DETERMINATION OF SINGLE-PHASE TRANSFORMER OPERATING POINT BY FINITE ELEMENT METHOD

Year 2008, Issue: 017, 65 - 72, 15.12.2008

Ali İhsan Çanakoğlu

Abstract

Transformers are esential electrical machines that are used in transmission and distribution of electrical energy.

They have high efficiency because they don’t have any mechanical part. Ferromagnetic material used in core is effect the efficiency, hence the magnetic characteristics of these materials are exactly determined by designers. Determination of operating point for single-phase transformer is useful for checking the design procedure.

In this paper, operating point of a single-phase transformer was determined using Finite Element Method (FEM), and experimental and FEM result was compared.

Keywords

Transformers, Operating Point, Finite Element Method

SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE TEK FAZLI TRANSFORMATÖRÜN ÇALIŞMA NOKTASININ BELİRLENMESİ

Abstract

Transformatörler, elektrik enerjisinin uzak mesafelere iletilmesi, dağıtılması ve kullanılmasında vazgeçilmez elektrik makinalarıdır. Elektromekanik enerji dönüşümü yapmamaları sebebiyle verimleri oldukça yüksektir. Verimlerinin yüksekliği nüvede kullanılan ferromagnetik malzemeye bağlıdır. Tasarımları sırasında da bu malzemenin magnetik değerleri doğru bir şekilde kullanılmalıdır. Sayısal yöntemlerle, tasarlanmış bir transformatörün çalışma noktasının belirlenmesi, tasarımın doğruluğunu kontrol etmek için bir yoldur. Bu çalışmada, tek fazlı bir transformatörün Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) kullanılarak, belirli bir yük empedansıiçin primer ve sekonder sargı akımları hesaplanmış ve deneysel değerlerle karşılaştırılmıştır.

Keywords

Transformatör, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Çalışma Noktası

References

• [1] O., W., Anderson, Transformer leakage flux program based on the finite element method, IEEE Trans., Vol. PAS-92, 682-689, (March/April), 1973.
• [2] J., R., Brauer, Finite element analysis of selenoids, transformers, generators, and motors, The MacNeal S c hwendler Corporation, Record of Cleveland Electronics Conference, IEEE No.78CH, 1300-1303, 1978.
• [3] Ni Guangzheng; Xu Xiaoming; Cheng Weiying; Li Gangru; Jian Baidun; Fang Zhenghu; Li Xianghua; Xu Jitai, “FEM analysis of 3-D transformer leakage field and eddy current lossin the windings”, Trans. On Magnetics. Vol. 28, Is. 2, p:1382-1385, 1992.
• [4] WILLIAMSON, S., BEGG, M. C., (1985), “Calculation of the Bar Resistance and Leakage Reactance of Cage Rotors with Closed Slots”, IEE Proc., Vol-132, Pt.B, No.3:125-133. [5] BINNS, K. J., LAURENSON, P. J., TROWBRIDGE, C. W., (1992), “The Analytical and Numerical Solution of Electric and Magnetic Fields”, 1st. ed., John Wiley & Sons, Chichester:232, 314-317.
• [6] RALPH, J. W., WILLIAMSON, S., (1983), ”Solution of Two-Dimensional Non-LinearField Problems with Sinusoidal Excitation Sources using First-Order Finite Elements”,IEEE Trans. On Magnetics, Vol.MAG-19:2433-2436.
• [7] BRAUER, J. R., MAC NEAL, B.E., HIRTENFELDER, F., (1993), “New Constraint Technique for 3D Finite Element Analysis of Multiturn Windings with Attached Electric Circuits”, IEEE Trans. On Magnetics, Vol.MAG-29, No.6:2446-2448.
• [8] FEMM (Finite Element Method Magnetics), David MEEKER, http://femm.foster-miller.net
• [9] GNU Octave, http://www.octave.org.