satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2017-16-2-171-176sat-1003Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫENERGETIC COMPLEXESИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО РЕЖИМА ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА С СИММЕТРИЧНЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ РАМНОЙ КОНСТРУКЦИИINVESTIGATION OF MAGNETIC MODE FOR 3-PHASE TRANSFORMER WITH SYMMETRICAL MAGNETIC CONDUCTOR OF FRAME DESIGNМазуренкоА. А.MazurenkoA. A.

Кандидат технических наук, доцент 

Адрес для переписки: Мазуренко Анатолий Аркадьевич – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск. Тел.: +375 17 292-71-93  EiE@bntu.by

Associate Professor, PhD in Engineering 

Address for correspondence: Mazurenko Anatoliy А. – Belarusian National Technical University, 65/2 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 292-71-93    EiE@bntu.by

EiE@bntu.byСмирновЕ. Т.SmirnovE. T.

Студент

Student

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201729032017162171176Copyright © Мазуренко А.А., Смирнов Е.Т., 20172017Мазуренко А.А., Смирнов Е.Т.Mazurenko A.A., Smirnov E.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/1003

Исследован магнитный режим трехфазного трансформатора с симметричным магнитопроводом рамной конструкции на схемной модели. Схема состояла из трех нелинейных катушек, соединенных звездой без нулевого провода. Вебер-амперные характеристики катушек соответствовали одноименным параметрам отдельных рам магнитопровода. Принимали, что магнитный поток каждой рамы замыкается на себя, не переходя в другую раму магнитопровода. Электромагнитное состояние схемы замещения описывали системой дифференциальных уравнений, которые решали с помощью стандартной программы MathCad. В результате рассчитаны функции магнитной индукции рамы и намагничивающего тока и их гармонические составы, определена зависимость реальной амплитуды индукции магнитного поля от амплитуды индукции основной гармоники. В процессе проведения экспериментов выявлено, что: амплитуда индукции основной гармоники магнитного поля в рамах магнитопровода больше расчетного значения индукции на 15,5 %; вследствие нелинейности вебер-амперных характеристик рам и свойств трехфазной системы в функциях магнитной индукции отдельных рам возникают гармонические составляющие, кратные трем; высшие гармоники функции магнитной индукции рамы, накладываясь на основную гармонику, уменьшают реальную амплитуду индукции магнитного поля практически до расчетного значения индукции в рабочем диапазоне реальной амплитуды, при этом коэффициенты высших гармоник изменяются незначительно; в намагничивающих токах отсутствуют гармонические составляющие, кратные трем. 

Magnetic mode for 3-phase transformer with symmetrical magnetic conductor of frame design has been investigated on schematic model. The scheme consists of three non-linear coils having star-connection without zero wire. Weberampere characteristics correspond to similar parameters of separate frames of a magnetic conductor. It has been accepted that a magnetic flow of every frame is closed on itself without passing into other frame of the magnetic conductor. Electromagnetic state of equivalent diagram has been described by a system of differential equations which were solved with the help of MathCad program. Investigations have resulted in calculation of functions for magnetic frame induction and magnetizing current and their harmonic compositions; dependence of actual amplitude for magnetic field induction on amplitude of the main harmonic induction has been determined in the paper. While executing experiments it has been revealed the following: induction amplitude of the main harmonic in the magnetic field within frames of the magnetic conductor is higher in comparison with the design induction value by 15.5 %; due to non-linearity of weber-ampere characteristics in frames and properties of 3-phase system harmonic components, which are multiple of three, are initiated in the functions of magnetic induction for separate frames; high-order harmonics of function for magnetic frame induction being imposed on the main harmonic decrease an actual amplitude of magnetic field induction practically up to the design induction value within the operational range of the actual amplitude and in this context coefficients of high-order harmonics change insignificantly; harmonic components, which are multiple of three, are absent in magnetizing currents. 

трехфазный трансформатормагнитопроводрамная конструкциявысшие гармоникимагнитный режимthree-phase transformermagnetic conductorframe designhigh-order harmonicsmagnetic modeReferencesВитой пространственный магнитопровод трехфазного трансформатора: пат. 1658223 СССР: МПК: H01F 27/24 / Г. Б. Андреев, Л. Н. Стабровский; дата публ.: 23.06.1991.Andreev G. B., Stabrovsky L. N. (1991) Stranded Spatial Magnetic Conductor of 3-Phase Transformer. Patent No 1658223 USSR (in Russian).Сталь электротехническая холоднокатаная анизотропная тонколистовая. Технические условия: ГОСТ 21427.1–83. Введ. 01.01.1984. М.: Издательство стандартов, 1983. 17 с.State Standard 21427.1–83. Electrotechnical Cold-Rolled Anisotropic Sheet Steel. Technical Specifications. Moscow, Publishing House of Standards, 1983. 17 (in Russian).Чайковский, В. П. Перспективы применения конструкций магнитных систем трансформаторов из витых элементов / В. П. Чайковский, В. А. Матухно, С. А. Игнатенко // Электромашиностроение и электрооборудование. 2007. № 68. С. 48–51.Tchaikovsky V. P., Matukhno V. A., Ignatenko S. A. (2007) Prospects for Application of Transformer Magnetic Systems with Stranded Elements. Elektromashinostroyenie i Elektrooborudovanie [Electric Machine Engineering and Electric Equipment], (68), 48–51 (in Russian).Авдеева, Е. А. Потери активной мощности в трехфазных трансформаторах с круговыми и шестигранными образующими контурами стержней витых пространственных магнитопроводов / Е. А. Авдеева, Р. А. Ставинский // Электротехника и электроника / Нац. техн. ун-т «Харьков. политехн. ин-т». 2014. № 2. С. 14–17.Avdeeva E. A., Stavinsky R. A. (2014) Losses of Active Power in 3-Phase Transfomers with Circular and Hexagonal Forming Contours of Cores in Stranded Spatial Magnetic Conductors. Elektotekhnika i Elektronika [Electrical Engineering and Electronics], (2), 14–17 (in Russian).Мазуренко, А. А. Исследование и расчет магнитного режима трехфазного трансформатора с витым пространственным магнитопроводом / А. А. Мазуренко. М., 1970. С. 186.Mazurenko A. A. (1970) Investigations and Calculation of Magnetic Mode for 3-Phase Transformer with Stranded Spatial Magnetic Conductor. ?oscow. 186 (in Russian).Дружинин, В. В. Магнитные свойства электротехнической стали / В. В. Дружинин. М.: Энергия, 1974. 240 с.Druzhinin V. V. (1974) Magnetic Properties of Electrotechnical Steel. ?oscow, Energiya Publ. 240 (in Russian).Дубров, Н. Ф. Электротехнические стали / Н. Ф. Дубров, Н. И. Лапкин. М.: Металлургиздат, 1963. 384 с.Dubrov N. F., Lapkin N. I. (1963) Electrotechnical Steel. ?oscow, Metallurgizdat Publ. 384 (in Russian).Копылов, И. В. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1986. 360 с.Kopylov I. V. (1986) Electric Machines. ?oscow, Energoatomizdat Publ. 360 (in Russian).Тихомиров, П. М. Расчет трансформаторов / П. М. Тихомиров. М.: Энергоатомиздат, 1986. 528 с.Tikhomirov P. M. (1986) Calculations of Transformers. Moscow, Energoatomizdat Publ. 528 (in Russian).Бладыко, Ю. В. Применение MathCad в решении задач электротехники. Ч. 2: Переходные процессы. Нелинейные электрические цепи. Теория электромагнитного поля / Ю. В. Бладыко, А. А. Мазуренко, И. В. Новаш. Минск: БНТУ, 2013.Bladyko Yu. V., Mazurenko A. A., Novash I. V. (2013) Application of MathCad for Solution of Problems in Electrical Engineering. Part. 2. Transient Processes. Nonlinear Electric Circuit. Theory of Electromagnetic Field. Minsk, Belarusian National Technical University. [Electronic Resource] (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.