Моделирование работы трансформатора с магнитопроводом, способным компенсировать реактивную мощность, с применением пакета MatLAB

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ», Оренбург

Моделирование работы трансформатора с магнитопроводом, способным компенсировать реактивную мощность, с применением пакета MatLAB

Нелюбов Виктор Михайлович, к.т.н., доцент

Вороньжев Иван Дмитриевич, студент

Одним из ключевых направлений по повышению энергетической эффективности работы электрических сетей и снижению потерь электроэнергии является компенсация реактивной мощности. Для этой цели можно применить нетрадиционные компенсирующие устройства. К таким устройствам можно отнести трансформатор, в котором изолированные листы электротехнической стали магнитопровода используются в качестве обкладок конденсатора. Таким образом мы можем получить присоединенный к выводам обмоток трансформатора высоковольтный конденсатор, способный компенсировать потребляемую мощность трансформатора. Схема присоединения конденсатора к обмоткам трансформатора приведена на рисунке 1.

1- обмотка ВН; 2 - магнитопровод-конденсатор; 3 - обмотка НН

Рисунок 1 - Схема компенсированного трансформатора

трансформатор магнитопровод реактивная мощность

Трансформатор работает следующим образом: при подаче напряжения на обкладки конденсатора, изоляция между пластинами находится под фазным напряжением. Трансформатор потребляет из сети реактивную мощность, а конденсатор, в свою очередь, ее генерирует. В результате этого потребление реактивной мощности из сети уменьшается, что обуславливает снижение потерь, вызванных перетоками реактивной мощности по сети.

Моделирование работы модифицированного трансформатора осуществлялось в системе MatLab Simylinc, которая позволяет решать задачи математической физики с высоким уровнем точности с помощью графических блоков.

Моделирование рабочих процессов в модифицированном трансформаторе проводится в режиме холостого хода при подключении конденсатора параллельно обмотке высокого напряжения (рисунок 2, 3).

1 - обмотка ВН; 2 - магнитопровод-конденсатор; 3 - обмотка НН; 4 - ограничивающий резистор.

Рисунок 2 - Схема замещения трансформатора

При этом второе уравнение Кирхгофа в дифференциальной форме будет иметь вид:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

(1)

где - мгновенные значения напряжения и токов питания, первичной обмотки и конденсатора;

- активное сопротивление обмотки, ограничивающего резистора и собственная индуктивность обмотки;

- емкость конденсатора-трансформатора.

Максимально возможная емкость конденсатора-трансформатора вычисляется исходя из габаритов магнитопровода трансформатора и материала изоляции его листов по формуле

(2)

где - диэлектрическая постоянная, Ф/м;

диэлектрическая проницаемость среды, о.е;

- толщина изоляции и толщина листов магнитопровода, мм;

V - объем стали магнитопровода,

Объем стали магнитопровода определяется по формуле

(3)

где G - масса магнитопровода, кг;

Рисунок 3 - Модель модифицированного трансформатора в системе MatLab

Список литературы

1. Индивидуальная компенсация реактивной мощности на электрифицированном транспорте/ Ю. П. Попов, Е. Ю. Сизганова, Л. С. Синенко, А. Ю. Южанников // Сб. трудов IV Международной науч. конф. «Эффективность и качество энергоснабжения промышленных предприятий». Украина. Мариуполь. 2000 г. С. 239-240.

2. Цирель Я. А., Поляков В. С. Эксплуатация силовых трансформаторов на электростанциях и в электросетях - Л.: Энергоатомиздат, 1985 г.

3. А. с. 1391369 СССР, Н01F27/24. Трансформатор / А. И. Грюнер, Ю. П. Попов, А. Ю. Южанников и Е. Ю. Лохмакова (СССР) №4080214/24-07; Заявлено 6.10.85; Опублик. 05.05.86, Бюл.№ 11 -- 4 с.

4. А. с. 1391369 СССР, Н01F27/24. Трансформатор/ Ю. П. Попов, А. Ю. Южанников (СССР) №4138034/24-07; Заявлено 5.05.85; Опублик. 22.10.86, Бюл.№19 -- 4 с.

5. Повышение энергетической эффективности систем электроснабжения железных дорог переменного тока с использованием компенсированных трансформаторов/ О. В. Колмаков, В. В. Конратюк, А. И. Орленко, Ю. П. Попов, Л. С. Синенко// Сб. материалов IV конф. «Энергосбережение и ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте. 16 ноября 2012. Москва. ЦНТИиБ - филиал ОАО РЖД. С 104-108.

6. Вороньжев И.Д., Нелюбов В.М. Использование магнитопровода трансформатора в качестве устройства компенсации реактивной мощности. - Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-меотодической конференции. - Оренбург: ОГУ, 2018. - С. 2971-2973. ISBN 978-5-7410-1910-8

Размещено на Allbest.ru