Name: modeling parallel transformers with base mismatch
Uploaded: 2024-11-21T14:54:19.000Z
Duration: 1 min 25 s
Channel: JoVE

تعمل نماذج الكمية لكل وحدة على تبسيط تحليل المحولات مقارنة بنماذج الكمية الفعلية. من الناحية المثالية ، يتم التخلص من لف المحولات عندما تتطابق نسب قاعدة الجهد مع تصنيفات جهد اللفات.
ومع ذلك ، فإن اختيار قواعد الجهد يمثل تحديا للمحولات المتوازية ذات التصنيفات المختلفة.
في مثل هذه الحالات ، يتم تطوير نماذج لكل وحدة بنسب دوران غير اسمية ، حيث لا تتناسب الفولتية الأساسية المحددة مع تصنيفات جهد المحول.
ضع في اعتبارك محولا بجهد مقنن مرتبط بالمصطلح أ.
إذا كانت قواعد الجهد المختارة تفي بعلاقة مع المصطلح b ، فإن الحد c هو نسبتها ويتم استبدالها في علاقة الجهد المقنن.
يمكن تصميم هذا الإعداد بواسطة محولين في سلسلة: أحدهما يمثل النموذج القياسي لكل وحدة مع الخسائر ، والآخر محول مثالي. في هذا النموذج ، يتم إهمال الفروع المثيرة للتحويلة من أجل البساطة.
قد لا يناسب هذا النموذج برامج الكمبيوتر التي لا تستوعب لفات المحولات المثالية.
يتضمن البديل معادلات عقدية ، وتوفر معلمات القبول التي تمثل محولات نسبة الدوران غير الاسمية في برامج الكمبيوتر.
بالنسبة إلى c الحقيقي ، يمكن نمذجة شبكة دوائر pi.

المحولات ذات نسب اللفات غير الاسمية

<div style="direction:rtl">

في السيناريوهات التي تتضمن محولات متوازية ذات تصنيفات متباينة، يتطلب تطوير نماذج لكل وحدة استيعاب نسب الدورات غير الاسمية. ينشأ هذا الموقف عندما لا تكون الفولتية الأساسية المختارة متناسبة مع تصنيفات جهد المحول. لنفترض وجود محول حيث ترتبط الفولتية المقدرة بالمصطلح أ. إذا كانت قواعد الجهد المختارة تلبي علاقة تتضمن المصطلح ب، يتم تعريف المصطلح ج على أنه نسبة هذه القواعد. ثم يتم استبدال هذه النسبة في علاقة الجهد المقدر.


لمعالجة نسب الدورات غير الاسمية، يتم تمثيل العلاقة بواسطة محولين متسلسلين:


<ol style="padding-right: 35px; margin: 0;">
 <li style="text-align: right;">النموذج القياسي لكل وحدة: يتضمن هذا النموذج جميع الخسائر المرتبطة ويمثل الجوانب العملية للمحول.
</li>
 <li style="text-align: right;">المحول المثالي: يعمل هذا النموذج على تبسيط تمثيل نسبة الجهد دون مراعاة الخسائر
</li>
</ol>

في هذا النموذج المركب، يتم إهمال فروع الإثارة التحويلية عادةً لتبسيط التحليل. ومع ذلك، في حين أن هذا النهج صالح من الناحية النظرية، فقد لا يكون مناسبًا لبرامج الكمبيوتر التي لا تدعم تمثيل لفائف المحولات المثالية.


تتضمن طريقة النمذجة البديلة استخدام معادلات عقدية لتوفير معلمات القبول. يعد هذا النهج مفيدًا لتمثيل المحولات ذات نسب الدوران غير الاسمية في برامج الكمبيوتر. توفر المعادلات العقدية وسيلة مباشرة لدمج معلمات القبول، مما يجعل النموذج متوافقًا مع معظم برامج المحاكاة.


في الحالات التي يكون فيها الحد c عددًا حقيقيًا، يمكن نمذجة المحول باستخدام شبكة دوائر pi. توفر شبكة pi تمثيلًا عمليًا ودقيقًا لسلوك المحول، خاصة عند التعامل مع نسب الدورات غير الاسمية. يلتقط هذا النموذج خصائص المعاوقة بشكل فعال وهو متوافق مع معظم الأدوات الحسابية.


وفي الختام، في حين أن النماذج التقليدية لكل وحدة فعالة في تبسيط تحليل المحولات، إلا أنها تواجه قيودًا عند التعامل مع نسب اللفات غير الاسمية وقواعد الجهد المتغيرة. من خلال استخدام المعادلات العقدية وشبكات الدوائر الكهربائية على شكل pi، يمكن للمهندسين تطوير نماذج أكثر تنوعًا ودقة ومناسبة للتحليل القائم على الكمبيوتر. تضمن هذه الأساليب إمكانية تمثيل المحولات ذات التصنيفات المختلفة وقواعد الجهد غير القياسية وتحليلها بدقة داخل الأنظمة الكهربائية المعقدة.


</div>

تعمل نماذج الكمية لكل وحدة على تبسيط تحليل المحولات مقارنة بنماذج الكمية الفعلية. من الناحية المثالية ، يتم التخلص من لف المحولات عند قاعدة الجهد ...

transformers-with-off-nominal-turns-ratios

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

الهندسة الكهربائية

Unit 1

الوحدة الأولى

Power Transformers

محولات الطاقة

KEY TERMS AND CONCEPTS

المصطلحات والمفاهيم الأساسية

Transformers with Off-Nominal Turns Ratios

modeling parallel transformers with base mismatch

Parallel transformers can be modeled with per-unit values even when the chosen voltage bases do not match the transformer ratings. This case creates an off-nominal turns ratio, which means the base voltages are not proportional to the rated voltages. To handle that mismatch, the transformer voltage relation is adjusted by using the ratio of the selected bases.

One way to represent the transformer is as two series transformers. The first is the standard per-unit model, which includes the associated losses and keeps the practical transformer behavior. The second is an ideal transformer, which shows only the voltage ratio and ignores losses. In this combined model, the shunt-exciting branches are usually left out to keep the analysis simpler.

This two-transformer approach is useful in theory, but it may not work well in computer programs that cannot represent ideal transformer windings. For that reason, another method uses nodal equations to build admittance parameters. These equations make it easier to include transformers with off-nominal turns ratios in simulation software.

When the ratio is a real number, the transformer can also be modeled with a pi circuit network. A pi network is a practical circuit model that captures impedance behavior. It is especially useful for off-nominal turns ratios and fits well with many computational tools. Together, these methods extend per-unit analysis so transformers with different ratings and non-standard voltage bases can be modeled more accurately.

Modeling Parallel Transformers with Base Mismatch

modeling-parallel-transformers-with-base-mismatch

the ideal transformer

Transformer Core Flux and Turn Ratio

Single-phase two-winding transformers use two windings around a magnetic core. The core has a cross-sectional area A and magnetic permeability μ. A phasor current i1 enters the left winding, and i2 exits the right winding. These parts work together to move energy by electromagnetic means. Ampere’s law explains the magnetic field inside the transformer. It says that the closed-path integral of the magnetic field intensity’s tangential component equals the net current enclosed. For a...

equivalent circuits for practical transformers

equivalent-circuits-for-practical-transformers

Modeling Transformer Losses with Equivalent Circuits

Practical transformer equivalent circuits show how winding resistance, leakage reactance, and finite core permeability change transformer behavior. These non-ideal features create real and reactive power losses, so they matter when a transformer is under load. Each winding has resistance and leakage reactance. Winding resistance causes resistive loss, which appears as heat. Leakage reactance comes from leakage flux, and it creates a voltage drop and reactive power loss. In the equivalent...

three-winding transformers

Three-Winding Transformer Models

Three-winding transformer models show how three identical single-phase transformers can be combined into a three-phase transformer connection. The high-voltage windings are labeled A, B, and C. The low-voltage windings are labeled a, b, and c. This notation separates the high-voltage side from the low-voltage side and matches each phase to its own winding. For a grounded Y-Y three-phase transformer, the per-unit equivalent circuit uses common base quantities to simplify analysis. The base...

transformers with off-nominal turns ratios

Parallel transformers can be modeled with per-unit values even when the chosen voltage bases do not match the transformer ratings. This case creates an off-nominal turns ratio, which means the base voltages are not proportional to the rated voltages. To handle that mismatch, the transformer voltage relation is adjusted by using the ratio of the selected bases. One way to represent the transformer is as two series transformers. The first is the standard per-unit model, which includes the...

key terms and concepts

Learn how per-unit models handle parallel transformers when voltage bases do not match ratings, using ideal transformers, nodal equations, and pi networks.

Modeling Parallel Transformers with Base Mismatch | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

Modeling Parallel Transformers with Base Mismatch

Description

Transcript