TRASFORMATORI. Applicazioni Magnetiche S.r.l. Color Shade Results Quantity : Flux density Tesla
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- Gaetana Valente
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1 TRASFORMATORI Color Shade Results Quantity : Flux density Tesla Vrms(V1) (Vrms) : 25 Phase (Deg): 0 Scale / Color 18,66546E-3 / 193,51456E-3 193,51456E-3 / 368,36362E-3 368,36362E-3 / 543,21271E-3 543,21271E-3 / 718,0618E-3 718,0618E-3 / 892,9109E-3 892,9109E-3 / 1, ,06776 / 1, ,24261 / 1, ,41746 / 1, ,59231 / 1, ,76716 / 1, ,94201 / 2, ,11685 / 2,2917 2,2917 / 2, ,46655 / 2,6414 2,6414 / 2,
2 SOMMARIO TRASFORMATORE MONOFASE 2D Analisi Magneto Dinamica parametrica TRASFORMATORE TRIFASE 3D NO LOAD TEST SHORT CIRCUIT TEST OVERLAY TRASFORMATORI 3D tr3f3c.pfo trasformatore trifase a colonne tr1fm.pfo trasformatore monofase a mantello 2
3 TRASFORMATORE MONOFASE - 2D Color Shade Results Quantity : Flux density Tesla Vrms(V1) (Vrms) : 25 Phase (Deg): 0 Scale / Color 18,66546E-3 / 193,51456E-3 193,51456E-3 / 368,36362E-3 368,36362E-3 / 543,21271E-3 543,21271E-3 / 718,0618E-3 718,0618E-3 / 892,9109E-3 892,9109E-3 / 1, ,06776 / 1, ,24261 / 1, ,41746 / 1, ,59231 / 1, ,76716 / 1, ,94201 / 2, ,11685 / 2,2917 2,2917 / 2, ,46655 / 2,6414 2,6414 / 2,
4 Geometria TRASFORMATORE MONOFASE - 2D 4
5 Geometria TRASFORMATORE MONOFASE - 2D TK_CORE Parametro Valore HTOT 65 HTOT HT_COIL EXT_COIL HT_COIL INT_COIL TK_CORE 15 5
6 TRASFORMATORE MONOFASE - 2D Mesh MESH POINT TIPO COIL CORE1 CORE2 COLORE VALORE HTOT/2- TK_CORE/2- EXT_COIL TK_CORE/4 INT_COIL/2- TK_CORE/4 6
7 TRASFORMATORE MONOFASE - 2D Mesh MAPPED 7
8 TRASFORMATORE MONOFASE - 2D PHYSICS Caratteristiche elettriche Componente V1 Valore 10 Volt Componente Coil Conductor: B1a Coil Conductor: B1b Resistenza Numero di Spire Resistenza Numero di Spire 0.85 Ohm Ohm 310 Coil Conductor: Resistenza 0.85 Ohm B2a Numero di Spire 310 Coil Conductor: Resistenza 0.85 Ohm B2b Numero di Spire 310 Componente R1 Valore 1e7 Ohm 8
9 TRASFORMATORE MONOFASE - 2D PHYSICS Caratteristiche dei Materiali CORE Permeabilità magnetica relativa 800 IRON Saturazione 2.1 T PRIMARIO SECONDARIO Permeabilità magnetica relativa 1 COPPER Resistività elettrica 1.78e-8 Ohm m ARIA AIRGAP = 0.1 mm ARIA 9
10 TRASFORMATORE MONOFASE - 2D Influenza della Tensione sul Primario (V1) V1 = 5/9/13/17/21/25 Volt rms 10
11 TRASFORMATORE MONOFASE - 2D Permeabilità al V1=25 Volt rms Color Shade Results Quantity : Relative permeability Vrms(V1) (Vrms) : 25 Phase (Deg): 0 Scale / Color 2,12641 / 51, ,94759 / 101, ,76878 / 151, ,58997 / 201, ,41115 / 251, ,23235 / 301, ,0535 / 350, ,87469 / 400, ,69589 / 450, ,51706 / 500, ,33823 / 550, ,15948 / 599, ,98065 / 649, ,80182 / 699, ,62305 / 749, ,44421 / 799,
12 TRASFORMATORE MONOFASE - 2D Permeabilità al V1=25 Volt rms Color Shade Results Quantity : Relative permeability Vrms(V1) (Vrms) : 25 Phase (Deg): 0 Scale / Color 2,12641 / 51, ,94759 / 101, ,76878 / 151, ,58997 / 201, ,41115 / 251, ,23235 / 301, ,0535 / 350, ,87469 / 400, ,69589 / 450, ,51706 / 500, ,33823 / 550, ,15948 / 599, ,98065 / 649, ,80182 / 699, ,62305 / 749, ,44421 / 799,
13 TRASFORMATORE MONOFASE - 2D TR1 200 Watt POWER Power / Active Vrms(V1) COIL1L_P ; COIL1R_N ; Phase (Deg): 0 Vrms ,049E-3 Henry 0,005 4,95E-3 4,9E-3 4,849E-3 INDUCTANCE Inductance / Inductance Vrms(V1) COIL1L_P ; COIL1R_N ; Phase (Deg): 0 4,799E-3 Vrms
14 TRASFORMATORE MONOFASE - 2D Influenza del Numero di Spire del Secondario 110/210/310 14
15 TRASFORMATORE MONOFASE - 2D TR1 0,025 0,02 Flusso Inductance / Magnitude Flux NTurn(COIL2L_P) COIL2L_P ; COIL2R_N ; Phase (Deg): 0 0,015 0, ,
16 Geometria TRASFORMATORE TRIFASE - 3D 16
17 TRASFORMATORE TRIFASE - 3D Mesh NO MESHED COILS 17
18 NO LOAD TEST TRASFORMATORE TRIFASE - 3D Ia = 0 A Ia = 0 A La perdita può essere trascurata in quanto vi è saturazione sul primario Calcolo di Rf & Xm Calcolo delle perdite nel NUCLEO É sufficiente un modello CAD semplificat 18
19 TRASFORMATORE TRIFASE - 3D NO LOAD TEST: Modello HV transformer 150 MVA kv / 14.1 kv NUCLEO ( magnetic non conductive region ) Permeabilità 5500 Saturazione 1.8 T Primario: accopiamento del circuito Secondario: Avvolgimenti Primario Secondario 432 spire 80 spire Corrente nulla imposta in ogni fase : Ia = Ib = Ic = 0A ϕ( Ia) = ϕ( Ib) = ϕ( Ic) = 0 Modello FEM semplice VA = VB = VC = ( / 3) V ϕ (VA) = 180 ϕ (VB ) = 60 ϕ (VC ) = 60 19
20 TRASFORMATORE TRIFASE - 3D NO LOAD TEST : Risultati HV transformer 150 MVA kv / 14.1 kv Grandezze calcolate: Corrente in ogni fase del primario Energia Magnetica Corrente di Magnetizzazione: I0 Reactive power/phase Xm1 = U 1 ( )² 3 Q Reattanza di Magnetizzazione Xm1, Xm2 Induzione Magnetica nel NUCLEO + coefficienti di Bertotti Hysteresis losses coefficient Conductivity Losses in excess coefficient Thickness of lamination Stacking factor Perdite nel NUCLEO Rf 20
21 TRASFORMATORE TRIFASE - 3D SHORT CIRCUIT TEST Ua = 0V Ua = 0V Perdite NON trascurabili, il NUCLEO è poco magnetizzato Ramo di magnetizzazione trascurabile : «ideal ratio» tra primario e secondario Calcolo della Reattanza di Perdita Perdite Joule negli Avvolgimenti Perdite per Correnti Parassite negli Avvolgimenti «Stray losses» 21
22 TRASFORMATORE TRIFASE - 3D SHORT CIRCUIT TEST Origine delle «Stray losses»: Perdita di Flusso Magnetico Correnti Parassite nelle parti conduttive (tank, shunts, ) Perdite Joule (chiamate) «Stray losses» Parametri sensibili: Forma degli Avvolgimenti Forma del NUCLEO É necessario un modello CAD dettagliato Forma della Parti Conduttive 22
23 TRASFORMATORE TRIFASE - 3D SHORT CIRCUIT TEST : Modello HV transformer 150 MVA kv / 14.1 kv Tank, Frames: magnetic & conductive δ << Sheets thickness Modelled as : «surface Impedance» surface region Core, shunts : ferromagnetic part Laminated: e = 2.7 e-04 m Modelled as : «non conductive & magnetic volume region Shunts fastening: magnetic & conductive Modelled as : «thin conductive» Thin sheet thickness surface region Winding, bus bars : Current sources, no eddy current Modelled as : «Coil conductor» volume regions 23
24 TRASFORMATORE TRIFASE - 3D SHORT CIRCUIT TEST : Risultati HV transformer 150 MVA kv / 14.1 kv Grandezze calcolate: Tensione in ogni fase del primario Tensione di Corto Circuito: Vsc Reactive power/phase Energia Magnetica X1 = Q (I1)² Reattanza di perdita X1, X2 R1, R2, I1, I2 Induzione magnetica radiale Perdite Joule negli Avvolgimenti: Pj = 3*R1*I1² + 3*R2*I2² Perdite per Correnti Parassite negli Avvolgimenti Densità delle «Stray losses» «Stray losses» totali 24
25 TRASFORMATORE TRIFASE - 3D SHORT CIRCUIT TEST : Risultati HV transformer 150 MVA kv / 14.1 kv Perdite per Correnti Parassite P ( eddy ) 1 b sinh( a / δ ) sin( a / δ ) 2 a sinh( b / δ ) sin( b / δ ) = + 2 δ cosh( a / δ ) + cos( a / δ ) Brad δ cosh( b / δ ) + cos( b / δ ) Bax σ µ o 2 (W/m) - Brand Induzione magnetica Radial - Bax Induzione magnetica Assiale Posizione dei conduttori in ogni Avvolgimento Induzione Magentica calcolta da FLUX 25
26 TRASFORMATORE TRIFASE - 3D SHORT CIRCUIT TEST : Risultati HV transformer 150 MVA kv / 14.1 kv STRAY LOSSES Visualizzazzione della densità delle «Stray Losses» (W/m²) : Integrale in ogni parte conduttiva (Flux postprocessing) «Stray losses» 26
27 TRASFORMATORE TRIFASE - 3D Altre Analisi di interesse Induttanze, perdite magnetiche 27
28 TRASFORMATORE TRIFASE - 3D Altre Analisi di interesse Forza sugli Avvolgimenti Analisi Elettrostatica: Lightning impulse test simulation on a MV cubicle Cad import FE mesh and results : z y x Secondary winding Current transformer insulator distiribuzione del potenziale elettrico (V) distiribuzione del campo elettrico (E) Altre : Analisi termica, carico sbilanciato, test di sovraccarico,. 28
29 OVERLAY per TRASFORMATORI - 3D Transformers Overlay tr3f3c.pfo Interfaccia dedicata alla modellazione di un TRASFORMATORE TRIFASE a Colonne tr1m.pfo Interfaccia dedicata alla modellazione di un TRASFORMATORE MONOFASE a Mantel 29
30 OVERLAY per TRASFORMATORI - 3D tr3f3c.pfo: TRASFORMATORE TRIFASE a Colonne Esempio Caricamento dell Overlay 30
31 OVERLAY per TRASFORMATORI - 3D tr3f3c.pfo: TRASFORMATORE TRIFASE a Colonne Esempio Inserimento Dati Geometrici 31
32 OVERLAY per TRASFORMATORI - 3D tr3f3c.pfo: TRASFORMATORE TRIFASE a Colonne Esempio Inserimento qualità della MESH Un solo parametro 32
33 OVERLAY per TRASFORMATORI - 3D tr3f3c.pfo: TRASFORMATORE TRIFASE a Colonne Esempio Inserimento Dati Fisici o Frequenza o Numero di Spire o Corrente 33
34 OVERLAY per TRASFORMATORI - 3D tr3f3c.pfo: TRASFORMATORE TRIFASE a Colonne Esempio Inserimento AVVOLGIMENTI o Ingombri 34
35 OVERLAY per TRASFORMATORI - 3D tr3f3c.pfo: TRASFORMATORE TRIFASE a Colonne Geometria Esempio Modello Costruito: TRASFORMATORE TRIFASE MESH 35
36 OVERLAY per TRASFORMATORI - 3D tr3f3c.pfo: TRASFORMATORE TRIFASE a Colonne Esempio Solving e Risultato Finale 36
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