عنوان پایان‌نامه
مدلسازی جریان هجومی ترانسفورماتور به کمک یک مدل هیسترزیس کامل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 42659;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1617
- تاریخ دفاع
- ۰۷ مهر ۱۳۸۸
- دانشجو
- سعید صفاری بیدهندی
- استاد راهنما
- جواد فیض
- چکیده
- چکیده در این پایان نامه جریان هجومی ترانسفورماتورها مورد مطالعه و مدلسازی قرار گرفته است که در آن هیسترزیس، اشباع، تلفات هسته مغناطیسی و همچنین مقاومت و اندوکتانس سری ترانسفورماتور لحاظ شده اند. در فصل اول به مطالعه این جریان پرداخته شده و عوامل مؤثر بر آن و روشهای مدلسازی آن مورد بحث قرار گرفته است. از آنجا که در مدلسازی جریان هجومی، مدل مناسبی برای حالت گذرای ترانسفورماتور لازم است، فصل دوم به بررسی مدلهای حالت گذرای ترانسفورماتور و هسته فرومغناطیسی آن پرداخته است و چند مدل مطرح هیسترزیس مانند Preisach و Jiles-Atherton بررسی شده اند. در فصل سوم مدل مناسبی برای حالت گذرای ترانسفورماتور ارائه شده که در آن هیسترزیس، اشباع هسته و تلفات هسته ملحوظ شده است. بدین منظور مدل جدیدی برای هیسترزیس پیشنهاد شده است. این مدل در واقع ترکیبی است از روابط و مدلسازی های ریاضی بر اساس مشاهدات تجربی و یکسری از خواص ماکروسکوپی مسیرهای مغناطیسی حاصل از مدل Preisach. مسیر پایین رونده حلقه هیسترزیس DC اصلی بعنوان ورودی مدل پیشنهادی لازم است که برای نمایش آن بر اساس مجموعه نقاط تجربی، از شبکه عصبی استفاده شده است. مدل پیشنهادی علیرغم دقت زیاد، بسیار ساده و به آسانی قابل پیاده سازی است و قادر به تولید کلیه مسیرهای هیسترزیس و حلقه های متقارن و نامتقارن فرعی است. مقایسه نتایج بدست آمده از مدل پیشنهادی با نتایج مدل Preisach و نتایج آزمایشگاهی گواه دقت قابل قبول این مدل است. در فصل چهارم بمنظور مدلسازی جریان هجومی، دستگاه معادلات دیفرانسیلی غیرخطی حاصل از مدار معادل حالت گذرای ترانسفورماتور در هنگام برقدار کردن، حل شده است. در این فصل جریان هجومی ترانسفورماتور بازای لحظات مختلف کلیدزنی، شار پسماند و مقاومت سری بدست آمده است. همچنین تأثیر تغییرات اندوکتانس اشباع ترانسفورماتور و چشم پوشی از پدیده هیسترزیس بر جریان هجومی نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد که اندوکتانس اشباع، مؤثرترین عامل از مشخصه مغناطیسی هسته در تعیین دامنه جریان هجومی است، در حالیکه در مطالعات جریان هجومی می توان از پدیده هیسترزیس و تلفات هسته چشم پوشی کرد. بمنظور تعیین دقت نتایج محاسبه شده، یک ترانسفورماتور نمونه مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج آن در فصل پنجم آمده است. در فصل ششم جریان هجومی یک ترانسفورماتور با استفاده از روش اجزاء محدود محاسبه و نتایج آن با نتایج روش تحلیلی مقایسه شده اند.
- Abstract
- Abstract of M.Sc. Thesis: Inrush current is the transient response to the switching of a sinusoidal voltage supply upon the transformer, arising from a temporary saturation of the core. In this thesis inrush current are studied and modeled. In this study hysteresis phenomenon, saturation, core losses and series resistance and inductance of the transformer are considered. In the 1st chapter, inrush current and its effective factors are studied and some inrush current modeling methods are discussed. Transients models of transformer and magnetic core are studied in the 2nd chapter and some well-known hysteresis models such as Preisach and Jiles-Atherton are discussed. In the 3rd chapter, a proper model for transformer transients is introduced which includes hysteresis, saturation and core losses. For this purpose, a novel method is proposed for hysteresis modeling. This model is a combination of mathematical equations and models that have been obtained based on the experimental observations and a series of the magnetic paths macroscopic properties extracted from the Preisach model. The descending path of the major DC hysteresis loop needs as input of this model. An artificial neural network is used to present this curve based on a set of experimental points. The proposed model is a very simple and easy implementable model. It can generate all hysteresis paths and symmetrical and asymmetrical minor loops with high accuracy. Results obtained by the proposed model and its comparison with the experimental and Preisach model indicate the appropriate accuracy of the proposed model. In order to modeling inrush current, non-linear differential equations system from transformer transient equivalent circuit in the energization period, are solved in the 4th chapter. In this chapter, transformer inrush current is calculated for various values of voltage switching instance, residual flux and series resistance. Also influence of transformer saturation inductance changes and neglecting hysteresis phenomenon on inrush current are investigated. It is concluded that saturation inductance is the most dominant factor in the amplitude of the inrush current, however, hysteresis and core losses can be neglected in the modeling of the inrush current. In order to verify the obtained results, a typical transformer has been tested and the results have been presented in the 5th chapter. The inrush current of a transformer is calculated by finite element method in the 6th chapter and its results are compared with that of the analytical method.
