تحليل نيروهاي الكترومغناطيسي ترانسفورماتور تحت شرايط فرورزونانس در اثر اتصال‌كوتاه سه فاز متوالي با استفاده از روش المان محدود

در اين مقاله، از روش تحليلي اجزاي محدود براي مطالعه پديده فرورزونانس از ديدگاه نيروهاي الكترومغناطيسي وارد بر سيم‌پيچي‌هاي ترانسفورماتور استفاده شده است. به‌منظور مدل‌سازي اين پديده، يك خطاي اتصال ‌كوتاه سه فاز متوالي در سمت اوليه و در فاصله نسبتا دور از ترانسفورماتور درنظر گرفته شده است. سپس با توجه به ظرفيت خازني معادل خط، بين محل خطا تا محل نصب ترانسفورماتور، خطاهاي اتصال ‌كوتاه تك فاز به‌صورت متوالي توليد مي‌شوند. به‌علت كليدزني، براي قطع خط در محل خطا، پديده فرورزونانس در سيستم قدرت به‌وجود مي‌آيد. در نتيجه، اندازه ولتاژ و جريان‌هاي سمت اوليه و ثانويه ترانسفورماتورها به‌صورت محسوس تغيير پيدا مي‌كنند. تأثير تغييرات جريان بر اندازه نيروهايي كه سيم‌پيچي‌هاي ترانسفورماتور در طول پديده فرورزونانس تحمل مي‌كنند، موضوع مورد مطالعه اين مقاله است. با شبيه‌سازي ترانسفورماتور توزيع در محيط اجزاي محدود نرم‌افزار FLUX 12.2 و استفاده از كليدزني در شبكه، پديده فرورزونانس مدل‌سازي مي‌شود. با توجه به وابستگي فرورزونانس به غيرخطي بودن مشخصۀ مغناطيسي هسته آهني ترانسفورماتور، از مدل هيسترزيس برداري Jiles–Atherton براي توليد حلقه‌هاي هيسترزيس هسته فولادي بهره گرفته شده است تا دقت نتايج افزايش يابد