Nonlinear modeling of traction transformer with coiled iron core for dynamic simulation

• Autorzy: Wilk A.

Warianty tytułu

PL

Nieliniowe modelowanie transformatora trakcyjnego z żelaznym rdzeniem zwijanym do dynamicznych symulacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents development of an equivalent circuit model of a traction transformer with coiled iron core intended for studies of transformer behavior in a traction drive system. The model accounts for the nonlinear B-H characteristic and anisotropic properties of the coiled core. Derivation of the model is based on the Lagrange’s energy method. Each winding is modeled by a lumped conservative element described by its corresponding nonlinear state function and a lumped linear dissipative element characterized by its resistance. Discrete values of state functions of magnetic conservative elements were obtained by finite element computations. Custom build Reduced Scale Traction Transformer (RSTT) was used for experiments and verification of its circuit mathematical model. Results of measurements and simulations were compared to verify the model. The comparisons showed good agreement between simulation and experimental results.

PL

W artykule przedstawiono model obwodowy transformatora trakcyjnego z rdzeniem zwijanym przeznaczonego do badań trakcyjnego układu napędowego. Model zakłada nieliniowość charakterystyki B-H oraz anizotropowe właściwości rdzenia zwijanego. Model został wyprowadzony w oparciu o metodę energetyczną Lagrange�fa. Model obwodowy jest reprezentowany przez układ nieliniowych elementów zachowawczych i dyssypatywnych. Dyskretne wartości funkcji stanu elementow magnetycznych otrzymano z symulacji polowej. Zbudowany od podstaw transformator trakcyjny o zredukowanej skali został użyty jako obiekt modelowania i weryfikacji modelu matematycznego. Wyniki pomiarow i symulacji obwodowej porownano w celu weryfikacji modelu. Porownanie wykazało dobrą zgodność wyników symulacji i eksperymentów.

Słowa kluczowe

EN

traction transformer; nonlinear model; coiled core

PL

transformator trakcyjny; model nieliniowy; rdzeń zwijany

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2009
• Tom: Nr 26
• Strony: 125--128
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Wilk A.

• Politechnika Gdańska, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel: [phone], fax: [phone],

Bibliografia

• 1. Jones M.A., Moses A.J.: Comparison of the localized power loss and flux distribution in the butt and lap and mitred overlap corner configurations, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 10, No. 2, June 1974, pp. 321-326.
• 2. Kefalas T.D., Georgilakis P.S., Kladas A.G. Souflaris A.T., Paparigas D.G.: Multiple grade laminations wound core: A novel technique for transformer iron loss minimization using simulated annealing with restarts and anisotropy model, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 44, No. 6, June 2008, pp. 1082-1085.
• 3. Mohammed O.A., Liu Z., Liu S., Abed N.Y.: Finiteelement- based nonlinear physical model of iron-core transformers for dynamic simulations, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 42, N0. 4, April 2006, pp. 1027-1030.
• 4. Enokizono M., Rokada T., Nakamura K.: Flux distribution in a wound core of of a single-phase transformer, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 160, July 1996, pp. 61-62.
• 5. Loizos G., Kefalas A.K., Souflaris T., Paparigas D.: Flux distribution in single phase, Si-Fe, wound transformer cores, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 320, 20 Oct. 2008, pp. e874-e877.
• 6. Zurek S., Al-Naemi F., Moses A.J.: Finie-element modeling and measurements of flux and eddy current distribution in toroidal cores wound from electrical steel, IEEE Transactons on Magnetics, Vol. 44, No. 6, June 2008, pp. 902-905.
• 7. Kefalas T.D., Kladas A.G.: Robust numerical analysis of wound core distribution transformers, 18th International Conference on Electrical Machines ICEM2008, 6-7 Sept. 2008, Vilamoura (Portugal), pp. 1-6, Paper ID 1425.
• 8. Sobczyk T.: Metodyczne aspekty modelowania matematycznego maszyn indukcyjnych, Warszawa WNT 2004, s. 38-66, ISBN 83-204-2886-6.
• 9. Wilk A., Nieznanski J., Moson I., Dobrowolski P., Kostro G.: Nonlinear equivalent circuit model of a traction transformer for winding internal fault diagnostic purposes, 18th International Conference on Electrical Machines ICEM2008, 6-7 Sept. 2008, Vilamoura (Portugal), pp. 1-6, Paper ID 1207