Abstract
Inrush currents in transformers can have very disruptive effects, such as voltage sags, false tripping of the protective devices, and mechanical stresses in the transformer windings. This paper shows that there are operating situations that may cause a transformer to draw abnormally high inrush currents. Examples include the normal operation of offline uninterruptible power-supply (UPS) systems, interruptions, voltage sags, and notching. These conditions may produce inrush-like currents of more than twice the value of the “normal” maximum inrush caused by energizing at voltage zero-crossing. For this condition, the term “phase-hop” is used in this paper. Laboratory experiments were performed on four different transformers (1 kVA) with varied characteristics and show the impact of phase-hop in the magnitude of inrush currents. The experiments are also used to validate the Electromagnetic Transients Program model used for the analysis of multiple cases. In addition, the behavior of the magnetic flux in a transformer under phase-hop is investigated and compared with different operating conditions using finite elements. The results of this paper have implications in transformer design and in the operation and design of UPS systems to prevent the damaging effects of phase-hop
چکیده
جریان های هجومی در مبدل ها می توانند اثرات مختل کننده ای را داشته باشند از جمله ضعیف شدن ولتاژ، جابجایی کاذب دستگاه های محافظ و تنش های مکانیکی در سیم پیچ های مبدل. این مقاله نشان می دهد که شرایط عملیاتی وجود دارند که می توانند سبب شوند یک مبدل جریان های هجومی بسیار بالایی را دریافت کند. مثالها عبارتند از راه اندازی عادی سیستم های منبع تغذیه مختل نشدنی (UPS) آفلاین، اختلال ها، ضعف ولتاژ و ایجاد شکاف. این شرایط می توانند جریان های هجومی مانندی را با بیش از دو برابر مقدار حداکثر هجومی نرمال (ناشی از انرژی دهی با ولتاژ عبوری از صفر تولید کنند. برای این شرایط، عبارت "پرش - فاز" در این مقاله به کار می رود. آزمایشات روی چهار مبدل مختلف (1 kVA) با مشخصات متغیر انجام شدند و اثر پرش – فاز را در بزرگی جریان های هجومی نشان می دهند. همچنین آزمایشاتی برای اعتبارسنجی مدل برنامه گذارهای الکترومغناطیسی بکاررفته برای آنالیز موارد متعدد استفاده شدند. بعلاوه، رفتار شار مغناطشی در یک مبدل تحت پرش –فاز بررسی شده و با شرایط کاری مختلف با استفاده از المان های محدود مقایسه می شود. نتایج این مقاله مفاهیمی را در طراحی مبدل و راه اندازی و طراحی سیستم های UPS برای جلوگیری از اثرات مضر پرش – فاز به همراه دارد.
1-مقدمه
امروزه مشکلات کیفیت توان (PQ) به دلیل افزایش کاربرد بارهای الکترونیکی قدرت (برق)، مسائل مهمی هستند. اختلالات و خاموشی ها بدترین شکل مشکلات کیفیت برق هستند. خاموشی به از دست رفتن کامل ولتاژ تغذیه یا جریان بار برای بیش از یک دقیقه گفته می شود. هارمونیک ها، بین هارمونیک ها، تغییرات فرکانس برق، عدم توازن ولتاژ، اختلالات، ایجاد شکاف، ولتاژهای کم (فشار کم)، فشار زیاد، شکم ها، نویز،انحراف dc ، نوسانات ولتاژ و افت ولتاژ از پدیده های رایج عملیات سیستم قدرت هستند که سبب مشکلات PQ می شوند...