Name: transformer sequence networks in per unit
Uploaded: 2024-11-21T14:54:31.000Z
Duration: 1 min 26 s
Channel: JoVE

שנאי Y-Y אידיאלי המוארק באמצעות עכבות ניטרליות הוא בעל רשתות רצף ליחידה בדומה לשנאי חד-פאזי כאשר זרמים מאוזנים ברצף חיובי או שלילי זורמים, ושוללים זרמים ניטרליים וטיפות מתח.
זרמים ברצף אפס מכל שלושת השלבים משתלבים ליצירת זרם נייטרלי, הגורמים לירידות מתח על פני העכבה הניטרלית ומשפיעים על מתח הפיתול במתח נמוך.
שנאי Y-Y מעשיים כוללים עכבות חיצוניות ברשתות הרצף שלהם ליחידה. כל שלב מייצג נגד אובדן ליבה במקביל להשראות ממגנטת.
לשנאים אלה יש עכבות זהות ליחידה של רצף חיובי ושלילי, בעוד שרשת רצף האפס תלויה בעכבות ניטרליות.
לשנאים דלתא-דלתא יש רשתות זהות של רצפים חיוביים ושליליים, עם עכבות ליחידה שאינן תלויות בחיבורים מפותלים.
כדי למדל רצף ליחידה עבור תלת פאזי, שנאים תלת פאזיים נוצרים על ידי חיבור שלושה שנאים חד פאזיים דומים באמצעות בסיס S משותף ובסיסי מתח פרופורציונלי.
ברשת רצף אפס, חיבור המתח הגבוה תלוי בתצורת פיתולי המתח הגבוה.

מודלים לרצפים במערכת ליחידה יחסית ( per-unit)

Per-Unit Sequence Models

<div style="direction: rtl">
שנאי Y-Y אידיאלי, המוארק דרך אימפדנסים נייטרליים, מציג רשתות רצף ליחידה בדומה לשנאי חד-פאזי אידיאלי כאשר זורמים בו זרמי רצף חיובי או שלילי מאוזנים. זרמים אלו אינם מייצרים זרמי נייטרל או נפילות מתח נלוות.
זרמי רצף אפס, הזהים בגודל ובפאזה, יוצרים זרם נייטרלי, אשר גורם לנפילות מתח על פני האימפדנס הנייטרלי ועל ליפוף המתח הנמוך. אם הנייטרל של השנאי אינו מוארק, זרמי רצף אפס אינם יכולים לזרום לאדמה אך יכולים להסתובב בתוך הליפופים.
רשתות הרצף ליחידה בשנאיY-Y מעשיים כוללות אימפדנסים חיצוניים. ענפי השאנט שלהם מייצגים עומס מאוזן בתצורת-Y, כאשר כל פאזה כוללת נגד אובדן ליבה במקביל לאינדוקטיביות מגנטית. לשנאים אלו יש אימפדנסים זהים לרצף חיובי ושלילי, בעוד שאימפדנסים נייטרליים משפיעים על רשת רצף האפס.
לשנאים מסוג דלתא-דלתא יש רשתות רצף ליחידה עם אימפדנסים זהים לרצף חיובי ושלילי. עם זאת, חיבורים שונים של הליפופים עשויים להשפיע על האימפדנסים בשנאים מעשיים. מודלים לרצפים ליחידה עבור שנאים תלת-פאזיים עם שלושה ליפופים ניתנים לבנייה על ידי חיבור שלושה שנאים חד-פאזיים זהים, תוך שימוש בבסיס S משותף עבור המסופים ובסיסי מתח פרופורציונליים.
ברשת רצף האפס הכללית, תצורת הליפופים במתח גבוה קובעת את חיבור המתח הגבוה. אימפדנסים ברשת רצף שלילי תמיד תואמים לאימפדנסים ברשת רצף חיובי.
</div>

לשנאי Y-Y אידיאלי המוארק באמצעות עכבות ניטרליות יש רשתות רצף ליחידה הדומות לשנאי חד פאזי כאשר הוא מאוזן חיובי או ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

הנדסה חשמלית

Unit 1

יחידה 1

Symmetrical and Unsymmetrical Faults

תקלות סימטריות וא-סימטריות

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחי מפתח ומושגים

transformer sequence networks in per unit

Transformer sequence networks in per unit show how three-phase transformers respond to positive-, negative-, and zero-sequence currents. For an ideal Y-Y transformer grounded through neutral impedances, the per-unit sequence networks act much like those of a single-phase ideal transformer when the current is balanced. Balanced positive-sequence and negative-sequence currents do not create neutral current, so they do not cause voltage drops across the neutral path.

Zero-sequence current behaves differently because all three phase currents have the same magnitude and phase. This creates a neutral current and produces voltage drops across both the neutral impedance and the low-voltage winding. If the neutral is not grounded, zero-sequence current cannot flow to ground, but it can still circulate inside the windings.

Practical Y-Y transformers add external impedances to the per-unit sequence network. Their shunt branches represent a balanced-Y impedance load, with each phase modeled by a core loss resistor in parallel with the magnetizing inductance. In these transformers, the per-unit positive-sequence and negative-sequence impedances are the same, while the neutral impedances affect the zero-sequence network.

Delta-delta transformers also have identical per-unit positive-sequence and negative-sequence impedances. In practical transformers, however, the winding connection can change these impedances. Three-phase, three-winding transformer models can be built by connecting three identical single-phase transformers with a common S-base for the terminals and proportional voltage bases. In the general zero-sequence network, the high-voltage winding configuration sets the high-voltage connection, and the negative-sequence network impedance always matches the positive-sequence network impedance.

Transformer Sequence Networks in Per Unit

series r&#8212;l circuit transients

Fault Current in a Series R-L Circuit

A series resistor-inductor, or R-L, circuit can model a three-phase short circuit when the switch closes at the start of the time period. In this fault condition, all three phases of an unloaded synchronous machine are short-circuited. With no fault impedance and no initial current, the starting voltage depends on the source voltage phase angle. Kirchhoff's Voltage Law, or KVL, is used to analyze the circuit and find the total asymmetrical fault current. This current has two parts. The AC...

three-phase short circuit&#8212;unloaded synchronous machine

three-phase-short-circuitunloaded-synchronous-machine

Synchronous Machine Fault Current Decay

A three-phase short circuit on an unloaded synchronous machine shows how fault current changes over time. The AC fault current, with the DC offset removed, starts at a high value and then falls to a steady-state level in one phase of the machine. This change happens because of the magnetic flux created by the short-circuit armature currents. At first, these currents flow through high-reluctance paths. They later shift to lower-reluctance paths, which increases the armature inductance. This...

power system three-phase short circuits

Subtransient Fault Current in Power Systems

Subtransient fault current analysis in a power system uses simplified models for the main equipment. Transformers are represented by their leakage reactances. Transmission lines are modeled with equivalent series reactances, and synchronous machines are treated as constant voltage sources behind their subtransient reactances. Several elements are left out of the calculation because their effect on the immediate fault current is small or they make the model harder without changing the result...

bus impedance matrix

Three-Phase Fault Current Analysis

Three-phase fault current analysis in an N-bus power system uses the positive-sequence network and the bus impedance matrix. It helps estimate subtransient fault currents when a short circuit occurs at one bus. The method uses superposition, which means the problem is split into two circuits that are studied separately. In the first circuit, all machine voltage sources are short-circuited. Only the prefault voltage source at the faulted bus remains. The positive-sequence bus impedance matrix...

circuit breaker and fuse selection

Protective Devices in Power Systems

Circuit breakers and fuses protect electrical systems from fault current and overcurrent. They help stop damage when current rises above safe limits. Both devices are chosen based on the needs of the electrical system. A circuit breaker interrupts fault current by separating its contacts. This creates an arc, which must be extinguished by elongation, cooling, or splitting, depending on the breaker design. Breakers are grouped by operating voltage and by the arc-extinguishing medium, such as...

sequence networks of rotating machines

Generator Sequence Currents and Impedances

Generator sequence currents and impedances explain how a Y-connected synchronous generator behaves under balanced and unbalanced conditions. When the generator is grounded through a neutral impedance, it is set up to produce balanced internal phase voltages with only positive-sequence components. The source voltage therefore appears only in the positive-sequence network, and the line-to-ground voltages at the generator terminals show the sequence components of this setup. Zero-sequence current...

per-unit sequence models

Transformer sequence networks in per unit show how three-phase transformers respond to positive-, negative-, and zero-sequence currents. For an ideal Y-Y transformer grounded through neutral impedances, the per-unit sequence networks act much like those of a single-phase ideal transformer when the current is balanced. Balanced positive-sequence and negative-sequence currents do not create neutral current, so they do not cause voltage drops across the neutral path. Zero-sequence current behaves...

fault types

Power System Faults in Sequence Networks

Power system faults can be analyzed by moving between the phase domain and the sequence domain. This approach helps relate fault currents and voltages for three-phase bus faults and keeps the fault impedance in the model. Fault impedance is zero for a bolted fault, equal to the arc impedance for an arcing fault, and it represents the total fault impedance for a transmission-line insulator flashover. For a single line-to-ground fault from phase A to ground, the phase-domain conditions are...

key terms and concepts

Learn how Y-Y, delta-delta, and three-winding transformers use per-unit sequence networks to model positive, negative, and zero-sequence currents.

Transformer Sequence Networks in Per Unit | 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.

electrical engineering

Transformer Sequence Networks in Per Unit

Description

Transcript