محاسبه تلفات سیم‌پیچی‌های ترانسفورماتور چندسیم‌پیچه کششی با کمک یک روش شبه‌عددی
محورهای موضوعی : electrical and computer engineeringداود عزیزیان 1 * , گئورك قره‌پتيان 2
1 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد ابهر
2 - دانشگاه صنعتي اميرکبير
کلید واژه: ترانسفورماتور چندسیم‌پیچهسیستم کششیمدل‌سازی الکترومغناطیسیتلفات سیم‌پیچی‌هاروش شبه‌عددی,
چکیده مقاله :
امروزه ترانسفورماتورهای چندسیم‌پیچه به صورت قابل ملاحظه‌ای در سیستم‌های قدرت، به‌خصوص صنایع ریلی و کارخانه‌های فولادسازی مورد توجه متخصصان و طراحان شبکه قرار گرفته‌اند. ترانسفورماتورهای چندسیم‌پیچه مورد استفاده در سیستم‌های ریلی (کششی)، دارای ساختار ویژه دوطبقه بوده و از لحاظ حرارتی و مغناطیسی با مشکلات و پیچیدگی‌های بیشتری نسبت به انواع متداول دوسیم‌پیچه مواجه هستند. بنابراین با توجه به اهمیت محاسبه تلفات (حرارت تولیدی) سیم‌پیچی‌ها (به‌عنوان مقدمه محاسبات حرارتی) در این نوع از ترانسفورماتورها، در تحقیق حاضر یک روش شبه‌عددی جهت تحلیل رفتار الکترومغناطیسی ترانسفورماتور چندسیم‌پیچه دوطبقه ارائه شده است. با تلفیق روش اجزای محدود و روش تحلیلی، توزیع تلفات سیم‌پیچی‌ها، مرتبط با جریان‌های فوکو، محاسبه و از مقایسه آن با نتایج آزمایشگاهی، دقت و اعتبار مدل‌سازی تأیید می‌شود. چنانچه نشان داده شده است، روش ارائه‌شده، روشی کارامد جهت مدل‌سازی الکترومغناطیسی و محاسبه تلفات در ترانسفورماتور چندسیم‌پیچه دوطبقه است. در ادامه، تلفات سیم‌پیچی‌های ترانسفورماتور چندسیم‌پیچه دوطبقه با نتایج ترانسفورماتورهای دوسیم‌پیچه سنتی معادل مقایسه شده و نتایج مورد بحث و بررسی قرار گرفته‌اند. در انتها نیز ارتباط تلفات سیم‌پیچی‌های این ترانسفورماتور با فرکانس مطالعه شده است.
Nowadays, multi-winding transformers are widely used in power systems, especially in traction networks and steel producing companies. The multi-winding transformers have special geometry. They encounter with serious problems and difficulties in design procedure in comparison with conventional two-winding transformers. Considering the importance of windings losses (and the generated heat), the current research firstly focuses on thermal calculations in this type of transformers, also introduces a semi-numerical technique for electromagnetic analysis of split-winding traction system transformer. Combining finite element and analytical methods, the windings losses distribution due to eddy currents is calculated and the modeling results are validated using the experimental results. As shown, the introduced semi-numerical method is a powerful technique for electromagnetic modeling and winding losses calculations in split-winding transformers. Also, the winding losses of the split-winding transformer are discussed and compared to the conventional two-winding transformer results. Finally, the relation between the winding losses and frequency is studied in this paper.