Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

Учёт магнитного гистерезиса при моделировании силовых трансформаторов и реакторов
 

Учёт магнитного гистерезиса при моделировании силовых трансформаторов и реакторов

Дмитриев М. В., канд. техн. наук ЗАО «Завод энергозащитных устройств»,Николаев Р. Н., Карпов А. С., инженеры, СПбГПУ

 

 

При проведении исследований (процессов включения и отключения силовых элект­ротехнических устройств; оценке броска тока намагничивания, а также уточнения его формы и, соответственно, гармонического состава; изучении резонансных и феррорезонансных процессов) возникают повышенные требования к точности раз­рабатываемых компьютерных моделей и, в частности, к корректному учёту свойств электротехнической стали в магнитных системах.

Методика и алгоритм моделирова­ния силовых электротехнических устройств с элементами из электротех­нической стали рассмотрены в некото­рых публикациях [1,2]. К ним относятся шунтирующие реакторы, трансфор­маторы, автотрансформаторы и пр. Следующий шаг по улучшению досто­верности моделирования — корректный учёт свойств электротехнической стали в их магнитных системах. Применение корректной модели позволит уточнять гармонический состав токов холостого хода (XX), правильно оценивать величину бросков тока намагничивания (для созда­ния современных устройств и алгорит­мов релейной защиты), исследовать сложные режимы включения и отключе­ния устройств, а также резонансные и феррорезонансные процессы, которые могут вызывать опасные воздействия на электротехническое оборудование энер­госистем.

 

Магнитный гистерезис

В соответствии с публикацией [3] элек­тромагнитные процессы в листовой хо­лоднокатаной стали описываются, как правило, по известному принципу разде­ления общих потерь в ферромагнитном материале на составляющие, обуслов­ленные гистерезисом, макро- и микро­скопическими вихревыми токами. При условии равномерности распределения магнитного потока по сечению листа (от­сутствие выраженного поверхностного эффекта) упомянутое разделение по­терь эквивалентно разделению магнит­ного поля H(t) на поверхности листа на три слагаемых, называемых гистерезисным полем Hr(f), классическим полем Hк (f) и дополнительными полем Нд(t). То­гда напряжённость магнитного поля в ферромагнитном материале можно представить формулой:

H(t) = Hr(f) + Hk(t) + Hд(t). (1)


Такое разделение полей дополняет предложенную авторами статьи методи­ку расчёта магнитной системы транс­форматора или реактора и позволяет учитывать гистерезисные свойства стали без существенного изменения алгоритма расчёта. Согласно указанной методике напряжённость магнитного поля опреде­ляется по значению индукции для безгистерезисной кривой намагничивания:

 Нi= f(Bi).(2)

Таким образом, чтобы в предложен­ной методике учесть явление магнитного гистерезиса, необходимо вместо урав­нения безгистерезисной кривой намагни­чивания (2) использовать формулу (1). Рассмотрим более подробно каждое слагаемое в формуле (1) и методику их расчёта.


Список литературы

1. Евдокунин Г. А., Дмитриев М. В. Моделирование переходных процессов в электрической сети, содержащей трансформаторы при учёте конфигурации их магнитной системы // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 2. С. 37 - 48.

2. Евдокунин Г. А., Николаев Р. Н. Моделирование и анализ переходных процессов в трансформаторах // Науч.- техн. ведомости СПбГПУ. 2009. № 4 - 1 (89) С. 207 - 215.

3. Моделирование переходных про­цессов в трансформаторе с учётом гистерезесных свойств магнитопровода / С.Е.Зирка, Ю. И. Мороз, Е. Ю. Мороз, А.Л. Тарчуткин// Техническая электродинамика. 2010. № 2.

4. Viscosity-based magnetodynamic irrodei of soft magnetic materials / S. E. Zirka, Y. I. Moroz, P. Marketos, A. J. Moses // IEEE Trans. Magn. 2006. P. 2121 - 2132.

5. Jiles D. C., Afherton D. L. Theory of Ferromagnetic Hysteresis // Journal of Magnetism and Magnetic materials. 1986. P. 48 - 60.

6. Bertotfi G. Hysteresis in Magne­tism. — San Diego: Academic Press, 1988.

7. Метод расчёта на ЭВМ электро­магнитных переходных процессов в фер­ромагнитных устройствах с произвольной структурой магнитной и электрической цепей / Г. А. Евдокунин, Е. В. Коршунов, Э. А. Сеппинг, Я. Я. Ярвик // Электро­техника. 1991. № 2. С. 56 - 59.

8. Управляемые подмагничиванием электрические реакторы: сб. статей / Под ред. А. М. Брянцева. — М.: Знак, 2004. — 264 с.

9. An Improved Low-Frequency Transformer Model for Use in GIC Studies/ W.Chandrasena, P.G. McLaren, U.D. Annakkage, R.P. Jayasinghe//IEEE Trans. Power Delivery. 2004. №4


 

 

 

 

 
 
Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  ©  Дмитриев М. В., канд. техн. наук ЗАО «Завод энергозащитных устройств»,Николаев Р. Н., Карпов А. С., инженеры, СПбГПУ. Учёт магнитного гистерезиса при моделировании силовых трансформаторов и реакторов. Энергетик, №  1,  2012.– С.16-19.
Материал размещен на www.transform.ru: 31.01.2012 г.
 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????