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

3개의 동일한 단상 변압기는 4가지 권선 유형 모두에 걸쳐 구성된 고전압 및 저전압 단자와 3상 연결을 형성합니다.
접지된 Y-Y 변압기의 단위당 등가 회로의 기본 수량에는 정격 라인 대 라인 전압의 비율과 일치하는 공통 기본 복소 전력 및 전압 기본 비율이 포함됩니다.
이 변압기의 평형 전류는 0의 중성 전류를 생성하므로 장치당 등가 회로를 단상 이상적인 변압기와 유사하게 만듭니다.
2권선 변압기 방정식을 확장하면 단상 3권선 변압기에 필요한 관계를 얻을 수 있습니다.
실제 및 단위당 측정값으로 작성된 이러한 관계는 단위당 등가 회로를 충족합니다.
실용적인 3권선 변압기 회로에는 개방 회로 테스트를 통해 평가된 외부 직렬 임피던스 및 션트 어드미턴스 분기가 포함되어 있습니다.
하나의 권선이 열리면 3권선 변압기가 2권선 변압기처럼 작동합니다. 표준 단락 테스트는 단위당 누설 임피던스를 평가하며, 션트 어드미턴스 분기를 무시함으로써 더욱 단순화됩니다.
마지막으로, 단위당 직렬 임피던스는 누설 임피던스에서 파생됩니다.

3권선 변압기

세 개의 동일한 단상 변압기를 구성하여 고전압 및 저전압 권선을 포함하는 3상 변압기 연결을 형성할 수 있습니다. 고전압 권선은 대문자 A-B-C로 표시되고, 저전압 권선은 각각의 위상을 나타내는 소문자 a-b-c로 표시됩니다. 이 표기법은 변압기의 고전압 측과 저전압 측을 구별하는 데 도움이 됩니다. 

접지된 Y-Y 3상 변압기의 단위당 등가 회로에서 기본 양은 분석을 단순화하는 데 필수적입니다. 기본 복소 전력은 시스템 전체에서 공통적이며 전압 기본 비율은 변압기의 정격 라인 간 전압 비율에 해당합니다. 이러한 기본 양은 일관성을 보장하고 다양한 구성 요소와 시스템에서 비교를 용이하게 합니다.

변압기의 균형 전류의 경우 중성 전류는 0입니다. 결과적으로 중성 임피던스에 걸쳐 전압 강하가 없습니다. 이는 단일 위상 이상 변압기와 유사한 단위당 등가 회로를 생성하여 3상 시스템의 분석 및 이해를 단순화합니다.

단상 3권선 변압기에 필요한 관계를 도출하기 위해 2권선 변압기의 방정식을 확장합니다. 이러한 관계는 실제 및 단위당 측정으로 모두 표현할 수 있으므로 단위당 등가 회로 모델에 부합합니다. 이 확장은 3권선 변압기의 실제 동작을 정확하게 표현하는 데 필수적입니다.

실제 3권선 변압기 회로에서 외부 직렬 임피던스와 션트 어드미턴스 브랜치는 중요한 요소입니다. 이러한 요소는 일반적으로 개방 회로 테스트를 통해 평가됩니다. 3권선 변압기의 한 권선이 개방되면 변압기는 2권선 변압기처럼 동작합니다. 이 특성은 표준 단락 회로 테스트와 함께 변압기의 단위당 누설 임피던스를 결정하는 데 사용됩니다. 그러나 션트 어드미턴스 브랜치는 단순화를 위해 종종 무시됩니다.

단락 회로 시험의 결과는 변압기의 등가 회로에서 직렬 임피던스 요소를 나타내는 단위당 누설 임피던스를 산출합니다. 이러한 단위당 직렬 임피던스에 초점을 맞추고 션트 어드미턴스 브랜치를 무시하면 등가 회로를 단순화하여 변압기의 성능을 더 명확하게 이해할 수 있습니다.

결론적으로, 이러한 방법과 단순화는 3상 시스템에서 3권선 변압기의 복잡한 동작을 효과적으로 모델링하고 분석합니다. 이 접근 방식은 등가 회로가 변압기의 이상적 특성과 실제적 특성을 모두 정확하게 나타내어 전기 시스템 내에서 효율적인 설계와 작동을 용이하게 합니다.

3 개의 동일한 단상 변압기는 4 개의 권선 모두에 걸쳐 구성된 고전압 및 저전압 단자와 3 상 연결을 형성합니다.

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Electrical Engineering

전기공학

Unit 1

제1단원

Power Transformers

전력 변압기

KEY TERMS AND CONCEPTS

주요 용어 및 개념

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

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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

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