Математическая модель трансформатора при его диагностике коротким импульсом

Abstract

Приводится оригинальный синтез модели обмоток трехфазного двухобмоточного трансформатора. Исходный сигнал входного воздействия в виде импульса короткой длительности раскладывался на составляющие ряда Фурье. Для каждой составляющей в соответствии с принципом суперпозиции рассчитывался переходный процесс. Для определения функций токов и напряжений использовался метод пространства состояний с учётом распределённости параметров схемы замещения, а также влияния скин-эффекта. В работе приведен пример расчета индуктивности и сопротивления витков обмотки трансформатора круглого и прямоугольного сечения с учетом скин-эффекта на основе расчёта поля распределения магнитного потенциала c использованием метода конечных элементов. Для реализации метода конечных элементов был использован пакет COMSOL Multiphysics. Приведены функции переменных со-стояния при входном воздействии в виде зондирующего импульса короткой длительности. По данным сравнительного анализа, полученные нами характеристики на основе моделирования и характеристики натурного эксперимента совпадают.

The synthesis of the model of winding of a three-phase two-winding transformer has been considered. The original input signal in the form of a short duration pulse into components of the Fourier series has been decomposed. In accordance with the superposition principle for each component of decomposition the transient process has been calculated. To determine the transients of currents and voltages the state space method have been used, the distribution of parameters of the equivalent circuit as well as the influence of the skin effect have been taken in account. The examples of the calculation of inductance and resistance of the transformer windings with circular and rectangular cross section with the skin effect by calculating the distribution of the magnetic field potential using the finite element method have been given. To implement the finite element method the COMSOL Mul-tiphysics soft ware has been used. The functions of the state variables with input action as a probe pulse of short duration are given. According to a comparative analysis, the modeling characteristics obtained by us and the characteristics of a natural experiment have been coincided