Loading...
Toroidal Transformer Life Estimation Under Non-Sinusoidal Supply
Saket, Mohammad Ali | 2011
1202
Viewed
- Type of Document: M.Sc. Thesis
- Language: Farsi
- Document No: 42971 (05)
- University: Sharif University of Technology
- Department: Electrical Engineering
- Advisor(s): Oraee Mirzamani, Hashem
- Abstract:
- Due to increase in nonlinear loads in today’s applications, the percent of harmonic content has been increased. Transformers are one of the electrical system components that are subjected to these harmonics. The failure of such equipment is an important consideration. Such failure is because of the hotspot temperature rises over the normal temperature withstanding of internal insulation. The increments of hotspot temperature can decrease the transformer insulation life. Totally, because of the presence of many parameters, precise investigation of loss of life is very difficult. Hence, the only meaning of loss of life in this project is the loss of insulation life under heat stresses. Harmonics and overloading will increase the losses of transformers and these losses will increase the hotspot temperature. Therefore, the calculation of losses under different conditions is very important. Toroidal transformers are extending in small power applications, but there is not a unified investigation about thermal behavior and life of them under harmonic and overload conditions. In the first chapter of this thesis, construction and features of toroidal transformers have been described. In the chapter two, basics of harmonic theory and transformer’s losses under harmonic situation have been investigated. In the third chapter, Finite element model of the used toroidal transformer has been simulated using MAXWELL software and losses under different harmonic situations have been calculated. At the last of this chapter, these different harmonic situations have been approximated by overload situations for experimental tests (because there was no access to harmonic generator). In the forth chapter, a thermal lumped parameter model for toroidal transformer has been proposed and this model is verified by thermal finite element results and experimental tests. From this model, hotspot of transformer has been identified and thermal sensors placed in those places. At the last chapter, accelerated aging tests have been performed for 8 toroidal transformers for discovering the relation between lives of transformer and their Hot spot temperatures. Some circuits have been built for more accurate results of experiments. At the last of the chapter, the results of experiments implemented in one AVR micro controller board. This board is not limited to toroidal transformers and has very user friend menu. User can enter his transformer’s insulation data and this circuit can predict life of transformer according to its real time hot spot temperature (which comes from sensors) and the data which user enters to it.
- Keywords:
- Toroid Transformers ; Life Time Estmation ; Hot Spot ; Harmonic Analysis
- محتواي پايان نامه
- view
- 1 مقدمه
- 2 آشنایی با پیشینه پژوهشی
- 3 بررسی ترانسفورمر حلقوی
- 4 مفاهیم تئوری هارمونیک ها و تلفات ترانسفورمر تحت شرایط هارمونیکی
- 5 محاسبه و بررسی تلفات ترانسفورمر حلقوی تحت شرایط هارمونیکی
- 5-1 بررسی روابط تحلیلی تلفات ترانسفورمر حلقوی قدرت تحت شرایط هارمونیکی
- 5-2 تحلیل المان محدود ترانسفورمر حلقوی مورد استفاده
- 5-3 محاسبه تلفات ترانسفورمر تحت شرایط هارمونیکی
- 5-4 به دست آوردن تلفات در بارهای مختلف برای معادل سازی تلفات هارمونیکی
- 6 تحلیل حرارتی ترانسفورماتور حلقوی
- 6-1 روشهای انتقال حرارت
- 6-2 مدل پارامتر فشرده حرارتی
- 6-2-1 مدل مداری برای محاسبه دمای نقاط مختلف ترانسفورمر
- 6-2-2 شبیه سازی مدل پارامتر فشرده حرارتی به دست آمده
- 6-2-3 بررسی نتایج به دست آمده از مدل حرارتی فشرده
- 6-3 تحلیل المان محدود حرارتی برای تایید مدل حرارتی فشرده و شناسایی نقطه داغ
- 6-4 آزمایشهای عملی برای تایید مدل حرارتی فشرده و شناسایی نقطه داغ
- 6-5 قرار دادن سنسور در داخل ترانسفورمرها
- 7 تستهای پیری تسریع شده و ساخت دستگاه پیش بینی کننده عمر
- 8 بهینه سازی ترانسفورمر حلقوی با رویکرد طراحی حرارتی و طول عمر
- مراجع
- [1] Ewald F. Fuchs, Mohammad A. S. Masoum, “Power quality in power systems and electrical machines”, Elsevier, 2008, ISBN-10: 0123695368
- پیوست1- مشخصات ترانسفورمر حلقوی مورد استفاده
- پیوست2- مدار شبیه سازی شده مدل حرارتی فشرده
- پیوست3- مدار طراحی شده برای ترمومتر شش کاناله و برد مدار چاپی آن
- پیوست4- مشخصات دوربین حرارتی IRTECH-E
- پیوست5- عکس های گرفته شده با دوربین حرارتی و مشخصات دوربین حرارتی
- پیوست6- مدار طراحی شده برای آزمایشات پیری تسریع شده و برد چاپی آن
- پیوست7- مدار طراحی شده برای دستگاه پیش بینی کننده عمر