Badanie wpływu indukcji remanencji na stan przejściowy jednofazowego układu transformatorowego

• Autorzy: Wilk A. , Michna M.

Warianty tytułu

EN

Investigation of the Remanent Magnetization Influence on the Transient States of the Single-Phase Transformer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W referacie przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i symulacyjnych wpływu indukcji remanencji w rdzeniu transformatora jednofazowego na jego stan przejściowy przy jego pracy jałowej. Badany obiekt jest układem transformatorowym o dwóch uzwojeniach nawiniętych na zwijanym z blachy anizotropowej rdzeniu w kształcie toroidu. Doświadczenia eksperymentalne polegały na rozładowywaniu kondensatora przez uzwojenie strony pierwotnej przy kilku różnych wartościach początkowego magnetycznego strumienia szczątkowego w rdzeniu. Zastosowanie kondensatora jako źródła energii zapewniło stosunkowo dużą powtarzalność stanów przejściowych niezależną od chwili włączenia i zjawisk na stykach łącznika. W referacie przedstawiono także model obwodowy badanego układu transformatorowego z uwzględnieniem histerezy magnetycznej. Model ten jest w stanie symulować stany przejściowe i ustalone badanego układu przy uwzględnieniu wartości i znaku początkowego strumienia szczątkowego w rdzeniu. Do symulacji zjawiska histerezy zaimplementowano model histerezy Preisacha ze sprzężeniem zwrotnym. Uzyskano stosunkowo dobrą zgodność pomiędzy wynikami symulacji i eksperymentu. Wyprowadzone wnioski wskazują na istotny wpływ indukcji remanencji na wartość prądu udarowego. Wykazano także przydatność zastosowanej metodyki modelowania obwodowych układów transformatorowych do symulacji stanów przejściowych z uwzględnieniem histerezy magnetycznej oraz strumienia szczątkowego.

EN

This paper presents the results of the experimental and simulation investigation concerning the influence of remanence in the core of a single-phase transformer at the no-load transient state. The tested transformer is a special laboratory transformer system comprising two windings and the toroidal core made of the anisotropic ribbon of steel. Experimental studies consisted of the discharge of the capacitor through the primary winding at several different values of the residual magnetic flux. The use of a capacitor as a Power source has provided a relatively high repeatability of the measured transient states independent of the moment of switching and the phenomena at the terminals of the connector. The paper presents a model of the transformer test system taking into account the magnetic hysteresis phenomenon. The model was used to simulate the transient and steady state of the test system taking into account the value and the sign of the remanence in the toroidal core. The Preisacha model with feedback was used to magnetic hysteresis modelling. The results of the simulation investigation were found in very fair agreement with the experimental results. It was concluded that the induction of remanence has a significant impact on the value of the surze current. This indicates the usefulness of the applied circuit modeling methodology for the simulation of the transformer systems transient state taking into account the magnetic hysteresis and the remanence.

Słowa kluczowe

PL

transformator jednofazowy; stan przejściowy; histereza magnetyczna; indukcja remanencji

EN

single-phase transformer; transient states; magnetic hysteresis; remanent magnetization

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 3(100), cz. 1
• Strony: 199--205
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Wilk A.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki

autor

Michna M.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki

Bibliografia

• [1] Ling P.C.Y., Basak A.: Investigation of magnetizing inrush current in a single-phase transformer. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 24, No. 6, November 1988, pp. 3217-3222.
• [2] Teape J.W., R.D. Slater., Simpson R.R.S., Wood W.S.: Hysteresis effects in transformers, including ferroresonance. Proceedings of IEE, Vol. 123, No. 2, February 1976, pp. 153-158.
• [3] Lin C.E., Cheng C.L., Huang C.L., Yeh J.C.: Investigation of magnetizing inrush current In transformers. Part I – Numerical simulation. IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 8, No. 1, January 1993, pp. 246-253.
• [4] Jezierski E. Transformatory. Podstawy Teoretyczne. WNT 1965.
• [4] Brunke J.H., Frölich K.J.: Eliminations of transformer inrush currents by controlled switching - Part II: Application and performance considerations. IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 16, No. 2, April 2001, pp. 281-285.
• [5] Abdulsalam S.G., Xu W.: A sequential chase energization method for transformer inrush current reduction – Transient performance and practical considerations. IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 22, No. 1, January 2007, pp. 208-216.
• [6] Tellinen J.: A simple scalar model for magnetic hysteresis. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 34, No. 4, July 1998, pp. 2200-2206.
• [7] Faiz J., Saffari S.: Inrush current modeling in a single-phase transformer. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 46, No. 2, February 2010, pp. 578- 581.
• [8] Moses P.S., Masoum M.A.S., Toliyat H.A. : Dynamic modeling of three-phase asymmetric Power transformers with magnetic hysteresis: No-load and inrush conditions. IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 25, No. 4, December 2010, pp. 1040-1047.
• [9] Jiles D., Atherton D.: Theory of ferromagnetic hysteresis. Journal of Applied Physics, Vol. 55, No. 6, March 1984, pp. 2115-2120.
• [10] Mayergoyz I.D.: Mathematical models of hysteresis and their applications. New-York, Elsevier, 2003.
• [11] Zhu J.G., Hui S.Y.R., Ramsden V.S.: Discrete modelling of magnetic cores including hysteresis eddy current and anomalous losses. IEE Proceedings – A, Vol. 140, No. 4, July 1993, pp. 317-322.
• [12] Adly A.A., Hanafy H.H., Abu-Shady S.E.: Utilizing Preisach models of hysteresis in the computation of three-phase transformer inrush currents. Electric Power System Research, Vol. 65, 2003, pp. 233-238.
• [13] Chandrasena W., McLaren P.G., Annakkage U.D., Jayasinghe R.P., Muthumuni D., Dirks E.: Simulation of hysteresis and eddy current effects in a power transformer. Electric Power Systems Research, Vol. 76, 2006, pp. 634-641.
• [14] Wilk A.: Implementacja modelu histerezy Preisacha ze sprzężeniem zwrotnym do symulacji histerezy magnetycznej rdzenia transformatora zwijanego z blachy. Przegląd Elektrotechniczny, R. 89, Nr 2b, 2013, s. 166-169.
• [15] Sobczyk T.: Metodyczne aspekty modelowania matematycznego maszyn indukcyjnych. WNT, Warszawa, 2004.
• [16] Della Torre E., Vajda F.: Parameter identification of complete-moving-hysteresis model using major loop data. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 30, No. 6, November 1994, pp. 4987-5000.
• [17] Bertotti G.: General properties of power losses in soft ferromagnetic materials. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 24, No. 1, January 1988.
• [18] Zakrzewski K., Kubiak W., Szulakowski J.: Wyznaczanie współczynnika anomalii strat w blachach magnetycznych anizotropowych. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, Nr 48, Wrocław, 2000.
• [19] Wilk A.: Modelowanie obwodowo-polowe transformatorów trakcyjnych w aspekcie diagnostyki opartej na modelu referencyjnym. Seria monografie, nr 128, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2012.