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

Три одинаковых однофазных трансформатора образуют трехфазное соединение с высоковольтными и низковольтными клеммами, настроенными на все четыре типа обмоток.
Базовые величины для эквивалентной цепи заземленного Y-Y трансформатора на единицу включают общую базовую комплексную мощность и базовое отношение напряжения, соответствующее отношению номинальных напряжений от линии к линии.
Сбалансированные токи в этом трансформаторе дают нулевой ток нейтрали, что делает его схему эквивалента на единицу измерения аналогичной однофазному идеальному трансформатору.
Расширение уравнений для двухобмоточного трансформатора дает соотношения, необходимые для однофазного трансформатора с тремя обмотками.
Эти соотношения, записанные в фактических мерах и мерах за единицу, удовлетворяют схеме эквивалента на единицу.
Практическая схема трансформатора с тремя обмотками включает в себя внешние последовательные импедансные и шунтирующие адмиттансные ветви, оцененные с помощью испытания на разомкнутую цепь.
При размыкании одной обмотки трехобмоточный трансформатор действует как двухобмоточный. Стандартные испытания на короткое замыкание оценивают импедансы утечки на единицу продукции, что еще больше упрощается за счет пренебрежения ветвями впуска шунтов.
Наконец, последовательные импедансы для каждой единицы извлекаются из импедансов утечки.

Трёхобмоточные трансформаторы

Три одинаковых однофазных трансформатора могут быть сконфигурированы для формирования трехфазного трансформаторного соединения, которое включает обмотки высокого напряжения и обмотки низкого напряжения. Обмотки высокого напряжения обозначаются заглавными буквами A-B-C, в то время как обмотки низкого напряжения обозначаются строчными буквами a-b-c, представляющими их соответствующие фазы. Эта нотация помогает различать стороны высокого и низкого напряжения трансформатора.

В эквивалентной схеме на единицу заземленного трехфазного трансформатора Y-Y базовые величины необходимы для упрощения анализа. Базовая комплексная мощность является общей для всей системы, а базовое отношение напряжения соответствует отношению номинальных линейных напряжений трансформатора. Эти базовые величины обеспечивают согласованность и облегчают сравнение между различными компонентами и системами.

Для сбалансированных токов в трансформаторе токи нейтрали равны нулю. Следовательно, нет падения напряжения на нейтральных сопротивлениях. Это приводит к эквивалентной схеме на единицу, которая напоминает однофазный идеальный трансформатор, упрощая анализ и понимание трехфазной системы.

Для получения необходимых соотношений для однофазного трехобмоточного трансформатора уравнения двухобмоточных трансформаторов расширяются. Эти соотношения могут быть выражены как в фактических, так и в относительных единицах, что гарантирует их соответствие эквивалентной модели схемы на единицу. Это расширение имеет решающее значение для точного представления практического поведения трехобмоточных трансформаторов.

В практической схеме трехобмоточного трансформатора внешние последовательные импедансы и шунтирующие проводящие ветви являются значимыми факторами. Эти элементы обычно оцениваются посредством испытания на разомкнутую цепь. Когда одна обмотка трехобмоточного трансформатора разомкнута, трансформатор ведет себя как двухобмоточный трансформатор. Эта характеристика, наряду со стандартными испытаниями на короткое замыкание, используется для определения удельных импедансов утечки трансформатора. Однако шунтирующие проводящие ветви часто игнорируются для упрощения.

Результаты испытаний на короткое замыкание дают удельные сопротивления утечки, которые представляют собой последовательные элементы импеданса в эквивалентной схеме трансформатора. Сосредоточившись на этих удельных последовательных сопротивлениях и пренебрегая ветвями проводимости шунта, эквивалентную схему можно упростить, что обеспечивает более четкое понимание производительности трансформатора. 

В заключение, эти методы и упрощения эффективно моделируют и анализируют сложное поведение трехобмоточных трансформаторов в трехфазных системах. Такой подход гарантирует, что эквивалентная схема точно представляет как идеальные, так и практические характеристики трансформатора, способствуя эффективному проектированию и эксплуатации в электрических системах.

Три одинаковых однофазных трансформатора образуют трехфазное соединение с высоковольтными и низковольтными клеммами, сконфигурированными по всем четырем обмоткам ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Электротехника

Unit 1

Раздел 1

Power Transformers

Силовые трансформаторы

KEY TERMS AND CONCEPTS

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

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