محاسبه تلفات سيم پيچي هاي ترانسفورماتور چندسيم پيچه كششي با كمك يك روش شبه عددي

Winding Losses Calculation in Multi-Winding Traction Transformer Using a Semi-Numerical Method

امروزه ترانسفورماتورهاي چندسيم‌پيچه به صورت قابل ملاحظه‌اي در سيستم‌هاي قدرت، به‌خصوص صنايع ريلي و كارخانه‌هاي فولادسازي مورد توجه متخصصان و طراحان شبكه قرار گرفته‌اند. ترانسفورماتورهاي چندسيم‌پيچه مورد استفاده در سيستم‌هاي ريلي (كششي)، داراي ساختار ويژه دوطبقه بوده و از لحاظ حرارتي و مغناطيسي با مشكلات و پيچيدگي‌هاي بيشتري نسبت به انواع متداول دوسيم‌پيچه مواجه هستند. بنابراين با توجه به اهميت محاسبه تلفات (حرارت توليدي) سيم‌پيچي‌ها (به‌عنوان مقدمه محاسبات حرارتي) در اين نوع از ترانسفورماتورها، در تحقيق حاضر يك روش شبه‌عددي جهت تحليل رفتار الكترومغناطيسي ترانسفورماتور چندسيم‌پيچه دوطبقه ارائه شده است. با تلفيق روش اجزاي محدود و روش تحليلي، توزيع تلفات سيم‌پيچي‌ها، مرتبط با جريان‌هاي فوكو، محاسبه و از مقايسه آن با نتايج آزمايشگاهي، دقت و اعتبار مدل‌سازي تأييد مي‌شود. چنانچه نشان داده شده است، روش ارائه‌شده، روشي كارامد جهت مدل‌سازي الكترومغناطيسي و محاسبه تلفات در ترانسفورماتور چندسيم‌پيچه دوطبقه است. در ادامه، تلفات سيم‌پيچي‌هاي ترانسفورماتور چندسيم‌پيچه دوطبقه با نتايج ترانسفورماتورهاي دوسيم‌پيچه سنتي معادل مقايسه شده و نتايج مورد بحث و بررسي قرار گرفته‌اند. در انتها نيز ارتباط تلفات سيم‌پيچي‌هاي اين ترانسفورماتور با فركانس مطالعه شده است.

Nowadays, multi-winding transformers are widely used in power systems, especially in traction networks and steel producing companies. The multi-winding transformers have special geometry. They encounter with serious problems and difficulties in design procedure in comparison with conventional two-winding transformers. Considering the importance of windings losses (and the generated heat), the current research firstly focuses on thermal calculations in this type of transformers, also introduces a semi-numerical technique for electromagnetic analysis of split-winding traction system transformer. Combining finite element and analytical methods, the windings losses distribution due to eddy currents is calculated and the modeling results are validated using the experimental results. As shown, the introduced semi-numerical method is a powerful technique for electromagnetic modeling and winding losses calculations in split-winding transformers. Also, the winding losses of the split-winding transformer are discussed and compared to the conventional two-winding transformer results. Finally, the relation between the winding losses and frequency is studied in this paper.