Hallo zusammen, ich hoffe, dass mir jemand bei folgender Frage weiterhelfen kann. 😊 Aus reinem Interesse möchte ich eine Oberschwingungsanalyse für einen 800 kVA-Transformator im Sättigungsbereich durchführen. Dazu möchte ich auf Basis eines realen Trafodatenblatts und unter Verwendung von LTspice eine Simulation aufbauen. Als Ansatz habe ich das Flux-Modell gewählt. Hier einmal die Daten des Trafos: Nennleistung 800 kVA Nennspannung 400 V Kurzschlussspannung 6,00 % Kurzschlussverluste 8000 W Leerlaufverluste 1300 W Ik 1154,701 A Sk 48000 VA Qk 47328,638 var R1, R2 1,000 mOhm L1s, L2s 18,831 µH Rfe 123,077 Ohm Lh 39,177 mH Die B-H-Kennlinie habe ich beim Hersteller angefragt, um daraus den Sättigungsstrom zu bestimmen. Mir geht es zunächst jedoch um die Modellierung: Kann ich den Transformator im nichtlinearen Bereich so simulieren, wie im Anhang dargestellt? Vielen Dank vorab für eure Unterstützung!
Angehängte Dateien:
Der Wert für L1 und L2 ist total falsch! Es sind 18.832uH ;-)
Ah, Danke für den Hinweis :) Aber kannst du auch etwas zu der Simulation sagen?
Manuel schrieb: > Aber kannst du auch etwas zu der Simulation sagen? Leider nicht, mit nichtlinearen Induktivitäten hab ich noch nichts gemacht.
Manuel schrieb: > Kann ich den Transformator im nichtlinearen Bereich so simulieren, wie > im Anhang dargestellt? Nein. Folgende Auffälligkeiten: * ein 800kVA Trafo ist üblicherweise 3~ mit zB 400V und einer Oberspannung von xxkV * Dies würde auch mit den Werten von Ik, Sk, Qk zusammenpassen * B-H-Kennlinie wozu? Macht keinen Sinn ohne die Wicklungsdaten und Dimensionen vom Kern zu kennen. Was Du brauchst ist ein Leerlaufkennline. Manuel schrieb: > Aber kannst du auch etwas zu der Simulation sagen? Ja. 1. Modellierung 2. Simulation Fragen zu Punkt 1) * was soll am Ende rauskommen? Ein reales Projekt oder für Studienzwecke? * Datenblatt/Protokolle vom Trafo - her damit? Schaltung? Die 3. Oberschwingung wird bei Dreieck kurzgeschlossen! * ist Hysterese auch ein Thema? zu 2) später - wenn 1) 100% klar ist. LTspice wahrscheinlich nicht das Mittel der Wahl. EMTP kann das, ist aber am oberen Ende.
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Trafo_Daten.png
200 KB
Vielen Dank für die Antwort @sqrt_minus_eins! Ich meinte damit auch Modellierung und nicht die Simulation, etwas falsch geschrieben :) Giovanni schrieb: > Fragen zu Punkt 1) > * was soll am Ende rauskommen? Ein reales Projekt oder für > Studienzwecke? > * Datenblatt/Protokolle vom Trafo - her damit? Schaltung? Die 3. > Oberschwingung wird bei Dreieck kurzgeschlossen! > * ist Hysterese auch ein Thema? Hier einmal meine Antworten: - genau, für Studienzwecke - richtiges Datenblatt leider nicht vorhanden, nur die Daten aus dem Anhang - Schaltung: Dyn5 - Hysterese ist erst einmal kein Thema
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Bearbeitet durch User
Meine Gedanken (s.a. z.B. jene von Giovanni):
1.) 1~ oder 3~ Transformator?
2.) Soll nicht der Leerlaufstrom bzw. dessen Oberschwingungen
bestimmt werden;
wozu sind dann die Stromquellen I1 und I2 da?
(Was bringt hier die Genauigkeit z.B. der Angabe:
Qk = 47328,638 var ?)
3.) In meinen Buch ( allerdings von 1976 ;-) )
Teubner "Grundlagen der Elektrotechnik" ist zu lesen,
dass eine physikalisch begründete Beziehung
B=f(H) nicht bekannt sei,
es gäbe nur komplizierte und/oder für nur begrenzten Bereich
verwendbare Näherungen.
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Bearbeitet durch User
Uwe schrieb: > 1.) 1~ oder 3~ Transformator? > 2.) Soll nicht der Leerlaufstrom bzw. dessen Oberschwingungen > bestimmt werden; > wozu sind dann die Stromquellen I1 und I2 da? > (Was bringt hier die Genauigkeit z.B. der Angabe: > Qk = 47328,638 var ?) > 3.) In meinen Buch ( allerdings von 1976 ;-) ) > Teubner "Grundlagen der Elektrotechnik" ist zu lesen, > dass eine physikalisch begründete Beziehung > B=f(H) nicht bekannt sei, > es gäbe nur komplizierte und/oder für nur begrenzten Bereich > verwendbare Näherungen. Zu 1.) 3~ Transformator Zu 2.) Ich habe zuerst den linearen Trafo und dessen Verhalten bei einer Last mit Oberschwingungen (hier: 3.Oberschwinung). Ein Einfluss der Stromoberschwingungen auf die Spannung war hierbei sichtbar.
Als jemand, der sich doch sehr intensiv mit der mag. Hysterese beschäftigt hat möchte ich nur sagen: Du bekommst da nur Hausnummern raus! Als Modell kann ich das T(x) model empfehlen (weil einfach und effizient berechenbar): https://www.researchgate.net/publication/252749499_Mathematics_of_Hysteretic_Phenomena_The_Tx_Model_for_the_Description_of_Hysteresis. Es gibt da einige weiterführende Publikationen zur Anwendung. Dort wird z.B auch gezeigt, wie man Verzerrungen bei Leseköpfen von Audiokassetten beschreiben kann... 73
Ganz verstanden habe ich die Aufgabenstellung noch nicht - ist aber auch egal. Wie gesagt. Im 3~ System gibt es keine 3. (150Hz) Oberschwingung - so wie in der Simulation eingetragen. Also Reduktion auf ein 1~ Problem. Auch OK. Die Parameter sind soweit OK. Um den Spannungsabfall an (R+jX) zu berechnen braucht man keine Simulation. Solle mit NI möglich sein. Der Magnetisierungsstrom (uns sonst gibt es keine Nichtlinearität) ist nur von Bedeutung: * Bei Überspannung zB >120% ?? * Beim Einschalten im Spannungsnulldurchgang Klar kann man jetzt eine Sättigungkennline einbauen mit L als Funktion von U. Vorsicht hier mit der Energiebilanz.
1 | Psi = L*I |
2 | und L = Funktion(I) daher |
3 | U = dPsi/dt = dL/dt*I + dI/dt*L |
Giovanni schrieb: > Ganz verstanden habe ich die Aufgabenstellung noch nicht - ist aber auch > egal. Es geht darum, dass ich eine Oberschwingungsanalyse durchführen möchte. Im Vorfeld wurden Messungen bis zur 40.Oberschwingung (total übertrieben) je Leistungsschalter (Eingangsschalter je Trafo) mit einem Janitza Messgerät durchgeführt. Hier waren Stromoberschwingungen sichtbar (THD von ca. 15%) und Spannungsoberschwingungen ca. bei THD von 6-7%. Nun wollten wir den Fall bei Volllast (deswegen die beiden Stomquellen mit jeweils 500 A und 3. Harmonische) und den nicht linearen Bereich des Trafos simulieren.
> Nun wollten wir den Fall bei Volllast > (deswegen die beiden Stomquellen mit jeweils 500 A und 3. Harmonische) > und den nicht linearen Bereich des Trafos simulieren. Verstehe ich gar nicht. - Die beiden hier verwendeten Stromquellen sorgen für ziemlich viel Verwirrung... Für mich hätte es eher Sinn, den Transformator einfach im Leerlauf an eine "harte" Spannung anzuschliessen (ggf. via Simulation) und dann nachzugucken, wie der Strom aussieht. Auch bei Vollast sind die Stromoberschwingungen (fast) genauso gross, wie im Leerlauf.
Okay, die Stromquellen nehme ich dann raus. Die Funktion mit dem Flux und dem tanh kann ich so lassen? Gibt es eventuell Richtwerte für den sättigungsstrom? Ich weiß es handelt sich hierbei nur um eine Näherung, aber dennoch sollte es einigermaßen plausibel sein.
> Gibt es eventuell Richtwerte für den sättigungsstrom?
Ein grundsätzliches Problem ist halt, zu definieren,
wo die Sättigung anfängt.
Jede Festlegung dieses Beginns der Sättigung
ist prinzipiell ziemlich willkürlich,
liegt "im Auge des Betrachters".
Die Funktion B=f(H) ist leider nur als Näherung bestimmbar.
Angehängte Dateien:
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flux.png
17 KB
Manuel schrieb: > Die Funktion mit dem Flux und dem tanh kann ich so lassen? bin nicht wirklich der LTspice Experte. Nach der Gebrauchsanweisung (unten) komme ich auf einen Wert für Isat von etwa 65A. (flux.png) https://ltwiki.org/index.php?title=The_Arbitrary_Inductor_model
1 | **das BEISPIEL** |
2 | * 330mH inductor "saturates" at 2A (L*Isat = 0.66 volt-seconds) |
3 | L1 0 1 flux=0.33*2*tanh(x/2) |
4 | * I1 supplies unity di/dt so inductance corresponds to voltage |
5 | I1 0 1 PWL(0 0 1 1) |
6 | * 5s transient run starting after 1us with 10ms maximum step size |
7 | .tran 0 5 1u 10m |
8 | .end |
==> in Deinem Modell mit Isat=25A sollte das Ding schon ordentlich in die Sättigung gehen. Q: sind die angesprochenen Messungen der Oberschwingungen geheim, oder der Öffentlichkeit zugänglich? Also dem Forum. Bevorzugt: irgendein Textformat.
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