ОСОБЛИВОСТІ МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМАХ ІЗ СИЛОВИМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ
DOI:
https://doi.org/10.18664/1994-7852.213.2025.341845Ключові слова:
електротехнічна система, електромагнітні процеси, силовий трансформатор, заступна схема, паспортні дані, параметри моделіАнотація
Метою статті є дослідження електромагнітних процесів в електротехнічній системі з силовим трансформатором на основі моделі трансформатора, складеної за оригінальним алгоритмом формування її топології і визначення її параметрів із метою покращення показників електропостачання від мережі і умов роботи самого силового трансформатора завдяки симетруванню режиму. Методологія статті базована на розгляді математичних залежностей між струмами, напругами та потужностями трансформаторів у типових режимах випробувань, для яких визначено паспортні дані. На основі аналізу цих залежностей обґрунтована та математично доведена проста формула, яка визначає коефіцієнт зв’язку первинної та вторинної обмоток трансформатора через відносні значення струму холостого ходу і напруги короткого замикання. У результаті застосування запропонованої формули для визначення коефіцієнта зв’язку котушок трансформатора розроблено алгоритм розрахунку параметрів моделі трансформатора. Ці розрахунки дають змогу звести визначення параметрів будь-яких моделей трансформаторів до комп’ютерних програм для моделювання електротехнічної системи з силовим трансформатором. Запропонована методика визначення параметрів моделей трансформаторів відрізняється від відомих методик, поданих у технічній літературі. Огляд статей і монографій із зазначеної проблеми показав відсутність подібних досліджень, які б призвели до отримання зазначеної формули. Це надає оригінальності запропонованому алгоритму визначення параметрів моделей трансформаторів. Запропоновані теоретичні положення дослідження перевірені на візуальних моделях у системі MATLAB. Проаналізовані електромагнітні процеси в системі з реальним потужним трансформатором для електропостачання залізниці змінного струму. Результати моделювання та порівняння запропонованого методу з класичним показали високу адекватність і точність моделей із параметрами, визначеними за новим методом. Це дає змогу застосувати запропоновану методику для практичних розрахунків зі складанням моделей електричних систем, які містять потужні трансформатори.
Посилання
Pentegov I. V., Rymar S. V., Volkov I. V. Relation between parameters of electromagnetic and schematic circuits and equivalent circuits of double-winding transformers. Electrical engineering and Electromechanics. 2006. No. 3. P. 67–79.
Lou J., Bhobe A., Shu Y., Yu J. Analytical calculation of transformer parameters by Sparameters. 2018 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and 2018 IEEE Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC/APEMC). 2018. P. 1310–1313. DOI: 10.1109/ISEMC.2018.8394001.
Yarymbash D., Kotsur M., Yarymbash S., Divchuk T. Electromagnetic parameters determination of power transformers. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). 2018. P. 70–75. DOI: 10.1109/IEPS.2018.8559573.
Zhang Z., Kang N., Mousavi M. J. Real-time transformer parameter estimation using terminal measurements. 2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting. 2015. P. 1–5. DOI: 10.1109/PESGM.2015.7285958.
Bloech M., Rashid M. H. PSpice modeling of three-phase transformer. 2007 39th North American Power Symposium. 2007. P. 76–79. DOI: 10.1109/NAPS.2007.4402289.
Neumayer M., Bretterklieber T., Zangl H. Bayesian estimation of electrical transformer parameters. 2014 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC) Proceedings. 2014. P. 514–518. DOI: 10.1109/I2MTC.2014.6860798.
Ягуп В. Г., Ягуп К. В. Дослідження магнітно-зв’язаних індуктивностей за допомогою сигнальних графів. Технічна електродинаміка. 2019. № 5. С. 21–26. DOI: 10.15407/techned2019.05.021.
Ягуп В. Г., Ягуп К. В. Дослідження режимів компенсації реактивної потужності в системі електропостачання з каскадом трансформаторів. Технічна електродинаміка. 2025. № 1. С. 82–88. DOI: 10.15407/techned2025.01.082.
Ягуп В. Г., Ягуп К. В. Дослідження режимів компенсації реактивної потужності в узагальненій системі електропостачання. Технічна електродинаміка. 2022. № 6. С. 63–71. DOI: 10.15407/techned2022.06.063.
Muthyala U. R., Dhabale A. Analysis of single phase transformer excited by superposition of square and sine wave. 2018 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES). 2018. P. 1–6. DOI: 10.1109/PEDES.2018.8707866.
Youssef H., Hassan M. H., Kamel S., Elsayed S. K. Parameter estimation of single phase transformer using jellyfish search optimizer algorithm. 2021 IEEE International Conference on Automation/XXIV Congress of the Chilean Association of Automatic Control (ICA-ACCA). 2021. P. 1–4. DOI: 10.1109/ICAACCA51523.2021.9465279.
Patel S., Derwal A., Doshi S., Rajendra S. K. Utilising genetic algorithm and driving point impedance data to synthesize high frequency circuit model of power transformer winding. 2018 5th International Conference on Signal Processing and Integrated Networks (SPIN). 2018. P. 407–412, DOI: 10.1109/SPIN.2018.8474058.
Dirik H., Gezegin C., Özdemir M. A novel parameter identification method for singlephase transformers by using real-time data. IEEE Transactions on Power Delivery. 2014. Vol. 29, Iss. 3. P. 1074–1082. DOI: 10.1109/TPWRD.2013.2284243.
Abu-Siada A., Mosaad M. I., Kim D., El-Naggar M. F. Estimating power transformer high frequency model parameters using frequency response analysis. IEEE Transactions on Power Delivery. 2020. Vol. 35, Iss. 3. P. 1267–1277. DOI: 10.1109/TPWRD.2019.2938020.
Liu Y., Pei X. Improved identification method for equivalent network parameters of transformer windings based on driving point admittance. IEEE Access. 2025. Vol. 13. P. 10062–10069. DOI: 10.1109/ACCESS.2025.3528886.
Rao T. M., Pramanik S., Mitra S. On analytical estimation of inductances in equivalent ladder network model of a homogeneous transformer winding using FRA data. IEEE Transactions on Power Delivery. 2025. Vol. 40, Iss. 1. P. 472–483. DOI: 10.1109/TPWRD.2024.3504961.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
