Name: three-winding transformer models
Uploaded: 2024-11-21T14:54:19.000Z
Duration: 1 min 19 s
Channel: JoVE

שלושה שנאים חד-פאזיים זהים יוצרים חיבור תלת פאזי עם הדקים במתח גבוה ובמתח נמוך המוגדרים בכל ארבעת סוגי המתפתלים.
כמויות הבסיס עבור מעגל שווה ערך ליחידה של שנאי Y-Y מוארק כוללות הספק בסיס משותף ויחס בסיס מתח התואם את היחס בין מתחי קו לקו מדורגים.
זרמים מאוזנים בשנאי זה מניבים אפס זרמים ניטרליים, מה שהופך את המעגל המקביל שלו ליחידה דומה לשנאי אידיאלי חד פאזי.
הרחבת משוואות שנאי דו-פתלת-מתפתלות נותנת את היחסים הדרושים לשנאי חד-פאזי בעל שלושה פיתולים.
יחסים אלה, הכתובים באמצעים ממשיים ולפי יחידה, מקיימים את המעגל המקביל ליחידה.
מעגל השנאי המעשי בעל שלושת המתפתלים כולל עכבת סדרה חיצונית וענפי כניסה לשאנט המוערכים באמצעות מבחן במעגל פתוח.
כאשר אחד מתפתל פתוח, השנאי בעל שלושת המתפתלים מתנהג כמו שנאי בעל שני פיתולים. בדיקות קצרים סטנדרטיות מעריכות עכבות דליפה ליחידה, המפושטות עוד יותר על ידי הזנחת ענפי הכניסה לשאנט.
לבסוף, עכבות סדרה ליחידה נגזרות מעכבות הדליפה.

שנאי בעל שלושה ליפופים

<div style="direction: rtl">

שלושה שנאים חד-פאזיים זהים יכולים להיות מחוברים יחד ליצירת שנאי תלת-פאזי, המכיל ליפופים במתח גבוה ונמוך. הליפופים במתח הגבוה מסומנים באותיות גדולות A-B-C, בעוד שהליפופים במתח הנמוך מסומנים באותיות קטנות a-b-c, כדי לייצג את הפאזות שלהם בהתאמה. סימון זה מאפשר הבחנה בין צד המתח הגבוה לצד המתח הנמוך של השנאי.

במעגל השקול במידות יחסיות (per-unit) של שנאי תלת-פאזי מחובר Y-Y ומוארק, ערכי בסיס חיוניים לפישוט האנליזה. ההספק המרוכב בבסיס הוא אחיד במערכת כולה, ויחס מתח הבסיס תואם ליחס מתחים נומינליים של השנאי בין קווי הפאזות. ערכי בסיס אלו מבטיחים אחידות ומאפשרים השוואה בין רכיבים ומערכות שונים.

במקרה של זרמים מאוזנים בשנאי, זרמי הנייטרל הם אפס, ולכן אין ירידות מתח על עכבות הנייטרל. התוצאה היא מעגל שקול במידות יחסיות שנראה כמו שנאי חד-פאזי אידיאלי, מה שמפשט את האנליזה וההבנה של המערכת התלת-פאזית.

כדי לגזור את היחסים הנחוצים עבור שנאי חד-פאזי בעל שלושה ליפופים, מרחיבים את המשוואות של שנאים בעלי שני ליפופים. יחסים אלו יכולים להיות מבוטאים במידות אמיתיות וגם במידות יחסיות, כדי להתאים למודל המעגל השקול במידות יחסיות. הרחבה זו חיונית לייצוג מדויק של התנהגותם המעשית של שנאים בעלי שלושה ליפופים.

במעגל מעשי של שנאי תלת-פאזי בעל שלושה ליפופים, לעכבות טוריות חיצוניות ולענפי אדמיטנס (admittance) במקביל יש תפקיד משמעותי. רכיבים אלו מוערכים בדרך כלל באמצעות בדיקת מעגל פתוח. כאשר אחד הליפופים בשנאי של שלושה ליפופים פתוח, השנאי מתנהג כמו שנאי בעל שני ליפופים. תכונה זו, יחד עם בדיקות קצר רגילות, משמשת לקביעת העכבות היחסיות של הדליפות של השנאי. עם זאת, לרוב מתעלמים מענפי המוליכות המקבילים לשם הפשטה.

תוצאות בדיקות הקצר מספקות עכבות דליפה יחסיות, המייצגות את רכיבי העכבה הטוריים במעגל השקול של השנאי. על ידי התמקדות בעכבות היחסיות הטוריות והתעלמות מענפי המוליכות המקבילים, ניתן לפשט את המעגל השקול ולספק הבנה ברורה יותר של ביצועי השנאי.

לסיכום, שיטות והפשטות אלו מאפשרות לדגם ולנתח ביעילות את ההתנהגות המורכבת של שנאים בעלי שלושה ליפופים במערכות תלת-פאזיות. גישה זו מבטיחה שהמעגל השקול ייצג באופן מדויק הן את המאפיינים האידיאליים והן את המאפיינים המעשיים של השנאי, ובכך מאפשרת תכנון ותפעול יעילים במערכות חשמליות.

</div>

שלושה שנאים חד פאזיים זהים יוצרים חיבור תלת פאזי עם מסופים מתח גבוה ומתח נמוך המוגדרים על פני כל ארבעת המתפתלים ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

הנדסה חשמלית

Unit 1

יחידה 1

Power Transformers

שנאי כוח

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחים ומושגים מרכזיים

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 complex power is the same throughout the system. The voltage base ratio matches the ratio of the rated line-to-line voltages of the transformer. These base values make it easier to compare parts of the system on the same scale.

Balanced currents in the transformer produce zero neutral current. As a result, there is no voltage drop across the neutral impedance. The per-unit circuit then looks like a single-phase ideal transformer, which makes the three-phase system easier to study.

The relations for a single-phase three-winding transformer are built by extending the equations used for two-winding transformers. These relations can be written in actual values or in per-unit form. That approach keeps the equations consistent with the per-unit equivalent circuit and helps describe practical transformer behavior.

In a practical three-winding transformer circuit, external series impedances and shunt admittance branches are important. These elements are usually evaluated with an open-circuit test. When one winding is open, the transformer behaves like a two-winding transformer. Standard short-circuit tests are then used to find the per-unit leakage impedances.

The shunt admittance branches are often ignored to keep the model simpler. The short-circuit test results provide the per-unit leakage impedances, which represent the series impedance part of the equivalent circuit. By focusing on these series impedances, the model gives a clearer picture of transformer performance while still capturing the key ideal and practical features of three-winding transformers in three-phase systems.

Three-Winding Transformer Models

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 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

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...

key terms and concepts

Learn how three-winding transformer models use per-unit base values, neutral currents, and test data to build practical three-phase equivalent circuits.

Three-Winding Transformer Models | 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.

Three-Winding Transformer Models

Description

Transcript

Tags