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

3つの同一の単相トランスは、4つの巻線タイプすべてに設定された高電圧端子と低電圧端子を備えた三相接続を形成します。
接地Y-Yトランスのユニットあたりの等価回路の基本数量には、コモンベース複素電力と、定格ライン間電圧の比率に一致する電圧ベース比が含まれます。
このトランスの平衡電流はゼロの中性電流を生成するため、ユニットあたりの等価回路は単相の理想的なトランスに似ています。
2 巻線トランスの方程式を拡張すると、単相 3 巻線トランスに必要な関係が得られます。
これらの関係は、実際の測定値と単位あたりの測定値で記述され、単位あたりの等価回路を満たします。
実用的な3巻線トランス回路には、オープン回路テストによって評価された外部直列インピーダンスとシャントアドミタンス分岐が含まれています。
1つの巻線が開いていると、3巻線の変圧器は2巻線の変圧器のように機能します。標準的な短絡テストでは、単位あたりのリークインピーダンスを評価し、シャントアドミタンスブランチを無視することでさらに簡素化します。
最後に、単位直列あたりのインピーダンスは、漏れインピーダンスから導き出されます。

3巻線トランス

3 つの同一の単相変圧器を、高電圧巻線と低電圧巻線を含む 3 相変圧器接続を形成するように構成できます。高電圧巻線は大文字の A-B-C で示され、低電圧巻線はそれぞれの位相を表す小文字の a-b-c でラベル付けされます。この表記は、変圧器の高電圧側と低電圧側を区別するのに役立ちます。 
接地型 Y-Y 三相変圧器の単位あたりの等価回路では、解析を簡素化するために基本量が不可欠です。基本複素電力はシステム全体で共通であり、電圧基本比は変圧器の定格線間電圧の比に対応します。これらの基本量により一貫性が確保され、さまざまなコンポーネントやシステム間での比較が容易になります。 
変圧器内の電流が平衡状態にある場合、中性電流はゼロになります。その結果、中性インピーダンスでの電圧降下は発生しません。これにより、単位あたりの等価回路が単相の理想変圧器に似たものとなり、三相システムの分析と理解が簡素化されます。 
単相 3 巻線変圧器に必要な関係を導出するために、2 巻線変圧器の方程式が拡張されます。これらの関係は、実際の測定値と単位あたりの測定値の両方で表現できるため、単位あたりの等価回路モデルに準拠していることが保証されます。この拡張は、3 巻線変圧器の実際の動作を正確に表すために重要です。 
実際の 3 巻線変圧器回路では、外部直列インピーダンスと並列アドミタンス分岐が重要な要素となります。これらの要素は、通常、開回路試験によって評価されます。3 巻線変圧器の 1 つの巻線が開いている場合、変圧器は 2 巻線変圧器のように動作します。この特性は、標準的な短絡試験とともに、変圧器の単位あたりの漏れインピーダンスを決定するために使用されます。ただし、並列アドミタンス分岐は、簡略化のために無視されることがよくあります。 
短絡試験の結果は、変圧器の等価回路における直列インピーダンス要素を表す単位あたりの漏れインピーダンスをもたらします。これらの単位あたりの直列インピーダンスに注目し、並列アドミタンス分岐を無視することで、等価回路を簡素化し、変圧器の性能をより明確に理解することができます。 
結論として、これらの方法と簡略化により、３相システムにおける３巻線変圧器の複雑な動作を効果的にモデル化し、分析することができます。このアプローチにより、等価回路が変圧器の理想的な特性と実際の特性の両方を正確に表すことが保証され、電気システム内での効率的な設計と操作が容易になります。

3つの同一の単相変圧器は、4つの巻線すべてにわたって構成された高電圧および低電圧端子と三相接続を形成します...

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KEY TERMS AND CONCEPTS

主要用語と概念

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 電気工学 は、電気回路の基本概念と回路解析テクニックを網羅したアニメーションビデオシリーズです。オペアンプと回路変換および 1 次・ 2 次回路の概念を網羅しています。実験を撮影した実写動画では、設計例や現代社会での応用が含まれており、複雑な概念も分かりやすく学習いただけます。

Three-Winding Transformer Models

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