عنوان پایان‌نامه
بررسی عملکرد ترانسفورماتور سه فاز توزیع تحت بارهای غیرخطی و ولتاژ غیر سینوسی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 42856;کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1642
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۸۸
- دانشجو
- اشکان فرازمند
- استاد راهنما
- حسین محسنی, جواد فیض
- چکیده
- کارکرد ترانسفورماتور در شرایط غیر سینوسی سبب کاهش کیفیت توان، افزایش تلفات، افزایش دمای کار ترانسفورماتور ونتیجتاً تخریب عایقی و کاهش عمر مفید ترانسفورماتور می گردد. لذا بررسی رفتار ترانسفورماتور در این شرایط و ارائه راهکارهایی برای جلوگیری از اثرات مخرب هارمونیک ها بر روی آن اهمیت زیادی دارد. در این پایان نامه، هدف بررسی رفتار ترانسفورماتور توسط روش اجزای محدود در سه حالت، تغذیه سینوسی و بار غیر خطی، تغذیه غیرسینوسی و بار خطی و تغذیه غیر سینوسی و بار غیرخطی است. بدین منظور در ابتدا ترانسفورماتور توزیع توسط نرم افزار Opera مدلسازی می شود. با استفاده از مدل ترانسفورماتور و مدلسازی بارهای غیر خطی و منابع ولتاژ آلوده به هارمونیک ها، شکل موج های کمیت های مختلف ترانسفورماتور، در هر یک از حالات سه گانه، بدست آمده و مورد تحلیل قرار گرفته است. همچنین برای بررسی مؤلفه های هارمونیکی در فرکانس های مختلف تحت کارکرد غیر سینوسی از تبدیل فوریه سریع استفاده می شود. در ادامه برای بررسی اثرات لامپ های کم مصرف (بار غیر خطی) و همچنین تصدیق روش اجزای محدود، آزمایش تراتسفورماتور تحت بار غیر خطی انجام می شود. پس از محاسبه بخش های مختلف تلفات ترانسفورماتور، به اصلاح مقادیر نامی آن در هریک از حالات سه گانه کارکرد غیر عادی پرداخته می شود. در استاندارد ارائه شده توسطIEEE برای محاسبه ظرفیت نامی اصلاح شده ترانسفورماتور، منبع تغذیه سینوسی فرض می شود و بار به صورت غیر خطی می باشد. با توجه به اینکه در این پایان نامه هر دو سمت ترانسفورماتور آلوده به هارمونیک می باشند، روابط جدیدی برای اصلاح ظرفیت نامی ترانسفورماتور در زمان حضور تغذیه غیر سینوسی ارائه می شود و در نهایت، نتایج حاصل از روش اجزای محدود با نتایج حاصل از استاندارد IEEE مقایسه می شوند.
- Abstract
- Nowadays using power electronics devices, such as low energy lamps, converters and other semi-conductor devices are common in power systems. This equipment generates nonsinusoidal current and voltage waveforms in power systems. It decreases the quality of power and shortens the life time, increases losses and damages insulation of the transformer. So it is necessary to analyze the performance of the distribution transformers and calculate their losses under nonlinear and nonsinusoidal conditions precisely, the reason is finding an expert method for reduction of the aforementioned harmful side effects. In this thesis, the theory of derating of distribution transformers under nonsinusoidal conditions has been developed. In this work, performance of a three-phase, three legged distribution transformer under nonlinear loads, nonsinusoidal supply voltages and simultaneous existence of nonlinear loads and nonsinusoidal supply voltages is investigated and appropriate equivalent kVA for its safe operation is calculated. The experimental set-up using low energy lamps as nonlinear load used for confirmation of the simulation results that obtained by TSFEM. As expected, the presence of nonlinear loads leads to increase of the THD of the voltage and current, decrease of power factor in the primary and secondary sides and increase the losses of the transformer. Transformers were derated due to nonlinear loads which raise copper and eddy current losses. Nonsinusoidal supply voltages cause to change iron core losses considerably, thus the traditional formula utilized for derating of distribution transformers is modified. In this process distribution transformer under above mentioned conditions is modeled using time stepping finite element method (TSFEM) to account the geometry and physical characteristics of the all segments of the transformer precisely. Then, magnetic flux density, time variation and frequency spectra (using FFT) of terminal voltages, output power, copper losses, eddy current losses and iron core losses are evaluated. Finally, computed equivalent kVA of transformer for the safe operation using TSFEM is compared with IEEE standards and has been shown that their differences are justified significantly
