стабилизации скорости вращения двигателя постоянного тока
4.1 Расчет силового трансформатора
Определяем действующее значение фазового напряжения вторичной обмотки трансформатора: E2н=кб·кз· [Eн+?Uв+л·Iн· (Rдв+0,35+0,46· (s·f2/c2) · (Uн/Iн) · (?Рм%/100))] / / [a· (1- (m%/100)) — (л·d/c) · (Uк%/100)] ; (4.1) где f, q, s — коэффициенты, зависящие от схемы трансформатора; кб…
Следящий электропривод подачи металлорежущего станка, оснащенный контурной системой ЧПУ
3.1 Расчет и выбор преобразовательного трансформатора
ЭДС двигателя при его работе в номинальном режиме определяется из выражения/1/, В: Едв.н = Uдв.н — Iдв.н •Rя, где Uдв.н — номинальное напряжение двигателя, В; Iдв.н — номинальное значение тока электродвигателя, А; Rя — полное сопротивление якорной цепи…
Создание усовершенствованной существующей базовой конструкции ручки к кастрюле диаметром 250 мм
6.
Расчет силового трансформатораРасчет силового трансформатора является приближенным и преследует цель получить данные, необходимые для выбора стандартной сварочной машины (сечение первичного и вторичного витков, габариты трансформатора, cos , к.п.д., ток холостого хода…
Стыковая сварка уголков
2. Расчёт параметров трансформатора
…
Расчет параметров трансформатора для моделирования в MULTISIM
1. Расчет параметров трансформатора для моделирования в MULTISIM
Начальные данные:тип трансформатора — ОСМ-1.0/0,66
номинальная мощность SH = 0,1 кВА;
номинальное первичное напряжение U1н = 0.22 кВ = 220 В
частота напряжения сети f= 50 Гц
Ток холостого хода трансформатора i0=18%
Потери мощности холостого хода потери в стали P0=6,5Вт
Напряжение короткого замыкания uк=2,5%
Потери мощности короткого замыкания потери в меди PM=15Вт
материал сердечника холоднокатаная сталь 3411
• Справочные данные
коэффициент заполнения железом магнитопровода
к = 0,75
рекомендованная магнитная индукция в магнитопроводе
при мощности , SH
Вм = 1,3 Тл
Напряженность магнитного поля для электротехнической
стали 3411 при заданном ВM
Н1,3 = 190 А/м
• 1.
Рассчитаем число витков первичнойобмотки (Primary turns) w1 :
диаметр стержня сердечника d = 0,055 4 SH ,м
площадь поперечного сечения сердечника
(Cross-sectional агеа) –
SM = к ·0,3d2 , м2
Тогда
w1 = U1H/(4,44*f*BM*SM), витков
• 2. Рассчитаем число витков вторичной обмотки
(Sеcondary turns) w2:
Коэффициент трансформации
n= U1H /U2H;
тогда w2= w1/n,
• 3. активное сопротивление первичной обмотки
(Sеcondary resistance), R1Ом:
Номинальный ток первичной обмотки определим из
выражения:
I1н = SH/UlH ,А.
Тогда R1 = Rk/2, Ом;
где Rk = PM/I2lH , Ом
(Rk –активное сопротивление КЗ трансформатора)
• 4. индуктивность рассеяния первичной
обмотки (Primary leakage inductance) L1:
напряжение короткого замыкания трансформатора-
Uk=uk*U1H/100 , B
полное сопротивление КЗ — Zк =Uk/I1H, Ом;
Отсюда находим реактивное сопротивление
Хк = Z2K RK2 , Ом;
Тогда L1=X1/ω, Гн,
где X1 = XK/2, Ом – реактивное сопротивление
первичной обмотки;
ω =2*π*f
5.
активное сопротивление вторичной обмотки (Sеcondaryresistance)
R2=Rk/(2n2), Ом
6. индуктивность рассеяния вторичной обмотки (Secondary
leakage inductance)
L2= X2 (ω*n2),Гн
7. длина средней магнитной составляющей линии в
сердечнике (Core Length)
lM=I0*w1/h2,3 , м
где I0 = i0*I1н/100, А – ток холостого хода
трансформатора
7. координатныe точки кривой намагничивания В(Н) материала сердечника
Номернапряженность
точки
магнитного
(Magnetic
магнитная индукция
поля (Flux
field
density
co- Вб/м2
ordinate), А
1
h2=0
B1 = 0
2
h3=200 А
В2 = 1,34 Вб/м2
3
h4=500 А
В3 = 1,46 Вб/м2
4
h5=1000 А
В4 = 1,52 Вб/м2
co-ordinate),
8. Лабораторная работа однофазный трансформатор
• Собрать схему в среде MULTISIM• установить рассчитанные параметры
модели трансформатора согласно своему
варианту
• 1. Опыт холостого хода.
Измерения
E=
U1
U2
Вычисления
I1
P
n
i0,%
Z0
R0
X0
P0
U1H
• Рассчитать параметры ХХ трансформатора,
• Сравнить вычисленные данные с ранее
полученными значениями
Cosφ0
• 2. Опыт короткого замыкания.
• установить напряжение источника питания такой
величины, при котором в первичной обмотке будет
протекать номинальный ток I1н
Измерения
E= Uk
Uk
I1n
Вычисления
I2n
P
uk
Zk
Rk
Xk
PM
По итогам измерений рассчитать параметры КЗ
трансформатора,
• Сравнить вычисленные данные с ранее
полученными значениями
• 3. Снятие рабочих характеристик
трансформатора
• Рассчитать номинальное сопротивление
трансформатора
• R=U2n/I2n
• Номинальную индуктивность
• L=Xl/ ω ≈R/ω
• Номинальную емкость
• C=1/(ω*Xc) ≈1/(ω*R)
• Заполните таблицу, изменяя значения нагрузки для
установления нужного тока
• По данным постройте графики характеристик U2=f(I2),
cosφ =f(I2), Ƞ=f(I2)
Вид
нагрузки
R
L
C
Измерени I2=
I2=
я
и
0, 05▪I2n 0,1▪I2n
вычислени
я
U2
I2
P2
cosφ
Ƞ
U2
I2
U2
I2
I2=
0,5▪I2n
I2=I2n
I2=
I2=
2▪I2n
5▪I2n
Расчёт параметров трёхфазного двухобмоточный трансформатора
|
Федеральное агентство по образованию (Рособразование) |
||||||
|
Архангельский государственный технический университет Кафедра электротехники и энергетических систем |
||||||
|
(наименование кафедры) |
||||||
|
(фамилия, имя, отчество студента) |
||||||
|
Факультет ПЭ |
КурсIII |
Группа2 |
||||
|
РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА |
||||||
|
По дисциплине «Электротехника» |
||||||
|
На тему Расчёт параметров трёхфазного трансформатора |
||||||
|
(наименование темы) |
||||||
|
Отметка о зачёте ________________ |
||||||
|
(дата) |
||||||
|
Руководитель ст. |
||||||
|
(должность) (подпись) |
(и., о., фамилия) |
|||||
|
___________________ (дата) |
||||||
|
Архангельск |
||||||
|
2007 |
||||||
преподаватель ___________ ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ
ОГЛАВЛЕНИЕ
1 Задание…………………………………………………………………………….4
2 Исходные
данные…………………………………………………………………
.5
3 Определение параметров схемы замещения трансформатора в режиме холостого хода………………………………………………………………………6
4 Определение параметров схемы замещения трансформатора в режиме короткого замыкания………………………………………………………………..9
5 Построение векторной диаграммы……………………………………………..12
6 Построение кривой изменения КПД трансформатора в зависимости от нагрузки…………………………………………………………………………….17
7 Построение внешней нагрузки трансформатора……………………………….19
8 Список используемых источников……………………………………..……….21
1 ЗАДАНИЕ
Дан трёхфазный двухобмоточный трансформатор. Необходимо выполнить следующие расчёты:
1. Определить параметры Т-образной схемы замещения трансформатора.
2. Рассчитать и построить зависимость
коэффициента полезного действия от нагрузки при
значениях коэффициента нагрузки кнг, равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 и
1,25 от номинального вторичного тока I2н.
Определить максимальное значение кпд.
3. Построить внешние характеристики трансформатора для значений тока, равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 и 1,25 от величины номинального вторичного тока I2н.
Примечание: при определении параметров трёхфазного трансформатора и построении векторных диаграмм расчёт ведётся на одну фазу.
2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Вариант №41
Таблица 1-Исходные данные
|
№ п/п |
Мощность, кВА |
Напряжение обмотки, кВ |
Потери, кВт |
Схема и нруппа соединения |
Напряжение короткого замыкания, % |
Ток холостого хода, % |
cos(j2) при нагрузке |
||||
|
ВН |
НН |
холостого хода |
короткого замыкания |
активной |
индуктивной |
емкостной |
|||||
|
41 |
250 |
10 |
0,23 |
1,05 |
3. |
∆/Y-II |
5,5 |
4,3 |
1 |
0,42 |
0,82 |
53 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА В РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА
Для определения параметров схемы замещения трансформатора необходимо рассчитать:
а) номинальный ток первичной обмотки трансформатора:
, (3.1)
где — мощность трансформатора, кВА;
— линейное напряжение первичной обмотки, кВ;
А.
б) фазный ток первичной обмотки трансформатора:
,
(3.
2)
где — номинальный ток первичной обмотки трансформатора, А;
А.
в) фазное напряжение первичной обмотки:
, (3.3)
где - линейное напряжение первичной обмотки, кВ;
.
г) фазный ток холостого хода трансформатора:
, (3.4)
где — фазный ток первичной обмотки трансформатора, А;
— ток холостого хода, %;
А
д) мощность потерь холостого хода на фазу:
, (3.5)
где - потери холостого хода, кВт;
m — число фаз первичной обмотки трансформатора;
.кВт е) полное сопротивление ветви намагничивания схемы замещения трансформатора при холостом ходе:
, (3.
6)
где — фазное напряжение первичной обмотки,кВ;
— фазный ток холостого хода трансформатора, А;
.кОм ж) активное сопротивление ветви намагничивания:
, (3.7)
где — мощность потерь холостого хода на фазу, кВт;
— фазный ток холостого хода трансформатора, А;
.кОм з) реактивное сопротивление цепи намагничивания:
, (3.8)
где — полное сопротивление трансформатора при холостом ходе, кОм;
— активное сопротивление ветви намагничивания, кОм;
.кОм и) фазный коэффициент трансформации трансформатора:
, (3.9)
где — фазное напряжение первичной обмотки, кВ;
— фазное напряжение вторичной обмотки, кВ;
.
к) линейный коэффициент трансформации трансформатора:
, (3.10)
где - линейное напряжение первичной обмотки, кВ;
— линейное напряжение вторичной обмотки, кВ;
.
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА В РЕЖИМЕ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
В опыте короткого замыкания вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко, а подводимое к первичной обмотке напряжение подбирается таким образом, чтобы ток обмотки трансформатора был равен номинальному. Схема замещения трансформатора в режиме короткого замыкания представлена на рис. 1.
Рисунок 1-Схема замещения трансформатора в режиме короткого замыкания
Здесь суммарное значение
активных сопротивлений обозначают и называют активным сопротивлением
короткого замыкания, а — индуктивным
сопротивлением короткого замыкания .
Для определения параметров схемы замещения трансформатора необходимо рассчитать:
а) фазное напряжение первичной обмотки :
, (4.1)
где - линейное напряжение первичной обмотки, кВ;
.
б) фазное напряжение короткого замыкания:
, (4.2)
где — фазное напряжение первичной обмотки, кВ;
— напряжение короткого замыкания, %;
.
в) полное сопротивление короткого замыкания:
, (4.3)
где — фазное напряжение короткого замыкания, кВ;
— фазный ток короткого замыкания, А:
кОм
где — номинальный ток первичной обмотки трансформатора, А;
(4.
4)
А;
.
г) мощность потерь короткого замыкания на фазу:
, (4.5)
где - потери короткого замыкания, кВт;
— число фаз;
.кВт д) активное сопротивление короткого замыкания:
, (4.6)
где — мощность потерь короткого замыкания на фазу, кВт;
— фазный ток короткого замыкания, А;
.кОм е) индуктивное сопротивление короткого замыкания:
, (4.7)
где — полное сопротивление короткого замыкания, кОм;
— активное сопротивление короткого замыкания, кОм;
.кОм
Обычно принимают схему замещения симметричной, полагая
,
(4.
8)
где — активное сопротивление короткого замыкания, кОм;
.
, (4.9)
где — индуктивное сопротивление короткого замыкания, кОм;
.
, (4.10)
. (4.11)
5 ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНОЙ ДИАГРАММЫ
При построении векторной диаграммы пользуются Т-образной схемой замещения (рис. 2).
Рисунок 2- Т-образная схема замещения
Векторная диаграмма является графическим выражением основных уравнений приведённого трансформатора:
Для построении векторной диаграммы трансформатора необходимо определить:
а) номинальный ток вторичной обмотки трансформатора:
I2н=I2л=,
(5.
1)
где - мощность трансформатора, кВА;
— линейное напряжение вторичной обмотки, кВ;
I2н=I2л=.
б) фазный ток вторичной обмотки трансформатора:
I2ф=I2н, (5.2)
где I2н — номинальный ток вторичной обмотки трансформатора, А;
I2ф =.
в) приведённый вторичный ток:
, (5.3)
где — фазный ток вторичной обмотки трансформатора, А;
— коэффициент трансформации трансформатора;
.
г) приведённое вторичное напряжение фазы обмотки:
, (5.4)
где — фазное напряжение вторичной обмотки, кВ;
— коэффициент трансформации трансформатора;
=0,133·43,478=5,783кВ.
д) угол магнитных потерь:
, (5.5)
где — активное сопротивление ветви намагничивания, кОм;
— реактивное сопротивление цепи намагничивания, кОм;
°.
Таблица 3- Данные для построения векторной диаграммы
|
I2 |
K |
B |
I1 A |
r1 |
x1 |
I1r1 |
I1x1 |
||||||||
|
A |
град |
Ом |
B |
||||||||||||
|
627,573 |
14,434 |
43,478 |
5783 |
5,608 |
14,434 |
2,8 |
2,8 |
10,5 |
10,5 |
40,415 |
151,557 |
40,415 |
151,557 |
||
6 Построение кривой изменения
к.
п.д. трансформатора в зависимости от нагрузки
Коэффициент полезного действия трансформатора при любой нагрузке определяют по формуле
, где – полная мощность трансформатора, кВ×А;
– полная мощность потерь холостого хода при номинальном напряжении, Вт;
– мощность потерь короткого замыкания, Вт.
К.п.д. трансформатора рассчитываем для значений коэффициента нагрузки , равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,00; 1,25 от номинального вторичного тока . Значение берем из приложения. результаты расчета сводим в таблицу 2:
Таблица 4-Таблица результатов
|
kнг |
cosj2=1 |
cosj2=0,46 |
cosj2=0,66 |
|
0,25 |
0,980104 |
0,9538951 |
0,97584196 |
|
0,5 |
0,984834 |
0,9646302 |
0,98156572 |
|
0,75 |
0,984155 |
0,9630819 |
0,98074393 |
|
1 |
0,982125 |
0,9584665 |
0,97828681 |
|
1,25 |
0,979566 |
0,9526834 |
0,97519207 |
и строим графики:
Рисунок 9.
График
зависимости .
Рисунок 10. График зависимости .
Рисунок 11. График зависимости .
7 ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРА
Внешнюю характеристику трансформатора получают как арифметическую разность между вторичным напряжением при холостом ходе и изменением вторичного напряжения . Поскольку изменение напряжения при нагрузке трансформатора зависит от величины тока нагрузки, напряжения короткого замыкания и характера нагрузки, внешние характеристики неодинаковы при разных характерах нагрузки.
, где (7.1)
–активная составляющая напряжение короткого замыкания при номинальном токе,
В;
(7.
2)
– реактивная составляющая напряжение короткого замыкания при номинальном токе,
В;
В. (7.3)
В;
, (7.4)
где
. (7.5)
Знак «плюс» ставится при активно-емкостной нагрузке, «минус» – при активной и активно-индуктивной нагрузке.
Таблица 5-
|
kнг |
Опр-е величины |
cosj2=1 |
cosj2=0,62 |
cosj2=0,92 |
|
1 |
DU% |
1,4 |
4,9687284 |
2,8905044 |
|
1 |
DU |
0,080864 |
0,28699375 |
0,16695553 |
|
1 |
U’2 |
5,695136 |
5,48900625 |
5,94295553 |
|
0 |
DU% |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
U’2 |
5,776 |
5,776 |
5,776 |
Рисунок
12.
График зависимости
При активно-индуктивной нагрузке () напряжение снижается с ростом тока
|
При этом вторичная обмотка находится поверх первичной. Учтём, что суммарное поперечное сечение обеих катушек должно умещаться в окне 17х47 мм.
Определим размеры сечения. Высота сечения:
Ширина сечения:
Ширина катушки первичной обмотки с учётом сердечника (26 мм) и зазора между сердечником и катушкой (0,5 мм):
Длина катушки первичной обмотки с учётом сердечника (38,5 мм) и зазора между сердечником и катушкой (0,5 мм):
Итоговый размер параллелепипеда под первичную обмотку с учётом размера сердечника составит: 36 х 48,5 х 46 мм. Создадим параллелепипед данных размеров вокруг сердечника (рисунок п.3.3а).
1.
Значения для других величин индукции предлагается находить по формулам [1]:
Исследования по расчету параметров трансформатора с использованием современных информационных технологий
Аннотация
За многие годы преподавания электрических машин, теории электротехники и анализа энергосистем я обнаружил, что учащимся трудно научиться рассчитывать параметры трансформатора. Им еще труднее понять причину уменьшения мощности короткого замыкания трехобмоточного трансформатора, имеющего разную мощность в каждой обмотке. Однако расчет параметров трансформатора по-прежнему очень важен для студентов, изучающих электричество, в учебе и будущей работе.На основе расчета параметров двухобмоточного трансформатора в статье анализируется регулировка мощности короткого замыкания трехобмоточного трансформатора в предположении, что параметры трансформатора остаются постоянными при изменении условий испытаний. Практика обучения показывает, что этот метод обучения очень помогает учащимся понять и усвоить расчет параметров трансформаторов.
Ключевые слова
Расчет параметров трансформатора Регулировка мощности короткого замыканияЭто предварительный просмотр содержимого подписки,
войдите в, чтобы проверить доступ.
Предварительный просмотр
Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.
Ссылки
1.
Чжан, Г., Го, К .: Электромеханика. Chongqing University Press, Китай (2006)
Google Scholar2.
Ву, X., Xiong, Y .: Электротехника. Huazhong University of Science and Technology Press, Китай (2005)
Google Scholar3.
He, Y., Wen, Z .: Анализ электроэнергетической системы.Huazhong University of Science and Technology Press, Китай (2002)
Google Scholar4.
Лю, Д .: Электротехника. Wuhan Polytechnic University Press, Китай (2001)
Google Scholar
Информация об авторских правах
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011
Авторы и филиалы
- Zhan Zhang
- CaiXia Gao
- YuMei Wang
Эквивалентная схема трансформатора | электрическаялегкость.com
В практичном трансформере —(a) Некоторый поток утечки присутствует как на первичной, так и на вторичной стороне. Эта утечка приводит к возникновению реактивных сопротивлений утечки с обеих сторон, которые обозначаются как X 1 и X 2 соответственно.
(b) И первичная, и вторичная обмотки обладают сопротивлением, обозначенным как R 1 и R 2 соответственно. Эти сопротивления вызывают падение напряжения: I 1 R 1 и I 2 R 2 , а также потери в меди I 1 2 R 1 и I 2 2 R 2 .
(c) Проницаемость сердечника не может быть бесконечной, поэтому необходим некоторый ток намагничивания. Взаимный поток также вызывает потери в сердечнике в железных частях трансформатора.
Нам необходимо учесть все вышеперечисленное, чтобы вывести эквивалентную схему трансформатора .
Эквивалентная схема трансформатора Сопротивления и реактивные сопротивления трансформатора, которые описаны выше, можно представить отдельно от обмоток (как показано на рисунке ниже). Следовательно, функция обмоток в дальнейшем будет только преобразовывать напряжение.
Ток холостого хода I 0 делится на чистую индуктивность X 0 (с учетом компонентов намагничивания I μ ) и неиндукционное сопротивление R 0 (с учетом рабочего компонента I w ), которые соединены параллельно через Главная. Значение E 1 может быть получено путем вычитания I 1 Z 1 из V 1 . Значение R 0 и X 0 можно рассчитать как: R 0 = E 1 / I w и X 0 = E 1 / I μ .
Но использование этой эквивалентной схемы не упрощает вычислений. Чтобы упростить вычисления, предпочтительно передавать ток, напряжение и полное сопротивление либо на первичную, либо на вторичную стороны. В этом случае придется работать только с одной обмоткой, что удобнее.
Из коэффициента трансформации напряжения видно, что
E 1 / E 2 = N 1 / N 2 = K
Теперь давайте отнесем параметры вторичной стороны к первичной.
Z 2 может называться первичным как Z 2 ‘
, где Z 2 ‘ = (N 1 / N 2 ) 2 Z 2 = K 2 Z 2 . ………… где K = N 1 / N 2 .
, то есть R 2 ‘+ jX 2 ‘ = K 2 (R 2 + jX 2 )
приравнивание действительной и мнимой частей,
R 2 ‘= K 2 R 2 и X 2 ‘= K 2 X 2 .
А В 2 ‘= КВ 2
На следующем рисунке показана эквивалентная схема трансформатора с вторичными параметрами относительно первичной .
Теперь, когда значения сопротивления обмотки и реактивного сопротивления утечки настолько малы, что V 1 и E 1 можно считать равными. Следовательно, возбуждающий ток, потребляемый параллельной комбинацией R 0 и X 0 , не повлияет существенно, если мы переместим его на входные клеммы, как показано на рисунке ниже.
Теперь пусть R 1 + R 2 ‘= R’eq и X 1 + X 2 ‘ = X’eq
Тогда эквивалентная схема трансформатора станет такой, как показано на рисунке ниже
.
Примерная схема замещения трансформатора
Если рассчитывается только регулировка напряжения, то можно пренебречь даже всей ветвью возбуждения (параллельная комбинация R0 и X0). Тогда эквивалентная схема станет такой, как показано на рисунке ниже.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА С УЧЕТОМ НАСЫЩЕНИЯ СЕРДЦА МОДЕЛИ ТРАНСФОРМАТОРА MATLAB-SIMULINK — DOAJ
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА С УЧЕТОМ НАСЫЩЕНИЯ СЕРДЦА МОДЕЛИ ТРАНСФОРМАТОРА MATLAB-SIMULINK — DOAJАннотация
Читать онлайн
В данной статье описан расчет параметров для модели трехфазного двухобмоточного силового трансформатора, взятой из библиотеки SimPowerSystems, которая является частью среды MatLab-Simulink.Представленная методика основана на использовании данных паспортной таблички силового трансформатора. Особое внимание уделяется расчету параметров кривой намагничивания силового трансформатора. Методика расчета параметров модели трехфазного двухобмоточного силового трансформатора с учетом нелинейности кривой намагничивания в русскоязычных и англоязычных источниках не представлена. Демонстрационные модели силовых трансформаторов, описанные в руководстве пользователя SimPowerSystems, уже имеют расчетные параметры, но без привязки к источникам их определения.Силовой трансформатор является нелинейным элементом энергосистемы, поэтому для анализа его характеристик в различных режимах работы необходимо иметь параметры кривой намагничивания. Особый интерес представляет анализ процесса при включении силового трансформатора без нагрузки. Этот режим сопровождается пусковым током на стороне питания силового трансформатора, который в несколько раз превышает номинальный ток трансформатора. Резкое увеличение тока намагничивания объясняется насыщением магнитопровода.Поэтому учет намагниченности при моделировании включения трансформатора без нагрузки является обязательным требованием. Авторы статьи пытаются изложить все расчетные формулы в более удобной форме и обосновать расчет параметров нелинейных намагничивающих характеристик силового трансформатора. Осциллограммы пускового тока, полученные в ходе имитационного эксперимента, подтвердили адекватность рассчитанных параметров модели.
Ключевые слова
Опубликовано в
Известия Высших Учебных Заведений и Энергетических об Единственный СНГ.Энергетика- ISSN
- 1029-7448 (Печать)
- 2414-0341 (онлайн)
- Издатель
- Белорусский национальный технический университет
- Страна издателя
- Беларусь
- Субъектов LCC
- Технология: Гидротехника
- Технология: Машиностроение (Общие).Гражданское строительство (общее)
- Веб-сайт
- http://energy.bntu.by/
О журнале
QR-код WeChat
консультантов по электротехнике | Процентное сопротивление | Трансформеры
Сопротивление трансформатора в процентах является измеренным значением. проштамповано на паспортной табличке и фактически является измерением напряжения.Это проверенное значение, которое производители делают для силовых распределительных трансформаторов и используется при расчете тока короткого замыкания. Это важно для координация устройств защиты от сверхтоков (OCPD), анализ короткого замыкания, гармонический анализ и исследования вспышки дуги.
Импеданс в процентах — это процент от номинального напряжения, необходимого для протекания номинального тока, когда вторичные обмотки закорачиваются при номинальном отводе напряжения и частоте.
Щелкните изображение, чтобы увидеть паспортную табличку.
Пример процентного сопротивления
Если трансформатор имеет импеданс 6,33%, ему потребуется 6,33% входного первичного напряжения, чтобы вызвать 100% номинального тока на вторичные обмотки при возникновении наихудшего отказа. В электрических распределительных системах наихудший случай неисправности возникает, когда металл с низким сопротивлением стержень замыкает линии и называется разломом с болтовым креплением.
Теперь, если на первичный вход подается 100% напряжения, то примерно 100/6.33 = 15,8x номинальный ток будет течь во вторичной обмотке. обмотка при худшем случае неисправности. Это максимальный ток короткого замыкания, который может быть в вашей системе.
Тестирование процентного сопротивления
При наихудшем случае неисправности вторичные выводы трансформатора скреплены болтами, а на самом деле скреплены медными шинами. с амперметром, установленным последовательно.
Очень осторожно, напряжение на первичных линиях повышают до тех пор, пока не будет достигнут вторичный ток полной нагрузки.
Например, этот трансформатор 2500 кВА, 12,47 кВ на 600/347 В, показанный на фотографии:
Когда вторичный ток достигает 2406А, на первичной обмотке снимается напряжение, чтобы увидеть, какое входное напряжение требуется для достижения этого значения. номинальный ток полной нагрузки на вторичной обмотке. В этом случае техник прочитал бы 789,35 В.
Выполнение простого расчета:
Важное примечание для инженеров-электриков:
Всегда считывайте измеренный% импеданса с паспортной таблички, а не из таблицы данных.На этом трансформатор в Эдмонтоне, Альберта, на паспортной табличке указано 6,33, в то время как в сопроводительной литературе указано только 6%. Разница была небольшая, но точность важна по электрическим оценкам.
Типичные значения импеданса в процентах
Как инженеры-консультанты по электрике, это типичные уровни импеданса, которые мы видел на трансформаторах.
Размер трансформатора (кВА) | Типичные значения% Z |
|---|---|
| 0–150 | Менее 4% |
| 151-300 | 4% |
| 301-600 | 5% |
| 601-2500 | 6% |
| 2501-5000 | 6.5% |
| 5001-7500 | 7,5% |
| 7501-10000 | 8,5% |
| Более 10 кВА | 9,5% |
Простой неразрушающий тест импеданса трансформатора в процентах дает точные показания для расчета неисправностей.
Улучшенный метод расчета широкополосных параметров трансформатора на основе FEM
[1] Чжан Чжунюань, Чжао Цзиншэн, Гэ Синь, Чен Тао.Пассивные высокочастотные методы макромоделирования трансформаторных устройств [J]. Электроэнергетика и инженерия, 2012, 28 (8): 36-42.
[2] GAO Jun, GAO Shuguo, LIU Haifeng.Исследование высокочастотной модели и ее решения во временной области обмотки трансформатора [J]. Трансформатор, 2009, 46 (12): 37-40.
[3] Рино Лучич, Ивица Юрич-Гргич.Анализ методом конечных элементов во временной области многопроводной линии передачи [J]. Европейские транзакции в области электроэнергетики, 2010 г., 20: 822-832.
DOI: 10.1002 / etep.366
[4] Роберто Б.Армента, Костас Д. Саррис. Введение неоднородных сеток в решение FDTD для уравнений линии передачи путем перенормировки параметров на единицу длины [J]. IEEE Transactions по электромагнитной совместимости, 2009, 51 (3), 818-824.
DOI: 10.1109 / temc.2009.2019763
[5] Франсиско де Леон, Адем Сернльен.Модель сокращенного порядка для переходных процессов трансформатора [J]. IEEE Transactions on Power Delivery. 1992, 7 (1): 361-369.
DOI: 10.1109 / 61.108930
[6] Ван Занджи.Моделирование очень быстрых переходных процессов в обмотке трансформатора [J]. Труды CSEE, 1996, 16 (5): 299-305.
[7] ZHANG Xile, LIANG Guishu, DONG Huaying и др.Моделирование для моделирования очень быстрых переходных процессов в обмотках трансформатора [J]. Труды Китайского электротехнического общества. 2007, 22 (3): 55-59.
[8] С.Р. Пол. Анализ многожильных линий передачи. Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья, 1994: 65-73.
[9] C.Р. Пол. Разделение уравнений многопроводной линии передачи [J]. IEEE Transcation on Microwave Theory and Techniques, 1996, V44 (8): 1429-1440.
DOI: 10.1109 / 22.536026
[10] Гуйшу Лян, Хайфэн Сунь, Силе Чжан.Study on Parameters Calculation and Order Reduction of Transformer Model ,. ICPST, pp.486-490. (2004).
DOI: 10.1109/icpst.2004.1460043
[11] Guishu Liang, Haifeng Sun, Xile Zhang, Xiang Cui.Моделирование обмоток трансформатора при очень быстрых переходных перенапряжениях [J]. IEEE Transactions по электромагнитной совместимости, 2006, 48 (4), 621-627.
DOI: 10.1109 / temc.2006.884537
Расчет размера параметра модели Bert / Transformer
Некоторое время назад я внимательно изучил статью Берта: «BERT: предварительная подготовка глубоких двунаправленных преобразователей для понимания языка».Я обнаружил, что практическая сетевая структура Bert — это трансформатор, поэтому внимательно прочитал «Все внимание — это все, что вам нужно». Имейте общее представление о Берте и Трансформере. Но одна из них давно меня беспокоит, то есть размер параметра базовой модели Берта составляет 110M, а модель Large — 340M. Раньше я этого не понимал. Я знаю, что недавно был проведен глубокий анализ исходного кода Transformer. Постепенно я научился расчету этого параметра.
- Структура модели Берта:
- Так как же рассчитываются эти два параметра?
Базовая модель
(1) Первое: параметры вектора слова (встраивание)
Посмотрите исходный код:
класс BertEmbeddings (nn.Модуль):
"" "Создайте вложения из вложений word, position и token_type.
"" "
def __init __ (self, config):
super (BertEmbeddings, сам) .__ init __ ()
self.word_embeddings = nn.Embedding (config.vocab_size, config.hidden_size)
self.position_embeddings = nn.Embedding (config.max_position_embeddings, config.hidden_size)
self.token_type_embeddings = nn.Embedding (config.type_vocab_size, config.hidden_size)
Из кода видно, что вектор слов включает три части кодировки: параметры вектора слова, параметры вектора положения, параметры типа предложения (Берт использовал 2 предложения, 0 и 1) и, Берт использовал Vocab_size = 32000, hidden_size = 768, max_position_embeddings = 512, token_type_embeddings = 2.Это очень очевидно, параметр встраивания = (32000 + 512 + 2) * 768
(2) Второй: параметр нескольких головок (внимание нескольких головок)
Это можно увидеть непосредственно, посмотрев на структуру трансформатора в разделе «Внимание — это все, что вам нужно»
- Структура преобразователя:
Из структуры мы можем видеть, что Q, K и V — это три вектора слов предложения, которые мы вводим. Из предыдущего векторного анализа слов мы видим, что размер выходного вектора находится в диапазоне от len -> len x hidden_size, что составляет len x 768.Если это внимание к себе, Q = K = V, если это обычное внимание, Q! = K = V. Однако, независимо от того, используете ли вы самовнимание или обычное внимание, расчет параметров не влияет. Поскольку, когда вводится головка с одной головкой, на векторах QKV выполняются различные линейные преобразования, и вводятся три параметра: W1, W2 и W3. Размеры такие: 768 х 64. Почему 64? Как видно из рисунка ниже,
Размеры Wi: dmodel x dk | dv | dq
А: dk | dv | dq = dmodle / h, где h — количество головок, и размер модели dmodel, то есть h = 12, dmodle = 768;
Итак: dk | dv | dq = 768/12 = 64
Получите: Размеры W1, W2, W3 равны 768 x 64
Тогда параметры одиночной головки: 768 * 768/12 * 3
и количество заголовков h = 12
Параметры мультиголов: 768 * 768/12 * 3 * 12
После объединения 12 голов выполняется линейное преобразование.Используется параметр Wo, размер 768 * 768
Затем последний параметр мультиголов: 768 * 768/12 * 3 * 12 + 768 * 768
(3) Параметры полностью связанного слоя (FeedForward)
Почему вы переходите непосредственно на полностью связанный слой? Нет ли слоя Add & Norm? Поскольку этот слой является остатком и нормализацией, параметры не используются.
Давайте проанализируем из бумаги:
Выше приведена формула для полносвязного слоя в бумаге.Используются два параметра W1 и W2. Bert следует обычной настройке размера полностью подключенного слоя, которая составляет 4 * dmodle, что составляет 3072, поэтому W1, W2 имеют размер 768 * 3072, 2 — 2 * 768 * 3072.
Кодировщик Base Bert использует 12 слоев, поэтому окончательный размер параметра:
Параметр вектора слова + 12 * (параметр Multi-Heads + параметр полностью подключенного слоя) = (32000 + 512 + 2) * 768 + 12 * (768 * 768/12 * 3 * 12 + 768 * 768 + 768 * 3072 * 2) = 109 905 408 = 110M
Расчет большой такой же.Здесь нет введения.
Расчет импеданса на единицу и базы
Расчет единичного и базового импеданса Веб-страница не работает, так как JavaScript не включен. Скорее всего, вы просматриваете с помощью веб-сайта Dropbox или другой ограниченной среды браузера.Следующие ниже калькуляторы вычисляют различные базовые и единичные величины, обычно используемые инженерами энергосистем в системе анализа на единицу.
Calculator-1
Известные переменные: Базовая трехфазная мощность, базовое линейное напряжение
Формулы и переменные
Изменение базовой формулы
Расчет конденсаторов на единицу
000 9000
Где:
| Z BASE = Базовое сопротивление |
| KV LL = Базовое напряжение (Киловольт между фазами) |
| МВА 3Ф = Базовая мощность |
| Z PU = Импеданс на единицу |
| Z PU ДАННЫЙ = Указанный на единицу импеданс |
| Z = Импеданс элемента схемы (т.е.е. Конденсатор, реактор, трансформатор, кабель и т. Д.) |
| X C = Импеданс блока конденсаторов (Ом) |
| X C-PU = Импеданс блока конденсаторов на единицу |
| MVAR 3ɸ = Мощность трехфазного блока конденсаторов |
| X «= субпереходное реактивное сопротивление двигателя |
| LRM = множитель заторможенного ротора |
Предпосылки
Система расчета на единицу — это метод, с помощью которого системные импедансы и величины нормализуются по разным уровням напряжения к общей базе.Устранение влияния переменных напряжений упрощает необходимые расчеты.
Чтобы использовать метод на единицу, мы нормализуем все системные импедансы (и проводимости) в рассматриваемой сети к общей базе. Эти нормированные импедансы называются импедансами на единицу. Любой импеданс на единицу будет иметь одинаковое значение как на первичной, так и на вторичной обмотке трансформатора и не зависит от уровня напряжения.
Сеть с импедансом на единицу может быть затем решена с помощью стандартного сетевого анализа.
Существует четыре основных величины: базовая МВА, базовая КВ, базовое сопротивление и базовый ампер. Когда назначены любые два из четырех, можно вывести два других. Обычной практикой является присвоение базовых значений исследования MVA и KV. Затем вычисляются базовые амперы и базовые сопротивления для каждого из уровней напряжения в системе. Назначенный MVA может быть рейтингом MVA одного из преобладающих элементов системного оборудования или более удобным числом, например 10 МВА или 100 МВА. Выбор последнего имеет некоторое преимущество общности, когда проводится много исследований, в то время как первый выбор означает, что импеданс или реактивное сопротивление по крайней мере одного значимого компонента не нужно будет преобразовывать в новую базу.Номинальные линейные системные напряжения обычно используются в качестве базовых напряжений, а трехфазное питание используется в качестве базового питания.