Реализуйте трехфазный трансформатор с тремя обмотками с конфигурируемыми извилистыми связями и базовой геометрией
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Основные Блоки / Элементы
Блок Three-Phase Transformer Inductance Matrix Type (Three Windings) является трехфазным трансформатором с ядром с тремя конечностями и тремя обмотками на фазу. В отличие от блока Three-Phase Transformer (Three Windings), который моделируется тремя отдельными однофазными трансформаторами, этот блок учитывает связи между обмотками различных фаз. Ядро трансформатора и обмотки показывают на следующем рисунке.
Обмотки фазы трансформатора пронумерованы можно следующим образом:
1, 4, 7 на фазе A
2, 5, 8 на фазе B
3, 6, 9 на фазе C
Эта базовая геометрия подразумевает, что фаза, вьющаяся 1, связывается со всеми другими обмотками фазы (2 - 9), тогда как в блоке Three-Phase Transformer (Three Windings) (трехфазный трансформатор с помощью трех независимых ядер) обмотка 1 связывается только с обмотками 4 и 7.
Не путайте фазу извилистые числа (1, 2, и 3) с числами, используемыми, чтобы идентифицировать трехфазные обмотки трансформатора. Трехфазная обмотка 1 состоит из обмоток фазы 1, 2, 3, трехфазная обмотка 2 состоит из обмоток фазы 4, 5, 6, и трехфазная обмотка 3 состоит из обмоток фазы 7, 8, 9.
Блок Three-Phase Transformer Inductance Matrix Type (Three-Windings) реализует следующее матричное отношение:
R 1 к R 9 представляет сопротивление обмотки. Самоиндукция называет Lii и взаимные условия индуктивности, Lij вычисляется из отношений напряжения, индуктивного компонента никаких токов возбуждения загрузки и реактивных сопротивлений короткой схемы на номинальной частоте. Два множества значений в положительной последовательности и в нулевой последовательности позволяют вычисление 9 диагональных терминов и 36 недиагональных условий симметричной матрицы индуктивности.
Когда параметр Core type устанавливается на Three single-phase cores
, модель использует три независимых схемы с (3x3) R и матрицы L. В этом условии положительная последовательность и параметры нулевой последовательности идентичны, и вам нужны только задающие значения положительной последовательности.
Сам и взаимные условия (9x9) L матрица получены из токов возбуждения (одна трехфазная обмотка взволнована, и другие две трехфазных обмотки оставляют открытыми), и от реактивных сопротивлений короткой схемы.
Следующие реактивные сопротивления короткой схемы заданы в параметрах маски:
X112, X012 — положительный - и реактивные сопротивления нулевой последовательности, измеренные с трехфазной обмоткой 1 взволнованной и трехфазной обмотки 2 закороченных
X113, X013 — положительный - и реактивные сопротивления нулевой последовательности, измеренные с трехфазной обмоткой 1 взволнованной и трехфазной обмотки 3 закороченных
X123, X023 — положительный - и реактивные сопротивления нулевой последовательности, измеренные с трехфазной обмоткой 2 взволнованных и трехфазных обмоток 3 закороченных
Принятие следующих параметров положительной последовательности для трехфазных обмоток i и j (где i=1, 2, или 3 и j=1, 2, или 3):
Q1i = Трехфазная реактивная мощность, поглощенная путем обмотки i ни при какой загрузке при обмотке, i взволнована напряжением положительной последовательности Vnomi с обмоткой j открытый
Q1j = Трехфазная реактивная мощность, поглощенная путем обмотки j ни при какой загрузке при обмотке j, взволнована напряжением положительной последовательности Vnomj с обмоткой, которую i открываю
X1ij = реактивное сопротивление короткой схемы положительной последовательности, замеченное по обмотке i
когда обмотка j закорачивается
Vnomi, Vnomj = номинальные линейные напряжения линии обмоток i и j.
Положительной последовательностью сам и взаимные реактивные сопротивления дают:
Самореактивные сопротивления нулевой последовательности X0 (i, i), X0 (j, j), и взаимное реактивное сопротивление X0 (i, j) = X0 (j, i) также вычисляются с помощью подобных уравнений.
Расширение от следующих двух (3x3) матрицы реактивного сопротивления в положительной последовательности и в нулевой последовательности
к (9x9) матрица, выполняется, заменяя каждый из девяти [X1 X0] пары (3x3) субматрица формы:
где сам и взаимные условия дают:
Xs = (X 0 + 2X1)/3
Xm = (X 0 – X 1)/3
Для того, чтобы смоделировать базовые потери (активная степень P1 и P0 в положительном - и нулевые последовательности), дополнительные сопротивления шунта также соединяются с терминалами одной из трехфазных обмоток. При обмотке i выбрана, сопротивления вычисляются как:
Блок учитывает тип подключения, который вы выбираете, и значок блока автоматически обновляется. Входной порт пометил N
добавляется к блоку, если вы выбираете связь Y с доступным, нейтральным для обмотки 1. Если вы просите доступное нейтральное на трехфазной обмотке 2 или 3, дополнительный порт выходного порта пометил n2
или n3
сгенерирован.
Часто, возбуждение нулевой последовательности, текущее из трансформатора с ядром с 3 конечностями, не обеспечивается производителем. В таком случае рыночная стоимость может быть предположена, как объяснено ниже.
Следующий рисунок показывает ядро с тремя конечностями с одной трехфазной обмоткой. Только фаза B взволнована, и напряжение измеряется на фазе A и фазе C. Поток Φ произведенный фазой B совместно использует одинаково между фазой A и фазой C так, чтобы Φ/2 тек в конечности A и в конечности C. Поэтому в данном случае, если бы индуктивность утечки обмотки B была бы нулем, напряжение, вызванное на фазах A, C был бы-k. VB =-VB/2. На самом деле, из-за индуктивности утечки этих трех обмоток, среднее значение вызванного отношения напряжения k, когда обмотки A, B, и C последовательно взволнованы, должно быть немного ниже, чем 0,5
Примите:
Zs = среднее значение этих трех самоимпедансов
Значение Zm =average взаимного импеданса между фазами
Z1 = импеданс положительной последовательности трехфазной обмотки
Z0 = импеданс нулевой последовательности трехфазной обмотки
I1 = текущее возбуждение положительной последовательности
I0 = текущее возбуждение нулевой последовательности
где k = отношение вызванного напряжения (с k немного ниже, чем 0,5)
Поэтому отношение I0/I1 может быть выведено из k:
Очевидно, k не может быть точно 0.5, потому что это привело бы к бесконечной текущей нулевой последовательности. Кроме того, когда эти три обмотки взволнованы с напряжением нулевой последовательности, путь к потоку возвращается через воздух и бак, окружающий железное ядро. Высокое нежелание пути к потоку нулевой последовательности приводит к высокой текущей нулевой последовательности.
Давайте примем I1 = 0,5%. Рыночная стоимость для I0 могла составить 100%. Поэтому I0/I1=200. Согласно уравнению для I0/I1, данного выше, можно вывести значение k. k = (200−1) / (2*200+1) = 199/401 = 0.496.
Потери нулевой последовательности также выше, чем потери положительной последовательности из-за дополнительного вихря текущие потери в баке.
Наконец, значение текущего возбуждения нулевой последовательности и значение потерь нулевой последовательности не очень важны, если трансформатор имеет обмотку, соединенную в Delta потому что этот извилистые действия как короткое замыкание для нулевой последовательности.
Трехфазные обмотки могут быть сконфигурированы следующим образом:
Y
Y с нейтральным доступным
Основанный Y
Delta (D1), дельта, отстающая Y 30 градусами
Delta (D11), дельта, ведущая Y 30 градусами
D1 и обозначения D11 обращаются к следующему соглашению часов. Это принимает, что ссылка Y фазовращатель напряжения в полдень (12) на отображении часов. D1 и D11 относятся соответственно к 13:00 (напряжения дельты, отстающие Y напряжения 30 градусами) и 11:00 (напряжения дельты, ведущие Y напряжения 30 градусами).
Выберите базовую геометрию: Three single-phase cores
или Three-limb or five-limb core
(значение по умолчанию). Если вы выбираете опцию преимущественной покупки, только параметры положительной последовательности используются для расчета матрица индуктивности. Если вы выбираете вторую опцию, и положительное - и параметры нулевой последовательности используются.
Извилистая связь для трехфазной обмотки 1. Выбором является Y
, Yn
, Yg
(значение по умолчанию), Delta (D1)
, и Delta (D11)
.
Извилистая связь для трехфазной обмотки 2. Выбором является Y
, Yn
, Yg
(значение по умолчанию), Delta (D1)
, и Delta (D11)
.
Извилистая связь для трехфазной обмотки 3. Выбором является Y
, Yn
, Yg
(значение по умолчанию), Delta (D1)
, и Delta (D11)
.
Выберите, чтобы соединить трехфазные обмотки 1 и 2 в автотрансформаторе (трехфазные обмотки 1 и 2 последовательно с аддитивным напряжением). Значение по умолчанию очищено.
Если первое напряжение, заданное в параметре Nominal line-line voltages, выше, чем второе напряжение, касание низкого напряжения соединяется на правой стороне (a2, b2, c2 терминалы). В противном случае касание низкого напряжения соединяется на левой стороне (A, B, C терминалы).
В режиме автотрансформатора необходимо задать те же извилистые связи для трехфазных обмоток 1 и 2. Если вы выбираете Yn
связь и для обмотки 1 и для обмотки 2, общий нейтральный коннектор N отображен на левой стороне.
Следующая фигура иллюстрирует извилистые связи для одной фазы автотрансформатора, когда трехфазные обмотки соединяются соответственно в Yg, Yg и Delta.
Если V1> V2:
Если V2> V1:
Обмотки W1, W2, W3 соответствуют следующей фазе извилистые числа:
Фаза A: W1=1, W2=4, W3=7
Фаза B: W1=2, W2=5, W3=8
Фаза C: W1=3, W2=6, W3=9
Выберите Winding voltages
измерять напряжение через извилистые терминалы блока Three-Phase Transformer.
Выберите Winding currents
измерять токи, текущие через обмотки блока Three-Phase Transformer.
Выберите All measurements
измерять извилистые напряжения и токи.
Значением по умолчанию является None
.
Поместите блок Multimeter в свою модель, чтобы отобразить выбранные измерения во время симуляции. В поле списка Available Measurements блока Multimeter измерения идентифицированы меткой, сопровождаемой именем блока.
Если параметр Winding 1 connection устанавливается на Y
, Yn
, или Yg
, метки следующие.
Измерение | Метка |
---|---|
Обмотка 1 напряжения |
или
|
Обмотка 1 тока |
или
|
Если параметр Winding 1 connection устанавливается на Delta (D11)
или Delta (D1)
, метки следующие.
Измерение | Метка |
---|---|
Обмотка 1 напряжения |
|
Обмотка 1 тока |
|
Те же метки запрашивают трехфазные обмотки 2 и 3, за исключением того, что 1
заменяется 2
или 3
в метках.
Номинальная номинальная мощность, в вольт-амперах (VA), и номинальная частота, в герц (Гц), трансформатора. Значением по умолчанию является [260e6, 60]
.
Напряжения номинала от фазы к фазе обмоток 1, 2, 3 в RMS вольт. Значением по умолчанию является [315e3, 120e3, 43e3]
.
Сопротивления в pu для обмоток 1, 2, и 3. Значением по умолчанию является [0.005, 0.005, 0.005]
.
Возбуждение без загрузок, текущее в проценте номинального тока, когда напряжение номинала положительной последовательности применяется на любых трехфазных извилистых терминалах (ABC, abc2, или abc3). Значением по умолчанию является 0.06
.
Базовые потери плюс извилистые потери в без загрузок, в ваттах (Вт), когда напряжение номинала положительной последовательности применяется на любых трехфазных извилистых терминалах (ABC, abc2, или abc3). Значением по умолчанию является 260e6*0.04/100
.
Реактивные сопротивления короткой схемы положительной последовательности X12, X23 и X13 в pu. Xij является реактивным сопротивлением, измеренным от обмотки i, когда обмотка j закорачивается. Значением по умолчанию является [0.087, 0.166, 0.067]
.
Когда параметр Connect windings 1 and 2 in autotransformer выбран, реактивные сопротивления короткой схемы помечены XHL, XHT и XLT. H, L, и T указывают на следующие терминалы: обмотка напряжения H=high (или обмотка 1 или обмотка 2), обмотка напряжения L=low (или обмотка 1 или обмотка 2), и T=tertiary (вьющийся 3).
Возбуждение без загрузок, текущее в проценте номинального тока, когда напряжение номинала нулевой последовательности применяется на любых трехфазных извилистых терминалах (ABC, abc2, или abc3) соединенный в Yg или Yn. Значением по умолчанию является 100
.
Если ваш трансформатор содержит соединенные с дельтой обмотки (D1 или D11), нулевая последовательность, текущее течение в обмотку Yg или Yn, соединенную с источником напряжения нулевой последовательности, не представляет сетевое возбуждение, текущее, потому что токи нулевой последовательности также текут в обмотке дельты. Поэтому необходимо задать циркуляцию нулевой последовательности без загрузок, текущую полученный с открытыми обмотками дельты.
Если вы хотите измерить это текущее возбуждение, необходимо временно изменить связи обмоток дельты от D1 или D11 к Y, Yg или Yn, и соединить взволнованную обмотку в Yg или Yn, чтобы обеспечить обратный путь для исходных токов нулевой последовательности.
Базовые потери плюс извилистые потери в без загрузок, в ваттах (Вт), когда напряжение номинала нулевой последовательности применяется на любых трехфазных извилистых терминалах (ABC, abc2, или abc3) соединенный в Yg или Yn. Обмотки Delta должны быть временно открыты, чтобы измерить эти потери. Значением по умолчанию является 260e6*1/100
.
Примечание: Если ваш трансформатор содержит соединенные с дельтой обмотки (D1 или D11), нулевая последовательность, текущее течение в обмотку Yg или Yn, соединенную с источником напряжения нулевой последовательности, не представляет сетевое возбуждение, текущее, потому что токи нулевой последовательности также текут в обмотке дельты. Поэтому необходимо задать циркуляцию нулевой последовательности без загрузок, текущую полученный с открытыми обмотками дельты.
Реактивные сопротивления короткой схемы нулевой последовательности X12, X23 и X13 в pu. Xij является реактивным сопротивлением, измеренным от обмотки i, когда обмотка j закорачивается. Если флажок Zero-sequence X12 measured with winding 3 Delta connected не устанавливается, X12 представляет реактивное сопротивление короткой схемы, когда обмотка 3 не соединяется в Delta. Значением по умолчанию является [0.1, 0.2, 0.3 ]
.
Когда флажок Connect windings 1 and 2 in autotransformer устанавливается, реактивные сопротивления короткой схемы помечены XHL, XHT и XLT. H, L, и T указывают на следующие терминалы: обмотка напряжения H=high (или обмотка 1 или обмотка 2), обмотка напряжения L=low (или обмотка 1 или обмотка 2), и T=tertiary (вьющийся 3).
Установите этот флажок, если доступные тесты короткого замыкания нулевой последовательности получены с третичной обмоткой (вьющийся 3) соединенный в Delta. Значение по умолчанию очищено.
Эта модель трансформатора не включает насыщение. Если вы нуждаетесь в насыщении моделирования, соединяете первичную обмотку насыщаемого Трехфазного Трансформатора (Две Обмотки) параллельно с первичной обмоткой вашей модели. Используйте ту же связь (Yg, D1 или D11) и то же сопротивление обмотки для этих двух обмоток, соединенных параллельно. Задайте связь Y или Yg для вторичной обмотки и оставьте его открытым. Задайте соответствующее напряжение, номинальные мощности и характеристики насыщения, которые вы хотите. Характеристика насыщения получена, когда трансформатор взволнован напряжением положительной последовательности.
Если вы моделируете трансформатор с тремя однофазными ядрами или ядром с пятью конечностями, эта модель производит приемлемые токи насыщения, потому что поток остается захваченным в железном ядре.
Для ядра с тремя конечностями модель насыщения также дает приемлемые результаты, даже если поток нулевой последовательности циркулирует за пределами ядра и возвращается через воздух и бак трансформатора, окружающий железное ядро. Когда поток нулевой последовательности циркулирует в воздухе, магнитная схема в основном линейна, и ее нежелание высоко (высоко намагничивание токов). Эти высокие токи нулевой последовательности (100% и больше номинального тока) требуемый намагнитить воздушный путь уже учтены в линейной модели. Соединение насыщаемого трансформатора вне линейной модели с тремя конечностями с текущей потоком характеристикой, полученной в положительной последовательности, производит токи, требуемые для намагничивания железного ядра. Эта модель дает приемлемые результаты, имеет ли трансформатор с тремя конечностями дельту или нет.
Линейный трансформатор, мультиметр, трехфазный трансформатор (две обмотки), трехфазный трансформатор (три обмотки), трехфазный матричный тип индуктивности трансформатора (две обмотки)