תווית תכונות trở kháng סדרה אפס של מותחן יבש עם חיבור ZN

במערכת חשמל תלת-פאזה עם בידוד ניטרלי, טרנספורטר ארת'ינג מספק נקודה ניטרלית מלאכותית, שאפשר לארך אותה באופן מוחלט או באמצעות ריאקטורים/סלילים להפחתת קשתות. החיבור ZNyn11 הוא טיפוסי, שבו כוחות מגנטיים בסדרה אפס של חצי הסיבובים הפנימיים והחיצוניים בעמוד השדה אותו מכפילים זה את זה, מאיזנים זרמי תקלה בסיבובים סדרתיים ומינימים שטף מגנטי ונגד סדרה אפס.

נגד סדרה אפס קריטי: הוא קובע את גודל הזרם התקלתי ואת התפלגותря напряжения между фазой и землей в системах с заземлением через импеданс.

1. תכונות טרנספורטר ארת'ינג מחובר ב-ZN

אם כי ניתן להשתמש בטרנספורטרים מחוברים ב-YNd11, ZNyn11 מועדף (ר' ציור 1). ההבדלים העיקריים:

• YNd11 מתבסס על זרמים מעגליים בדלתא לאיזון, המפחיתים את יכולת הפליטה.

• ZNyn11 משתמש בקופלינג מגנטי בין סיבובים סדרתיים לאיזון זרמי תקלה ללא אובדן יכולת, ולכן הוא יותר נפוץ.

בתקלות חד-פאזיות, בחירת ערך מתאים של אימפדנס ארת'ינג מגביל את זרמי התקלה לפאזה לתוך הזרם המ Abed הפאזה של הטרנספורמר הראשי.

2. ניתוח אימפדנס סדרה אפס של טרנספורטר ארת'ינג מחובר ב-ZN

הפרמטרים הטכניים העיקריים של מודל האנליזה של טרנספורטר הארת'ינג מוצגים בטבלה 1, עם סטייה מקסימלית של אימפדנס סדרה אפס המותרת להיות בתוך ±7.5%.

2.1 חישוב אימפדנס סדרה אפס באמצעות נוסחה אמפירית מסורתית

כפי שמוצג בציור 2 (הצג סיבובי טרנספורטר הארת'ינג), אימפדנס סדרה אפס מוגדר כיחס בין ירידת הנתח באחת מהפאזות לזרם התקלה כאשר זרם התקלה זורם דרך כל שלושת הפאזות בו זמנית. לחישוב, X₀ מתבצע לפי עקרון הנגד של טרנספורמרים כוח דו-סיבובי רגילים (משוואה 1).

בנוסחה, W מייצג את מספר הסיבובים בסיבוב. עבור סיבוב המחובר ב-ZN, W הוא מספר הסיבובים בחצי סיבוב; ∑aR מייצג את שטח השטף השטחי השקול. עבור סיבוב המחובר ב-ZN, זהו שטח השטף השטחי השקול של שני חצאי הסיבובים; ρ הוא מקדם רוגוסקי; H הוא הגובה האינדוקטיבי של הסיבוב.

הצבת הנתונים בטבלה 1 בנוסחה (1) נותנת אימפדנס סדרה אפס של 70.6 Ω.

2.2 ניתוח אימפדנס סדרה אפס באמצעות תוכנה אלקטרומגנטית

השתמשנו בתוכנת Magnet של Infolytica לנתח שדות מגנטיים. נוצר מודל פשוט תלת-ממדי בהתבסס על מאפייני המבנה של המוצר, כפי שמוצג בציור 3. התוכנה משתמשת באלגוריתם פתרון קבוצת T-Ω עם אלמנטים מרובים בשילוב פולינומים אינטרפולציה מסדר ראשון עד שלישי.

ניתוח אלמנטים סופיים (FEA) הוא שיטה חישובית המבוססת על עקרון השונות ואינטרפולציה רשתית. ראשית, היא ממירה את בעיית הגבול לבעיה וריאציונית (כלומר, בעיה של מקסימום או מינימום של פונקציונל) באמצעות עקרון השונות, ואז מדגימה את הבעיה הווריאציונית לבעיה של מקסימום או מינימום של פונקציה רב משתנית רגילה באמצעות אינטרפולציה רשתית, ולבסוף מפחיתה אותה לקבוצת משוואות אלגבריות רב משתניות לפתרון הניחוש המספרי. במהלך האנליזה, הרשויות היו מוגדרות כך: אוויר - 80, ליבה - 30, סיבובים - 15. מפת הרשת של המוצר מפורטת בציור 4.

באלגוריתמים של אלמנטים סופיים, סדר הפולינום קשור לדיוק של פונקציות הצורה בתחום השדה - סדרים גבוהים יותר מתארים טוב יותר את תכונות השדה. עבור המודל הזה, נעשה שימוש בפולינום מסדר שני, עם מקסימום של 20 איטרציות, שגיאת איטרציה של 0.5% ושגיאת גרדיאנט משולבת של 0.01%.

כדי לבדוק את אימפדנס סדרה אפס של טרנספורטר הארת'ינג באמצעות שיטת הקישור בין שדה וمدار: יש להפעיל זרם נומינלי גבוה (27.59 אמפר שיא בתוכנה) בנקודה הניטרלית, לשמור את הצד הנמוך על מצב פתוח ולמדוד את הנתח.

2.3 מדידת אימפדנס סדרה אפס

אימפדנס סדרה אפס נמדד בין טרמינלים קו לטרמינל ניטרלי של טרנספורטר הארת'ינג בתדר נומינלי (כפי שמוצג בציור 5), ונpresso בΩ לכל פאזה. ערכו מחושב כ-3U/I (כאשר U הוא הנתח המבחן ו-I הוא הזרם המבחן). במהלך המדידה, הוזנק זרם נומינלי של 19.5 אמפר לטרמינלים הקו, ונמדד נתח של 443.3 וולט בין טרמינלים הקו לנקודה הניטרלית. האימפדנס הסדרה אפס המחשב היה 68.2 Ω.

2.4 ניתוח השוואתי של הערכים המínhנים, המושמים והמדודים

הפרמטרים הביצועיים העיקריים משווים בטבלה 2. התוצאות מראות שהאימפדנס הסדרה אפס המínhן והמושם של טרנספורטר הארת'ינג קרובים לערכה המדוד, עם סטיות של 3.5% ו-0.88% בהתאמה. תוצאות הסימולציה מהתוכנה האלקטרומגנטית קרובות יותר לערכים המודדים. תוצאות ניתוח השדה המגנטי עוזרות להבין בצורה ברורה את מאפייני הפיזור של השדה המגנטי של המוצר במצב עבודה זה, שניתן להשתמש בהם כדי לשפר את התכנון האלקטרומגנטי והמבנה של המוצר בהתאם למאפייני הפיזור של השדה המגנטי.

תוצאות הסימולציה של השדה המגנטי המתקבלות מהתוכנה האלקטרומגנטית קרובות יותר לערכים המודדים. בעזרת תוצאות ניתוח השדה המגנטי, ניתן להבין בצורה ברורה יותר את מאפייני הפיזור של השדה המגנטי של המוצר במצב עבודה זה, ובכך לבצע תכנון אלקטרומגנטי ומבנה ממוקד של המוצר.

3. סיכום

אימפדנס סדרה אפס הוא פרמטר מפתח של טרנספורטרים ארת'ינג, עם דרישות סטייה קפדניות מצד המשתמשים. כאשר מחשבים עם נוסחאות אמפיריות מסורתיות בהנדסה, נדרש לתקן מקדמים אמפיריים, שמתבססים מאוד על ניסיון המתכננים ולא מבטיח דיוק.

כדי לשפר את הדיוק, המאמר הזה משתמש בתוכנות סימולציה לנתח שדות מגנטיים, משווה עם תוצאות נוסחאות אמפיריות ומאמת באמצעות מבחנים. תוצאות הסימולציה הן מדויקות ויכולים לעמוד בדרישות ההנדסיות.