Doyum ve Histerezis Etkilerini İçeren Tek Fazlı Transformatörün Modellenmesi ve Nonlineer Yük Etkilerinin İncelenmesi

Şilan Çalişkan; Hüseyin Altun

doi:10.24012/dumf.1458359

Doyum ve Histerezis Etkilerini İçeren Tek Fazlı Transformatörün Modellenmesi ve Nonlineer Yük Etkilerinin İncelenmesi

Abstract

Bu makalede güç sistemlerinde elektrik enerjisini bir elektrik sisteminden diğerine aktarmak için kullanılan en önemli ekipmanlardan birisi olan transformatörlerin doyum ve histerezis etkilerini içeren transformatör modeli oluşturulmuştur. Bu etkiler yüksüz durum sırasında uyarma akımı dalga biçimini bozar. Ayrıca, geçici durumlar sırasında transformatörün davranışı üzerinde önemli bir rol oynarlar. Bu amaçla transformatörün modelleme sürecinde histerezis döngüsünün hesaba katılması, doyum etkisi, harmonik etkiler ve ani akımların etkilerini içerecek şekilde analiz yapmak için ters Jiles-Atherton histerezis modeli kullanılarak Matlab/Simulink benzetimi gerçekleştirilmiştir. Doğrusal olmayan yük koşullarının transformatör üzerindeki etkileri tek fazlı kontrollü doğrultucu eklenerek farklı tetikleme açıları için analiz edilmiştir. Farklı yük durumları için transformatörün giriş çıkış büyüklüklerine ait harmonik analiz ve toplam harmonik bozunum değişimleri detaylı olarak verilmiştir.

Keywords

References

[1] Moses, Paul S., and Mohammad AS Masoum. Experimental and simulation analysis of ferroresonance in single-phase transformers considering magnetic hysteresis effects. In: IEEE PES General Meeting. IEEE, 2010. p. 1-6.
[2] Thanawarithorn, Rujirawat, and Pichai Aree. An extension of Takács model for hysteresis loop representation of single-phase transformer. In: 2014 11th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON). IEEE, 2014. p. 1-5.
[3] Santos, Filipe Freire, et al. Non-linearity of Hysteresis and Eddy Current Losses of Single-phase Distribution Transformers. In: 2021 IEEE Electrical Insulation Conference (EIC). IEEE, 2021. p. 626-630.
[4] Mayergoyz, Isaac. Mathematical models of hysteresis. IEEE Transactions on magnetics, 1986, 22.5: 603-608.
[5] Abla, Gado ESR Dr, and GAD Jeng Hassan ABO. Effect of types of loads in rating of transformers supplying harmonic-rich loads. In: CIRED 2019, 21st International Conference on Electricity Distribution. 2011. p. 150-151.
[6] Subjak, Joseph S., and John S. Mcquilkin. Harmonics-causes, effects, measurements, and analysis: an update. IEEE transactions on industry applications, 1990, 26.6: 1034-1042.
[7] Fakhrian, Ali, et al. De-rating of transformers under non-sinusoidal loads: modeling and analysis. In: 2019 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2019 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC/I&CPS Europe). IEEE, 2019. p. 1-5.
[8] Khristiana, Harrij Mukti, et al. Analysis of Loss on Single-Phase Dry Transformers With Non-Linear Load. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2021, 5.8: 113.

[9] Rinas, I. Wayan, I. Made Suartika, and Anak Agung Maharta Pemayun. Analysis of the increase of transformer power losses due to the operation of unbalanced nonlinier loads. J. Electr. Electron. Inform, 2018, 2: 38.
[10] Arrillaga, Jos, and Neville R. Watson. Power system harmonics. John Wiley & Sons, 2004.
[11] Pottker, Fabiana, and Ivo Barbi. Power factor correction of non-linear loads employing a single phase active power filter: control strategy, design methodology and experimentation. In: PESC97. Record 28th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference. Formerly Power Conditioning Specialists Conference 1970-71. Power Processing and Electronic Specialists Conference 1972. IEEE, 1997. p. 412-417.
[12] Roubal, Z., and V. Smejkal. Determination of parameters in the Jiles-Atherton model for measured hysteresis loops. In: The 9th International Conference MEASUREMENT 2013 was organized by the Institute of Measurement Science, Slovak Academy of Sciences, Bratislava, Slovakia. 2013. p. 207.
[13] Pop, N., and O. Caltun. Jiles-Atherton magnetic hysteresis parameters identification. Acta physica polonica A, 2011, 120.3: 491-496.
[14] Bai, Baodong, Jiayin Wang, and Keqing Zhu. Identification of the Jiles-Atherton model parameters using simulated annealing method. In: 2011 International Conference on Electrical Machines and Systems. IEEE, 2011. p. 1-4.
[15] Unniachanparambil, Greeshma Mohan, and Shrikrishna V. Kulkarni. Comparison of Dynamic Loss Inclusion under Asymmetrical Minor Loops using Lavers Formula and Inverse Jiles-Atherton Model. IEEE Transactions on Magnetics, 2023.
[16] Valadkhan, Sina, Kirsten Morris, and Amir Khajepour. Review and comparison of hysteresis models for magnetostrictive materials. Journal of intelligent material systems and structures, 2009, 20.2: 131-142.
[17] Benabou, Abdelkader, Stéphane Clénet, and Francis Piriou. Comparison of the Preisach and Jiles‐Atherton models to take hysteresis phenomenon into account in finite element analysis. COMPEL-The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering, 2004, 23.3: 825-834.
[18] Toman, Matej, et al. Nonlinear model of a distribution transformer appropriate for evaluating the effects of unbalanced loads. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2008, 320.20: e1011-e1015.
[19] Altun, Hüseyin, Sedat Sünter, and Ömür Aydoğmuş. Modeling and analysis of a single-phase core-type transformer under inrush current and nonlinear load conditions. Electrical Engineering, 2021, 1-12.
[20] Sadowski, N., et al. An inverse Jiles-Atherton model to take into account hysteresis in time-stepping finite-element calculations. IEEE transactions on magnetics, 2002, 38.2: 797-800.
[21] Nadhem Abbas Al-Mousaoy, Zainab. Effect of Non-Linear Load Harmonics on Single phase Transformer Losses and Design Active Filter. Engineering and Technology Journal, 2011, 29.11: 2143-2155.
[22] Harmonics, Power System. Power system harmonics: an overview. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1983, 8: 2455-2460.
[23] Baran, Mesut E., and Nikhil R. Mahajan. DC distribution for industrial systems: opportunities and challenges. IEEE transactions on industry applications, 2003, 39.6: 1596-1601.
[24] Shahl, Suad Ibrahim. Simulation and Analysis Effects of Nonlinear Loads in the Distribution Systems. Int. J. Sci. Eng. Res, 2019, 10: 888-892.
[25] Das, J. C. Power system harmonics and passive filter designs. John Wiley & Sons, 2015.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Electrical Machines and Drives, Power Plants

Journal Section

Research Article

Authors

Şilan Çalişkan ^*
0000-0002-5215-017X
Türkiye

Hüseyin Altun
0000-0002-3124-1232
Türkiye

Early Pub Date

June 30, 2024

Publication Date

June 30, 2024

Submission Date

March 25, 2024

Acceptance Date

April 20, 2024

Published in Issue

Year 2024 Volume: 15 Number: 2

DOI

https://doi.org/10.24012/dumf.1458359

IZ

https://izlik.org/JA72PK23KZ

Cite

RIS / Bibtex

APA

Çalişkan, Ş., & Altun, H. (2024). Doyum ve Histerezis Etkilerini İçeren Tek Fazlı Transformatörün Modellenmesi ve Nonlineer Yük Etkilerinin İncelenmesi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 15(2), 411-419. https://doi.org/10.24012/dumf.1458359

AMA

1.Çalişkan Ş, Altun H. Doyum ve Histerezis Etkilerini İçeren Tek Fazlı Transformatörün Modellenmesi ve Nonlineer Yük Etkilerinin İncelenmesi. DUJE. 2024;15(2):411-419. doi:10.24012/dumf.1458359

Chicago

Çalişkan, Şilan, and Hüseyin Altun. 2024. “Doyum Ve Histerezis Etkilerini İçeren Tek Fazlı Transformatörün Modellenmesi Ve Nonlineer Yük Etkilerinin İncelenmesi”. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 15 (2): 411-19. https://doi.org/10.24012/dumf.1458359.

EndNote

Çalişkan Ş, Altun H (June 1, 2024) Doyum ve Histerezis Etkilerini İçeren Tek Fazlı Transformatörün Modellenmesi ve Nonlineer Yük Etkilerinin İncelenmesi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 15 2 411–419.

IEEE

[1]Ş. Çalişkan and H. Altun, “Doyum ve Histerezis Etkilerini İçeren Tek Fazlı Transformatörün Modellenmesi ve Nonlineer Yük Etkilerinin İncelenmesi”, DUJE, vol. 15, no. 2, pp. 411–419, June 2024, doi: 10.24012/dumf.1458359.

ISNAD

Çalişkan, Şilan - Altun, Hüseyin. “Doyum Ve Histerezis Etkilerini İçeren Tek Fazlı Transformatörün Modellenmesi Ve Nonlineer Yük Etkilerinin İncelenmesi”. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 15/2 (June 1, 2024): 411-419. https://doi.org/10.24012/dumf.1458359.

JAMA

1.Çalişkan Ş, Altun H. Doyum ve Histerezis Etkilerini İçeren Tek Fazlı Transformatörün Modellenmesi ve Nonlineer Yük Etkilerinin İncelenmesi. DUJE. 2024;15:411–419.

MLA

Çalişkan, Şilan, and Hüseyin Altun. “Doyum Ve Histerezis Etkilerini İçeren Tek Fazlı Transformatörün Modellenmesi Ve Nonlineer Yük Etkilerinin İncelenmesi”. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, vol. 15, no. 2, June 2024, pp. 411-9, doi:10.24012/dumf.1458359.

Vancouver

1.Şilan Çalişkan, Hüseyin Altun. Doyum ve Histerezis Etkilerini İçeren Tek Fazlı Transformatörün Modellenmesi ve Nonlineer Yük Etkilerinin İncelenmesi. DUJE. 2024 Jun. 1;15(2):411-9. doi:10.24012/dumf.1458359