автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах

На правах рукописи ^-

ФОКЕЕВ Александр Евгеньевич

ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПРИ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ РЕЖИМАХ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 НОЯ 2012

Москва 2012

005056171

Работа выполнена на кафедре «Электротехника» в ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор

Барсуков Владимир Константинович

Официальные оппоненты - Егоров Андрей Валентинович

доктор технических наук, профессор РГУ Нефти и газа им. Губкина И.М., профессор

Суднова Валентина Викторовна кандидат технических наук, ст. науч. сотр. ООО «НИЦ Тест электро», директор

Ведущая организация - ОАО «Гипротрубопровод»

Защита диссертации состоится 14 декабря 2012 г. в аудитории М-611 в 16 час 00 мин на заседании диссертационного Совета Д 212.157.02 при ФГБОУ ВПО «НИУ МЭИ» по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «НИУ МЭИ».

Автореферат разослан « 11» 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.02 к.т.н., доцент

Цырук С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Развитие современных технологий определяет расширение области применения и увеличение количества используемых электронных устройств и высокотехнологичного электрооборудования.

В большинстве электронных устройств, питающихся от сети напряжением 380/220В частотой 50Гц, применяются выпрямительные схемы питания с пассивными фильтрами. При работе таких устройств ток, потребляемый из сети, имеет импульсный характер, происходит искажение формы питающего напряжения, связанное с падением напряжения на элементах электрической сети.

Одним из основных элементов электрической сети является силовой трансформатор. Надежность и качество функционирования систем электроснабжения в значительной степени зависит от работы силовых трансформаторов. Несинусоидальные режимы влияют на работу оборудования, в том числе и на работу силовых трансформаторов. Появление в сети токов и напряжений высших гармоник приводит к изменению режимов работы силовых трансформаторов.

Старение парка электротехнического оборудования и медленные темпы технического перевооружения большинства систем электроснабжения усугубляют проблему, связанную с увеличением доли нелинейной нагрузки и ее влиянием на работу силовых трансформаторов.

Исследование процессов в силовых трансформаторах при несинусоидальных режимах является актуальной задачей, решение которой необходимо для повышения эксплуатационной надежности и энергетической эффективности работы всей системы электроснабжения в целом и силовых трансформаторов как элементов этой системы, в частности.

Цель работы заключается в исследовании процессов в однофазных и трехфазных силовых трансформаторах при несинусоидальных режимах.

Основные задачи, решаемые в работе для выполнения поставленной цели:

1. Анализ режимов работы силовых трансформаторов подстанций напряжением 10(6)/0,4кВ.

2. Анализ существующих способов исследования параметров и характеристик силовых трансформаторов.

3. Разработка метода исследования процессов в силовых трансформаторах при несинусоидальных режимах работы.

4. Разработка программных и аппаратных средств для экспериментального исследования силовых трансформаторов.

5. Исследование параметров и характеристик силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах работы.

6. Моделирование электромагнитных процессов в силовых трансформаторах при несинусоидальных режимах работы.

Методы исследования определялись характером каждой из поставленных задач.

Для анализа несинусоидальных режимов в электрических сетях 0,4кВ и анализа режимов работы силовых трансформаторов 10(6)/0,4кВ проводились инструментальные обследования трансформаторных подстанций напряжением 10(6)/0,4кВ. При проведении обследований использовались анализаторы качества электрической энергии, зарегистрированные в государственном реестре средств измерений РФ.

Исследование параметров и характеристик силовых трансформаторов проводилось на основе теории электрических цепей, теории поля и теории электрических аппаратов.

Было создано стендовое оборудование для проведения исследований. Обработка экспериментальных данных и расчеты производились с использованием разработанных виртуальных приборов, созданных в среде графического программирования ЬаЬУШЧУ 2009. Моделирование

электромагнитных процессов в силовых трансформаторах выполнялось методом конечных элементов с использованием программы Е1сШ 5.1.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Разработан экспериментально-расчетный метод исследования процессов в силовых трансформаторах, основанный на использовании экспериментальных данных (массивов мгновенных значений токов и напряжений) для конечно-элементного моделирования магнитного поля.

2. Исследовано влияние несинусоидальных токов нагрузки на величину потерь в магнитопроводе однофазных и трехфазных силовых трансформаторов.

3. Исследовано влияние несинусоидальных токов нагрузки на параметры магнитного поля и плотность вихревых токов в магнитопроводе однофазных и трехфазных силовых трансформаторов.

Достоверность результатов работы, при решении поставленных задач, обеспечена: корректным применением математических методов, обоснованностью принимаемых допущений, сравнением полученных экспериментальных данных с результатами конечно-элементного моделирования.

Практическая ценность работы:

1. Разработан экспериментально-расчетный метод исследования, позволяющий достоверно определять параметры и характеристики силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах.

2. Разработан комплект аппаратуры для исследования параметров и характеристик силовых трансформаторов с использованием мгновенных значений токов и напряжений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментально-расчетный метод исследования силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах.

2. Комплект аппаратуры для исследования параметров и характеристик силовых трансформаторов.

3. Результаты исследования силовых трансформаторов при ' несинусоидальных режимах работы.

Апробация работы. Научные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах, выставках и форумах: 1. Международная научно-техническая конференция студентов, магистрантов, аспирантов «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов» (г. Тольятти, 2009г.); 2. 1-я всероссийская конференция студентов и аспирантов «Измерение, контроль и диагностика - 2010» (г. Ижевск, 2010г.); 3. V-я международная молодежная научная конференция «Тинчуринские чтения - 2010» (г. Казань, 2010г.); 4. Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (г. Москва, 2010г.); 5. Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Научно-исследовательские проблемы в области энергетики и энергосбережения» (г. Уфа, 2010г.); 6. Х-я выставка-сессия инновационных проектов (г. Ижевск, 2010г.); 7. IX-я международная научно-практическая конференция «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments 2010» (г. Москва, 2010г.);

8. VI-я всероссийская научно-техническая конференция «Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образования и производства» (г. Ижевск, 2010г.);

9. XLI-я Международная всероссийская научно-практическая конференция с элементами научной школы для молодежи «Федоровские чтения - 2011» (г. Москва, 2011г.); 10. Х-я международная научно-практическая конференция «Инженерные, научные и образовательные приложения на базе технологий National Instruments 2011» (г. Москва, 2011г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

t

Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 127 наименований. Основная часть работы изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков, 11 таблиц и 6 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируется цель, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, дается краткое содержание глав работы.

В первой главе проведен анализ режимов работы силовых трансформаторов подстанций 10(6)/0,4кВ производственных корпусов (гальваническое производство, механообработка), административного здания и торгово-офисного центра.

При анализе режимов работы силовых трансформаторов 10(6)/0,4кВ использовались результаты инструментальных обследований: недельные графики изменения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения Ки, мгновенные значения токов в фазах вторичных обмоток трансформаторов и мгновенные значения напряжений на шинах РУ 0,4кВ в часы наибольших значений Ки.

Для оценки влияния потребителей с нелинейной вольтамперной характеристикой на форму тока в сетях напряжением 0,4кВ были проведены инструментальные обследования и анализ режимов в узлах электрических сетей административного здания и торгово-офисного центра.

Результаты инструментальных обследований показали, что несинусоидальность напряжения присутствует в режимах как минимальной, так и максимальной нагрузок. Характер изменения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения связан с режимом работы нагрузки.

При увеличении тока нагрузки, сопровождающегося увеличением коэффициента несинусоидальности кривой тока Кг, наблюдается увеличение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения Ки-

С увеличением коэффициента Ки форма кривой напряжения принимает форму, близкую к трапецеидальной.

На основе результатов инструментальных обследований и анализа режимов в узлах электрических сетей был проведен сравнительный анализ стандартов в области качества электрической энергии (КЭ) и электромагнитной совместимости (ЭМС) применительно к ограничению влияния потребителей на сеть. Анализ действующих стандартов в области КЭ и ЭМС позволил сделать ряд выводов:

- работа группы электроприемников (технических средств), удовлетворяющих требованиям российских стандартов в отношении гармонического состава тока, потребляемого из сети, приводит к значительному искажению кривой тока в линии, общей для данной группы;

- количество гармонических составляющих (п=3,5,7) в суммарном токе для группы электроприемников зачастую превышает предельно допустимые значения, устанавливаемые в зарубежных нормативных документах;

- создаваемое группой электроприемников искажение тока в сети приводит к значительному ухудшению КЭ - увеличению коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения.

Во второй главе проведен анализ методов исследования силовых трансформаторов. Рассмотрены существующие методы исследования характеристик силовых трансформаторов на основе моделирования, представлен обзор систем инженерного анализа CAE (Computer Aided Engineering), используемых для моделирования электромагнитных процессов в силовых трансформаторах.

Предложен экспериментально-расчетный метод исследования силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах. Метод основан на использовании для моделирования электромагнитных процессов в трансформаторе данных измерений, производимых при экспериментальной

имитации несинусоидальных режимов. Использование экспериментальных ♦

данных при моделировании магнитного поля в силовых трансформаторах обусловлено необходимостью корректного определения параметров рабочего режима при любой форме напряжения и тока в обмотках трансформатора.

Приведено описание аппаратных и программных средств, разработанных для исследования силовых трансформаторов. Схемы экспериментальных установок для исследования однофазного и трехфазного силовых трансформаторов приведены на рис.1 и рис.2.

Рис. 1. Схема экспериментальной установки для исследования однофазного трансформатора: Т-трансформатор; БГР - блок гальванической развязки; УСД - устройство сбора данных; ПК - персональный компьютер; К1 ...КЗ -ключи; Кш4 ~ измерительные шунты; Я]...К4 - нагрузочные резисторы

Измерения мгновенных значений токов и напряжений первичной и вторичной обмоток трансформатора производились с помощью блока гальванической развязки (БГР) и устройства сбора данных (УСД).

Ко вторичной обмотке однофазного трансформатора подключались линейная и нелинейная нагрузки (рис. 1). Резистор использовался для имитации линейной активной нагрузки. Резисторы Я2 - подключенные ко

вторичной обмотке трансформатора через управляемый ключ К2 и переключатели 57, 52, использовались для имитации работы импульсной нелинейной нагрузки с различной амплитудой импульсов тока 1т4. Временной интервал коммутации ключа К1 определял длительность импульсов.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки для исследования трехфазного трансформатора: Т- исследуемый трансформатор; БГР -блок гальванической развязки; УСД - устройство сбора данных; ПК -персональный компьютер; К1 ...Кб-управляемые электронные ключи;

Яши... Яшб~ измерительные шунты; Я¡...Ярезисторы нагрузки Установка (рис. 2) позволила создавать различные режимы нагружения трехфазного трансформатора за счет управления группами ключей К1, КЗ, К5 и К2, К4, Кб и регулировки величины сопротивления резисторов Я/ - Я6. При замкнутых ключах К1, КЗ, К5 трансформатор нагружался на линейную

нагрузку. Коммутация ключей К2, К4, Кб в определенные интервалы времени >

добавляла импульсную составляющую нагрузки и общая нагрузка трансформатора становилась нелинейной.

иI

Рис. 3. Т-образная схема замещения трансформатора В расчетах использовались уравнения электрического состояния для Т-образной схемы замещения трансформатора (рис. 3)

С) = ^ ■ ^+^ • (0+А ■ ^ = "о' (0 + «„ (О+«и (/), (1)

= ^ - Д2 • 'V(0 - ^ ' ^ = "о (О - -"„ (')> (2)

где Фф - рабочий магнитный поток, и - число витков первичной и вторичной обмоток, к=Ч - коэффициент трансформации, Я1г Ь, - активное

сопротивление и индуктивность первичной обмотки, Щ, Ц - приведенные активное сопротивление и индуктивность вторичной обмотки, ¡¡, и, - ток и напряжение первичной обмотки, ц, щ - приведенные ток и напряжение вторичной обмотки.

Для определения магнитного потока и напряжения ветви намагничивания щ на магнитопроводе трансформатора дополнительно устанавливалась измерительная обмотка с числом витков Приведенное напряжение ветви намагничивания определялось

"о '(/) = «,(0-^- (3)

Расчеты на основе дифференциальных уравнений (1), (2) и (3) производились с использованием массивов мгновенных значений токов и

напряжений. Обработка массивов мгновенных значений токов и напряжений производилась с помощью виртуальных приборов, созданных в среде графического программирования Lab VIEW 2009.

Полученные при экспериментальном определении параметров рабочего режима значения амплитуды тока I¡m(A,B,c) первичной обмотки, амплитуды тока линейной нагрузки him(a,b,c) и значения параметров, характеризующих нелинейную нагрузку, использовались для моделирования магнитного поля трансформатора. В качестве параметров, характеризующих нелинейную нагрузку, использовались амплитудное значение 122т(а,ъ,с)и временной интервал t¡2e (tГ, fa ti) появления импульса тока нелинейной нагрузки.

Решалась задача нестационарного магнитного поля. Источники поля задавались через токи ii(A,B,c)(t) и Í2(a,b,c)0) первичной и вторичной обмоток, определенные на периоде t е (0; Т)

Ыл.,.С, (0 = A.ia,,,c • sin(fl) • f+р), (4)

1'«*м(0= I^ioM ■ sin(ü)-t + (p) + +/;2„(a4i)impulse(/,;r2)-/^„^impulse^), (5) где <p - угол фазового сдвига между токами i¡(¿,B.c)(t) и г2(а,ь,с)(0•

Расчет магнитного поля производился на основе уравнений Максвелла для вектора индукции в и векторного магнитного потенциала л

В = гой, (6)

вектора напряженности электрического поля Ё и скалярного электрического потенциала U

Ё = - grad U (7)

по уравнениям

гоф-' ■ гой)=7 +rotHc, (8)

j = g-Ё = -g-gradU-g~, (9)

at

где ft1 - тензор, обратный тензору магнитаой проницаемости, ] — вектор полного тока в проводнике, нс вектор коэрцитивной силы, g-

электропроводность.

<

Граничные условия, используемые при расчете магнитного поля, задавались по условию Дирихле

г-А0 = а + + (Ю)

где л0 - векторный магнитный потенциал, обратный тензору магнитной проницаемости и определенный в заданной точке рассматриваемой области; а, Ь, с - геометрические размеры элемента модели, для которого определяется условие Дирихле; г - ось модели; гг - полуплоскость модели, в которой выполняется расчет параметров магнитного поля.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию параметров силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах.

Рассматривались режимы работы однофазного силового трансформатора при подключении ко вторичной обмотке мостового выпрямителя с ёмкостным фильтром и активной нагрузкой (рис. 4), мостового управляемого выпрямителя с активной нагрузкой. Рассматривались режимы работы трехфазного силового трансформатора при подключении ко вторичной обмотке группы однофазных мостовых выпрямителей с ёмкостными фильтрами и активной нагрузкой, группы однофазных мостовых управляемых выпрямителей с активной нагрузкой.

ыо

фильтром и активной нагрузкой к однофазному трансформатору

Рис. 5. Параметры рабочего режима однофазного трансформатора при подключении ко вторичной обмотке линейной активной нагрузки и мостового выпрямителя с емкостным фильтром и активной нагрузкой

Экспериментально полученные динамические характеристики намагничивания магнитопровода однофазного трансформатора (рис. 5) и стержней магнитопровода трехфазного трансформатора имеют значительные уширения, на интервалах соответствующих моментам появления импульса тока нелиненой нагрузки.

Для оценки влияния нелинейной нагрузки на величину потерь в магнитопроводе трансформатора, получаемые экспериментально значения магнитных потерь АРс нормировались относительно номинального значения потерь холостого хода ДРхх с помощью коэффициента кратности потерь

К (11)

Определение коэффициента

кратности потерь Кро производилось для различных соотношений амплитуды тока нелинейной нагрузки 1т22 и амплитуды номинального тока вторичной обмотки трансформатора 1т2ном-

г22е(0,003;0,008)и(0,013;0,018) 626(0,001 ;0,006) и (0,011 ;0,016)

****! г2г€(0,005;0,010) и (0,015 ;0,020)

Зависимости КР0 от 1т2/1т2„ом (рис. 6) определялись при изменении временного интервала появления импульса тока нелинейной нагрузки ¡¡¡(О и различных значениях амплитуды тока линейной нагрузки 1т21. Значение линейной нагрузки характеризовалось соотношением т=1т2,/1т2ном. Кро'

1т22

1Ш2ПОМ

Рис. 6. Зависимости Кро ОТ соотношения 1т22/1т2ном при различных т=^т21^т2ном Для однофазного силового трансформатора при подключении мостового выпрямителя с емкостным фильтром и активной нагрузкой

Зависимости, аналогичные представленной на рис. 6, получены для всех исследуемых режимов работы однофазного и трехфазного силовых трансформаторов.

Полученные зависимости коэффициента КР0 от соотношения 1т22/1т2ном позволяют сделать вывод о значительном увеличении потерь в магнитопроводе силового трансформатора при подключении ко вторичной обмотке нелинейной нагрузки.

Для силовых трансформаторов наибольшее увеличение потерь в магнитопроводе наблюдается при подключении ко вторичной обмотке мостовых выпрямителей с емкостнымм фильтрами. Увеличение потерь в магнитопроводе трансформаторов при подключении ко вторичной обмотке управляемых мостовых выпрямителей при любых углах управления имеет менее выраженный характер.

В четвертой главе приведены результаты моделирования •I. электромагнитных процессов в силовых трансформаторах. При моделировании использовались данные о форме и амплитудных значениях токов в обмотках трансформатора и кусочно-линейная аппроксимированная характеристика намагничивания для стали магнитопровода.

Для оценки влияния несинусоидальных режимов на процесс перемагничивания магнитопровода и объяснения физических процессов, приводящих к увеличению потерь в магнитопроводе анализировались, полученные при моделировании картины распределения силовых линий индукции магнитного поля (рис. 7) и картины распределения плотности вихревых токов (рис. 8) в магнитопроводах силовых трансформаторов.

Рис. 7, Картины распределения силовых линий магнитного поля

однофазного трансформатора при линейной нагрузке (а) и при подключении мостового выпрямителя с емкостным фильтром (б) для Im2i/Im2HOM=0,4, 1м2/1т2ном=0,6 и /¿2е(0,003; 0,008)^(0,013; 0,018)

а) б)

Рис. 8. Картины распределения плотности вихревых токов в магнитопроводе трансформатора при линейной нагрузке (а) и при подключении мостового выпрямителя с емкостным фильтром (б) для Im2i/Im2HOM=0,4,1т22/1т2ном= 0,6 и /«е(0,003; 0,008)^(0,013; 0,018)

Увеличение магнитного тока рассеяния Фрасс при изменении соотношения Iт22^1 т2ном в пределах 0,2 — 0,8 для однофазного трансформатора находится в пределах в пределах 35 - 60% от соответствующего значения Фрасс при синусоидальном режиме, для трехфазного в пределах 30 - 65%.

Изменение плотности вихревых токов в магнитопроводе при возникновении импульса тока нелинейной нагрузки с соотношением 1т22/1т2шш в пределах 0,25 - 0,8 для однофазного трансформатора составляет от 10 до 65%, для трехфазного от 5 до 70%.

Результаты моделирования магнитного поля в силовых однофазных и трехфазных трансформаторах показали, что несинусоидальные токи нагрузки приводят к изменению конфигурации магнитного поля трансформатора, изменению режима перемагничивания, увеличению плотности вихревых токов и, как следствие, к увеличению потерь в магнитопроводе.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ режимов работы силовых трансформаторов подстанций напряжением 10(6)/0,4кВ. Установлено, что большинство силовых трансформаторов работает в несинусоидальном режиме за счет увеличения доли нелинейной нагрузки.

2. Анализ нормативных документов в области качества электрической энергии и электромагнитной совместимости, действующих на территории Российской Федерации, показал, что последние не позволяют в полной мере ограничивать влияние потребителей на электрические сети.

3. Разработан экспериментально-расчетный метод исследования процессов в силовых трансформаторах, основанный на использовании экспериментальных данных (массивов мгновенных значений токов и напряжений) при конечно-элементном моделировании магнитного поля.

4. Разработано стендовое оборудование и виртуальные приборы для исследования силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах работы.

5. Проведено экспериментальное исследование параметров и характеристик силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах. Установлено, что несинусоидальные токи нагрузки приводят к изменению режима перемагничивания магнитопроводов силовых трансформаторов и увеличению магнитных потерь.

6. Получены экспериментальные кривые намагничивания магнитопровода однофазного силового трансформатора и стержней магнитопровода трехфазного силового трансформатора при несинусоидальных режимах работы.

7. Получены зависимости коэффициента кратности увеличения потерь в магнитопроводе однофазного и трехфазного силовых трансформаторов при

изменении параметров нелинейной нагрузки. Коэффициент кратности для »

/

однофазного трансформатора может достигать 1,8, для трехфазного трансформатора более 1,9.

8. Посредством конечно-элементного моделирования магнитного поля силового трансформатора получены картины распределения силовых линий магнитного поля и плотности вихревых токов в стали магнитопровода.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Исследование потерь в трансформаторе при работе на нелинейную нагрузку / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. И Промышленная энергетика. -Москва, 2011. №12.

2. Экспериментально-расчетный метод исследования силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах работы / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // Интеллектуальные системы в производстве. - Ижевск, 2012. №1.

3. Моделирование трехфазного силового трансформатора / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // Вестник ИжГТУ. - Ижевск, 2012. №2.

4. Исследование работы силового трансформатора при несинусоидальной форме тока нагрузки / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов / Сборник трудов международной научно-технической конференции. - Тольятти, 2009г.

5. Стенд для исследования магнитной цепи однофазного трансформатора / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // Измерение, контроль и диагностика - 2010 / Сборник трудов 1-ой всероссийской конф. студ. и асп. - Ижевск, 2010г.

6. Стенд для исследования трехфазного силового трансформатора при различной форме тока в нагрузке / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // Тинчуринские чтения / Материалы конференции. - Казань, 2010г.

7. Методика исследования трехфазного силового трансформатора при различной форме тока в нагрузке / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. //

Микроэлектроника и информатика / Тезисы докладов 17-ой всероссийской межвузовской научно-технической конференции - Москва, 2010г.

8. Задача корректного определенияпотерь в силовых трансформаторах / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // Научно-исследовательские проблемы в области энергетики и энергосбережения / Тезисы докладов всеросс. конф. - Уфа, 2010г.

9. Автоматизированная система для определения параметров и потерь в силовых трансформаторах / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // 2-ой республиканский молодежный форум / Материалы X выставки сессии инновационных проектов. - Ижевск, 2010г. эл.сборник.

10. Стенд для исследования характеристик силового однофазного трансформатора / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments 2010/ Матер. IX-ой междунар. науч.-практ. конф. - Москва, 2010г.

11. Виртуальная измерительная система для определения параметров и характеристик трехфазного силового трансформатора / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образования и производства / Материалы VI-ой всеросс. науч.-техн. конф.. - Москва, 2010г.

12. Анализ стандартов в области качества электрической энергии и электромагнитной совместимости, применительно к ограничению влияния потребителей на сеть / Фокеев А.Е, Барсуков В.К. // Федоровские чтения - 2011 / Материалы XLI-ой всероссийской научно-практическая конференция с элементами научной школы для молодежи.-Москва, 2011г.

13. Система для определения потерь в элементах трехфазного силового трансформатора / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments / Материалы Х-ой международной научно-практич. конф. - Москва, 2011г.

14. Исследование режимов работы сердечника трансформатора при

импульсном нагружении / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. / Сборник научных

трудов под ред. Ломаева Г.В. /. - Ижевск, 2011г.

Подписано в печать Ь&Х Тир. JOO Пл J Я£

Полиграфический центр МЭИ '

■ Красноказарменная ул.,д.13

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 0,4кВ И АНАЛИЗ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В ОБЛАСТИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ

1.1 Анализ режимов работы силовых трансформаторов 10(6)/0,4кВ в электрических сетях промышленных предприятий, административных и торгово-офисных зданий

1.2 Влияние потребителей электрической энергии на форму тока в сетях напряжением 0,4кВ

1.3 Анализ действующих стандартов в области качества электрической энергии и электромагнитной совместимости применительно к ограничению влияния потребителей на сеть Выводы к первой главе и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

2.1 Методы определения параметров и характеристик силовых трансформаторов

2.2 Обзор методов и систем инженерного анализа, используемых для моделирования физических процессов в трансформаторах

2.3 Экспериментально-расчетный метод исследования силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах работы

2.4 Аппаратные средства для исследования силовых трансформаторов

2.5 Виртуальные приборы для исследования силовых трансформаторов Выводы ко второй главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПРИ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ РЕЖИМАХ

3.1 Исследование однофазного силового трансформатора при подключении ко вторичной обмотке мостового выпрямителя с емкостным фильтром и активной нагрузкой

3.2 Исследование однофазного силового трансформатора при подключении ко вторичной обмотке мостового управляемого выпрямителя с активной нагрузкой

3.3 Исследование трехфазного силового трансформатора при подключении ко вторичной обмотке группы однофазных мостовых выпрямителей с емкостным фильтром и активной нагрузкой

3.4 Исследование трехфазного силового трансформатора при подключении ко вторичной обмотке группы однофазных мостовых управляемых выпрямителей с активной нагрузкой

Выводы к третьей главе

ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ ПРИ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ РЕЖИМАХ

4.1 Моделирование процессов в однофазном силовом трансформаторе

4.2 Моделирование процессов в трехфазном силовом трансформаторе

4.3 Определение параметров нелинейной нагрузки силовых трансформаторов 10(6)/0,4кВ в рабочем режиме 120 Выводы к четвертой главе 125 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 128 Приложение А. Схема электрическая принципиальная блока БГР-1 142 Приложение Б. Внешний вид блока БГР-1 143 Приложение В. Внешний вид экспериментальной установки для исследования однофазного трансформатора

Развитие современных технологий определяет расширение области применения и увеличение количества используемых электронных устройств и высокотехнологичного электрооборудования. При создании современных электронных устройств, как правило, решаются задачи миниатюризации устройств и снижения их электропотребления. В большинстве электронных устройств, питающихся от сети напряжением 380/220В частотой 50Гц, применяются выпрямительные схемы питания с пассивными фильтрами. При работе таких устройств, ток потребляемый из сети, имеет импульсный характер, происходит искажение формы питающего напряжения, связанное с падением напряжения на элементах электрической сети.

К устройствам бытового назначения, работа которых приводит к искажению формы тока и напряжения в сети, относятся: компьютеры, принтеры, зарядные устройства, люминесцентные лампы с электронной пускорегулирующей аппаратурой, блоки питания различных приборов и устройств. К широко применяемому в промышленном производстве электрооборудованию, приводящему к сильным искажениям формы тока и напряжения, относятся: сварочные аппараты, выпрямительные агрегаты и блоки питания различных технологических установок, дуговые электропечи, полупроводниковые преобразователи плавильных агрегатов высокочастотного индукционного нагрева, преобразователи частоты для управления производительностью асинхронных электродвигателей и другие.

Работа потребителей электрической энергии, имеющих нелинейную вольтамперную характеристику, оказывает влияние на функционирование элементов электрических сетей. Одним из основных элементов электрической сети является силовой трансформатор. Надежность и качество функционирования систем электроснабжения в значительной степени зависит от работы силовых трансформаторов. Несинусоидальные режимы влияют на работу оборудования, в том числе и на силовые трансформаторы. Появление в сети токов и напряжений высших гармоник приводит к изменению режима работы силовых трансформаторов. Влияние нелинейной нагрузки на силовые трансформаторы выражается в возникновении дополнительных потерь, увеличении температуры нагрева рабочих частей и проводящих конструктивных элементов (бак или кожух, прессующие кольца, ярмовые балки, нажимные и стяжные пластины, бандажи, электромагнитные и статические экраны, обмотки симметрирующих устройств).

Старение» парка электротехнического оборудования и медленные темпы технического перевооружения большинства систем электроснабжения усугубляют проблему, связанную с увеличением доли нелинейных нагрузок и их влиянием на работу силовых трансформаторов.

Актуальность работы

Исследование процессов в силовых трансформаторах при несинусоидальных режимах является актуальной задачей, решение которой необходимо с целью разработки путей повышения эксплуатационной надежности и энергетической эффективности работы всей системы электроснабжения в целом и силовых трансформаторов, как элементов этой системы, в частности. Актуальность использования современных программных средств для исследования силовых трансформаторов обусловлена возможностью быстрой обработки массивов экспериментальных данных в режиме реального времени и применением систем инженерного анализа CAE (Computer Aided Engineering) для конечно-элементного моделирования физических процессов.

Работа выполнена в рамках трехстороннего контракта, заключенного между ОАО «Ижевский Радиозавод» и ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» и диссертантом, на основании постановления Правительства РФ от 30.12.2006г. №854 «О государственном плане подготовки научных работников, специалистов и рабочих кадров для организаций оборонно-промышленного комплекса на 2007-2010 годы», утвержденным приказом Министерства образования и науки РФ от 22.06.2007г.

Цель работы заключается в исследовании процессов в однофазных и трехфазных силовых трансформаторах при несинусоидальных режимах.

Основные задачи, решаемые в работе для выполнения поставленных целей:

1. Анализ режимов работы силовых трансформаторов подстанций напряжением 10(6)/0,4кВ.

2. Анализ существующих способов исследования параметров и характеристик силовых трансформаторов.

3. Разработка метода исследования процессов в силовых трансформаторах при несинусоидальных режимах работы.

4. Разработка программных и аппаратных средств для экспериментального исследования силовых трансформаторов.

5. Исследование параметров и характеристик силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах работы.

6. Моделирование электромагнитных процессов в силовых трансформаторах при несинусоидальных режимах работы.

Методы исследования определялись характером каждой из поставленных задач.

Для анализа несинусоидальных режимов в электрических сетях 0,4кВ и анализа режимов работы силовых трансформаторов 10(6)/0,4кВ проводились инструментальные обследования трансформаторных подстанций. При проведении обследований использовались анализаторы качества электрической энергии зарегистрированные в государственном реестре средств измерений РФ.

Исследование параметров и характеристик силовых трансформаторов проводилось на основе теории электрических цепей, теории поля и теории электрических аппаратов.

Было создано стендовое оборудование для проведения исследований. Обработка экспериментальных данных и расчеты производились с использованием разработанных виртуальных приборов, созданных в среде графического программирования ЬаЬУН^ 2009.

Моделирование электромагнитных процессов в силовых трансформаторах выполнялось методом конечных элементов с использованием программы Е1сЩ 5.1.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Разработан экспериментально-расчетный метод исследования процессов в силовых трансформаторах, основанный на использовании экспериментальных данных (массивов мгновенных значений токов и напряжений) для конечно-элементного моделирования магнитного поля.

2. Исследовано влияние несинусоидальных токов нагрузки на потери в магнитопроводе однофазных и трехфазных силовых трансформаторов.

3. Исследовано влияние несинусоидальных токов нагрузки на параметры магнитного поля и плотность вихревых токов в магнитопроводе однофазных и трехфазных силовых трансформаторов.

Достоверность

Достоверность результатов работы при решении поставленных задач обеспечена корректным применением математических методов, обоснованностью принимаемых допущений, сравнением полученных экспериментальных данных с результатами конечно-элементного моделирования.

Практическая ценность работы

1. Разработан экспериментально-расчетный метод исследования, позволяющий достоверно определять параметры и характеристики при несинусоидальных режимах.

2. Разработан комплект аппаратуры для исследования параметров и характеристик силовых трансформаторов с использованием мгновенных значений токов и напряжений.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Экспериментально-расчетный метод исследования силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах.

2. Комплект аппаратуры для исследования параметров и характеристик силовых трансформаторов.

3. Результаты исследования силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах работы.

Апробация работы. Научные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах, выставках и форумах: 1. Международная научно-техническая конференция студентов, магистрантов, аспирантов «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов» (г. Тольятти, 2009г.); 2. 1-я всероссийская конференция студентов и аспирантов «Измерение, контроль и диагностика - 2010» (г. Ижевск, 2010г.); 3. У-я международная молодежная научная конференция «Тинчуринские чтения - 2010» (г. Казань, 2010г.); 4. Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (г. Москва, 2010г.); 5. Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Научно-исследовательские проблемы в области энергетики и энергосбережения» (г.

Уфа, 2010г.); 6. Х-я выставка-сессия инновационных проектов (г. Ижевск, 2010г.); 7. IX-я международная научно-практическая конференция «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments 2010» (г. Москва, 2010г.); 8. VI-я всероссийская научно-техническая конференция «Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образования и производства» (г. Ижевск, 2010г.); 9. XLI-я Международная всероссийская научно-практическая конференция с элементами научной школы для молодежи «Федоровские чтения-2011» (г. Москва, 2011г.); 10. Х-я международная научно-практическая конференция «Инженерные, научные и образовательные приложения на базе технологий National Instruments 2011» (г. Москва, 2011г.)

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ, из них 3 статьи в изданиях рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 127 наименований. Основная часть работы изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков, 11 таблиц и 6 приложений.

Выводы к четвертой главе

1. Выполнено моделирование магнитного поля в однофазном и трехфазном силовых трансформаторах при несинусоидальных режимах методом конечных элементов.

2. Результаты моделирования магнитного поля коррелируют с результатами экспериментальных исследований. Несинусоидальные токи нагрузки приводят к изменению конфигурации магнитного поля трансформатора.

3. Получены картины распределения силовых линий магнитного поля в магнитопроводе однофазного и трехфазного силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах.

4. Получены картины плотности вихревых токов в стали магнитопровода, позволяющие объяснить увеличение магнитных потерь при несинусоидальных режимах работы трансформатора.

5. Моделирование магнитного поля на основе экспериментальных данных позволило получить наглядное представление о процессах, протекающих в магнитопроводе трансформатора при несинусоидальных режимах. Достоверность результатов моделирования подтверждена данными экспериментальных исследований трансформаторов.

6. Разработан виртуальный прибор для определения параметров нелинейной нагрузки силовых трансформаторов в рабочем режиме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе рассмотрены вопросы влияния потребителей с нелинейной вольтамперной характеристикой на работу однофазных и трехфазных силовых трансформаторов, получены следующие основные результаты:

1. Проведен анализ режимов работы силовых трансформаторов трансформаторных подстанций напряжением 10(6)/0,4кВ. Установлено, что большинство силовых трансформаторов работает в несинусоидальном режиме, за счет увеличения доли нелинейной нагрузки.

2. Анализ нормативных документов в области качества электрической энергии и электромагнитной совместимости действующих на территории Российской Федерации, показал, что последние не позволяют в полной мере ограничивать влияние потребителей на электрические сети.

3. Разработан экспериментально-расчетный метод исследования процессов в силовых трансформаторах, основанный на использовании экспериментальных данных (массивов мгновенных значений токов и напряжений) для конечно-элементного моделирования магнитного поля.

4. Разработаны аппаратные и программные средства для исследования силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах работы с использованием экспериментально-расчетного метода.

5. Проведено экспериментальное исследование параметров и характеристик силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах. Установлено, что несинусоидальные токи нагрузки приводят к изменению режима перемагничивания магнитопроводов силовых трансформаторов и увеличению магнитных потерь.

6. Получены экспериментальные характеристики намагничивания магнитопровода однофазного силового трансформатора и стержней магнитопровода трехфазного силового трансформатора при несинусоидальных режимах работы.

7. Получены зависимости коэффициента кратности потерь в магнитопроводе однофазного и трехфазного силовых трансформаторов при изменении параметров нелинейной нагрузки. Коэффициент кратности потерь для однофазного трансформатора может достигать 1,8, для трехфазного более 1,9.

8. Посредством конечно-элементного моделирования магнитного поля силового трансформатора получены картины распределения силовых линий индукции магнитного поля и плотности вихревых токов в стали магнитопровода.

1. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятия. М.: Энергоатомиздат, 1974г. 160стр.

2. Дж.Арриллага, Д.Брэдли, П.Броджер. Гармоники в электрических системах. М.: Энергоатомиздат, 1990. 320стр.

3. Григорьев O.A., Петухов B.C., Соколов В.А., Красилов И.А. Высшие гармоники в сетях электроснабжения 0,4 кВ. // Новости электротехники. -2002. №6 (18), 2003. -№1 (19).

4. Григорьев O.A., Петухов B.C., Соколов В.А., Красилов И.А. Пришла беда, откуда не ждали. Влияние "компьютерных" нагрузок на работу электрических сетей зданий // Connect Мир связи. 2002. - №12.

5. Шидловский А.К., Жаркин А.Ф. Высшие гармоники в низковольтных электрических сетях К.: Наукова думка, 2005. - 209стр.

6. Климов В.П., Москалев А.Д. Проблемы высших гармоник в современных системах электропитания // Практическая силовая электроника. Науч.-техн.сбЛТод ред. Малышкова Г.М., Лукина A.B.- М.: АОЗТ "ММП-Ирбис", 2002. Вып 5.

7. ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

8. Федеральный закон «О защите прав потребителей» от 07.02.1992 №2003-1

9. ГОСТ Р 53333-2008 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Контроль качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

10. Ю.Куско А., Томпсон М., Качество энергии в электрических сетях. М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2008. 336стр.

11. Васильев Е.И., Клюев Р.В., Чумбидзе Д.С. Определение вклада вносимого индукционными печами и БСК в несинусоидальность напряжения в ТОП. //

12. Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Приложение. Диагностика энергооборудования, Новочеркасск, ЮРГТУ, 2006. стр. 139-141.

13. Ушаков Д.В. Барсуков В.К. Исследование искажения формы напряжения в точке подключения выпрямителя с емкостным фильтром // Известия вузов. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. Казань, 2009. №9. стр. 52-60

14. Минин Г.П. Несинусоидальные токи и их измерение. М.: Энергия, 1979г.- 112стр.

15. Харлов H.H. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: Учебное пособие. Томск, 2007. - 118стр.

16. Владимиров Ю.В. Выбор номинальной мощности силовых трансформаторов с учетом минимизации потерь / Ю.В. Владимиров, В.А. Вдовин // Свшютехшка та электроенергетика. 2009. — №1 (17). - стр. 13-16

17. Жежеленко И.В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях / И.В. Жежеленко, Ю.Л. Саенко. М.: Энергоатомиздат, 2005г. -261стр.

18. Третьяков А.Н. Вопросы качества электроэнергии в АПК Иркутской области / Бузунова М.Ю., Кудряшов Г.С., Кюн В.А., Севрюков М.М., Третьяков А.Н. // Вестник Иркутской ГСХА 2004. №25. - стр. 15-22

19. Жежеленко В.И. Электромагнитная совместимость в системах электроснабжения промышленных предприятий // Электрика. 2008. - №10. -стр. 3-11

20. Сапунов М.Н. Вопросы качества электроэнергии // Новости электротехники. №4 2001. - стр. 15-25

21. Масленников Г.К., Дубинский Е.В. Обеспечение качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения // Г.К. Масленников, Е.В. Дубинский // Энергосбережение. 2002. №1. - стр.56-59

22. Висящев А.Н. Качество электрической энергии и электромагнитная совместимость в электроэнергетических системах: Учебное пособие-Иркутск, 1997. Ч. 2. - 92стр.

23. Климов В.П., Москалев А.Д. Способы подавления гармоник тока в системах электропитания // Практическая силовая электроника. Науч.-техн.сб./Под ред. Малышкова Г.М., Лукина A.B.- М.: АОЗТ "ММП-Ирбис", 2003. Вып.6.

24. Карташев И.И. Тульский В.Н. Управление качеством электроэнергии. Издательский дом МЭИ, 2006. 320стр.

25. Мустафа Г.М., Кутейникова А.Ю., Розанов Ю.К., Иванов И.В. Применение гибридных фильтров для улучшения качества электроэнергии // Электричество. 1995. - №10.

26. Карташев И.И. Качество электрической энергии в системах электроснабжения: Способы его контроля и обеспечения. М.: Издательство МЭИ. 2001. 120стр.

27. Овчинников Д. А., Кастров М. Ю., Лукин А. В., Малышков Г. М., Герасимов А. А. Пассивные корректоры коэффициента мощности // Практическая силовая электроника. 2003. - №9.

28. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк A.A. Современные методы регулирования качества электроэнергии средствами силовой электроники // Электричество. 1999. - №4.

29. Никифоров В. Новый стандарт по качеству электрической энергии. Основные положения и отличия от ГОСТ 13109-97 / Новости электротехники. 2011. - №3(69)

30. Жаркин А.Ф., Палачев С.А. Законодательное регулирование эмиссии высших гармоник тока в системах электроснабжения стран Евросоюза// Техн.електродинампса- 2005 №6.- стр. 57-61.

31. Вагин Г. Я., Лоскутов А. Б., Севостьянов А. А. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского гос. техн. ун-та, 2004. 216стр.

32. Директива Совета 89/336/ЕЭС от 3 мая 1989г. по сближению законодательных актов Государств членов по электромагнитной совместимости.

33. ГОСТ Р 54149-2010 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная;

34. EN50160:2010 «Voltage characteristics of electricity supplied by public».

35. ГОСТ P 51317.3.2-2006 Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний

36. ГОСТ Р 51317.3.12-2006 Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током более 16А, но не более 75А (в одной фазе), подключаемыми к низковольтным системам электроснабжения общего назначения. Нормы и методы испытаний

37. IEEE 519-1992 Harmonics Limits

38. ГОСТ Р 51317.2.4-2000 Совместимость технических средств электромагнитная. Электромагнитная обстановка. Уровни электромагнитной совместимости для низкочастотных кондуктивных помех в системах электроснабжения промышленных предприятий.

39. Пономарев И.Б. Применение пределов гармоник стандарта IEEE 519-1992 / T. Bluming, D. Karnoval // Application of IEEE Std.519-1992 Harmonic Limits

40. Лейтес Л.В., Пинцов A.M. Схемы замещения многообмоточных трансформаторов. М.: Энергия, 1974г. 192стр.

41. ГОСТ 16110-82 Трансформаторы силовые. Термины и определения.

42. ГОСТ 3484.1-88 Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний.

43. Вольдек А.И. Электрические машины. Ленинград: Энергия, 1978г. 832с.

44. Основы теории цепей: учебник для вузов / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, A.B. Нетушил, C.B. Страхов. 5е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1989. -528стр.

45. Теоретические основы электротехники: учеб. для вузов В З.т. Т. 2. Линейные электрические цепи (продолжение). Нелинейные цепи / Б .Я. Жуковский, И.Б. Негневицкий; под общ. ред. K.M. Поливанова. М.: Энергия, 1972. - 200стр.

46. Нейман Л.Р. Теоретические основы электротехники: учеб. для вузов. В 2 т. / Л.Р. Нейман, К.С. Демирчан. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоиздат, Ленигр. отд-ние, 1981.

47. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1984. - 832стр.

48. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Нелинейные цепи.: учеб. для студ. электротехн. спец. вузов / П.Н. Матханов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 352стр.

49. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов / С.Б. Васютинский. Д.: Энергия, 1970. - 432стр.

50. Бутырин П.А. К созданию аналитической теории трансформаторов / П.А. Бутырин, М.Е. Алпатов // Изв. РАН. Энергетика. 2002. - №2 - стр. 44-53

51. Гольдштейн Е.И., Панкратов A.B. Определение параметров и характеристик ветви намагничивания однофазного трансформатора по массивам мгновенных значений токов и напряжений//Известия ВУЗов. Электромеханика. 2008. - №5. - стр. 20-24.

52. Балабин A.A. Некоторые аспекты экономической работы силовых трансформаторов / В.Ф. Заугольников, A.A. Балабин, A.A. Савинков // Промышленная энергетика. 2006. - №4. - стр. 10-14.

53. Балабин A.A. Повышение достоверности расчета потерь электроэнергии в трансформаторах 10(6)/0,4 кВ / A.A. Балабин, Ю.Д. Волчков //Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2009. №4 - стр.22-23.

54. Сильвестер П. JI. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков : пер.с англ. / П. JI. Сильвестер, P. JI. Феррари. М. : Мир, 1986.-229стр.

55. К. G. N. В. Abeywickrama, A. D. Podoltsev, Y. V. Serdyuk et all. Computation of Parameters of Power Transformer Windings for Use in Frequency Response Analysis // IEEE Transactions on Magnetics, 2007, №5, Vol. 43, pp. 1983-1990.

56. Стороженко Ю.И., Губански С., Сердюк Ю. Интегрированная компьютерная модель высоковольтного силового трансформатора в среде Comsol-Simulink / Научный вестник Норильского индустриального института, 2008. №3. стр. 28-45.

57. Мамаев В.А. Анализ неполнофазного режима силового трансформатора 35/6-10 кВ в среде схемотехнического моделирования / Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия «Естественнонаучная» 2008. №6. - стр.88-93

58. D. Hakansson, J. Larsson. Evaluation of software using the finite element method by simulating transformers and inductors. Linkoping, 2011. 64p.

59. Лохов С.П., Сивкова А.П. Моделирование процессов в стали // Сборник научных трудов II Всероссийской научно технической конференции «Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий». УГНТУ, Уфа. 2009. - стр.49-52

60. Климов Д.А., Попов Г.В., Тихонов А.И. Методы автоматизированного моделирования динамических режимов трансформаторов / ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». Иваново, 2006. - 100стр.

61. Демирчан К.С. Моделирование магнитных полей / К.С. Демирчан, В.Л. Чечурин. М.: Высш. шк., 1986. -240стр.

62. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: электрические цепи: учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов / Л.А. Бессонов. 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1978 - 528стр.

63. Том А. Числовые расчеты полей в технике и физике / А. Том, К. Эйплт; пер. с англ. В.А. Говоркова. -М.;Л.: Энергия, 1964

64. Хокни Р. Численное моделирование методом частиц / Р. Хокни, Дж. Иствуд. М., 1987. - 640стр.

65. Кетков Ю.Л. MATLAB 6.x программирование численных методов / Ю.Л. Кетков, А.Ю. Кетков, М.М. Шульц. СПб.: БХВ-Петербург. - 2004. - 672с.

66. Басов К. A. ANS YS: справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005. -640стр.

67. COSMOS/M. User's Guide. First Edition. December 2001. 770p.

68. Introduction to Comsol Multiphysics version 4.0a, June 2010. 97p.

69. User's guide Maxwell 2D v. 12. Electromagnetic and Electromechanical Analysis. Ansoft corporation. January, 2010. - 60p.

70. Elcut 5.8 «Моделирование двумерных полей методом конечных элементов». Производственный кооператив ТОР, Санкт-Петербург, 2010г.

71. D. Meeker. Finite Element Method Magnetics version 4.2. User's manual. -2010.- 158p.

72. Иванов-Смоленский A.B., Гончаров В.И., Тейн Наинг Тун. Применение конечно-элементных моделей при учебном проектировании синхронных машин // Известия Вузов «Электромеханика». 2009. - №1. - стр.33-13

73. Барсуков В.К., Фокеев А.Е. Исследование работы силового трансформатора при несинусоидальной форме тока в нагрузке // Сборник трудов МНТК «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов», ТГУ Тольятти 2009г. стр.202

74. Экспериментально-расчетный метод исследования силовых трансформаторов при несинусоидальных режимах работы / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // Интеллектуальные системы в производстве. Ижевск, 2012. -№1.

75. Дж. Тревис «Lab VIEW для всех». Пер. с англ. Клушин H.A. М.: ДМК Пресс; Прибор комплект, 2005. - 544стр.

76. Барсуков В.К., Фокеев А.Е. Стенд для исследования магнитной цепи однофазного силового трансформатора // Сборник трудов 1ой всероссийской конференции студентов и аспирантов «Измерение контроль и диагностика -2010», ИжГТУ. Ижевск 2010г. стр.56.

77. Барсуков В.К., Фокеев А.Е. Стенд для исследования трехфазного трансформатора при различной форме тока в нагрузке // Материалы докладов «Тинчуринские чтения», КГЭУ. Казань 2010г. стр.153.

78. Барсуков В.К., Фокеев А.Е. Стенд для исследования характеристик силового однофазного трансформатора // Сборник трудов «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments» РУДН Москва, 2010г.

79. Руководство пользователя и технические характеристики NI USB 6009. National Instruments, Россия, СНГ и Балтия, 2006г.

80. Топильский В.Б. Схемотехника измерительных устройств. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010г. 232стр.

81. Питание интегральных схем: Практическое руководство. Под ред. А.Уильямса М.: Мир, 1987г. - 413стр.

82. DAQ М Series, N1 USB 62 lx User Manual, Bus Powered M Series USB Devices. National Instruments Corporation, 2009r.

83. Барсуков B.K., Фокеев А.Е. Автоматизированная система для исследования силовых трансформаторов // Сборник проектов «2ой республиканский молодежный форум» X Выставка сессия инновационных проектов, ИжГТУ Ижевск, 2010г.

84. Барсуков В.К., Фокеев А.Е. Система для определения потерь в элементах трехфазного силового трансформатора // Сборник трудов «Инженерные, научные и образовательные приложения на базе технологий National Instruments 2011» МТУ СИ - Москва, 2011г.

85. Суранов А.Я. «LabVIEW 7: справочник по функциям». М.: ДМК, 2005г.

86. Владимиров Ю.В., Шумилина Ю.В. Исследование влияния высших гармоник тока на различные типы силовых трансформаторов напряжением 6-ЮкВ // Вестник национального технического университета ХПИ. 2011. -№3. - стр.36-40

87. Савина Н.В. Методика определения потерь электроэнергии в промышленных электросетях / Н.В. Савина, И.В. Жежеленко // Известия вузов. Энергетика. 1990. - №1. - стр.23-29.

88. Ешелева Э.Д., Путилин К.П. Расчет добавочных потерь в стали по коэффициенту несимметрии // ЕЛЕКТРИЧНА ЧАСТИНА АЕС. 2009. - №2.

89. Насыпанная Е.П. Подход к расчету добавочных потерь в электротехнических сталях // Труды Одесского политехнического университета, 2010. Вып. 1(33) 2(34). - стр.116-123.

90. Фокеев А.Е. Задача корректного определения потерь в силовых трансформаторах // Тезисы докладов Всероссийской конференции «Научно-исследовательские проблемы в области энергетики и энергосбережения», УГАТУ Уфа 2010г. стр.173

91. Фокеев А.Е., Барсуков В.К. Исследование потерь в трансформаторе при работе на нелинейную нагрузку // Промышленная энергетика. Москва, .2011. -№12.

92. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учебник. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. 4.1. 199стр.

93. Попов Г.В. Компьютерная система имитации динамических процессов в силовых трансформаторах / Г.В. Попов, А.И. Тихонов, Д.А. Климов // Электро. 2004. - №2.

94. Г. Евдокунин, М. Дмитриев. Трансформаторы в электрической сети моделирование переходных процессов с учетом конфигурации магнитной системы // Новости электротехники. 2011. - №3(69).

95. Петров Г.Н. Трансформаторы В 2 т. Т. 1. Основы теории / Г.Н. Петров. -JL: Госэнергоиздат, 1934.

96. Бахарев Н.П., Канивец А.В. Математическая модель проектирования магнитной системы силового трансформатора // Элекро. Электротехника. Электроэнергетика. Электротехническая промышленность. 2009. - №1.

97. Силовые трансформаторы. Справочная книга / Под ред. С.Д. Лизунова, А.К. Лоханкина. М.: Энергоиздат, 2004. 616стр.

98. Слатинова М.Н., Горелов Ю.И. Математическое моделирование переходных процессов в силовом трансформаторе при нелинейных токах. //

99. Сб. ст., Известия ТулГУ. Технические науки. Тула, Изд-во ТулГУ, 2010. -№1. — стр.268-271.

100. Барсуков В.К., Фокеев А.Е. Исследование режимов работы сердечника трансформатора при импульсном нагружении // Магнитные явления: сб. статей / под ред. проф. Ломаева Г.В. выпуск 3. Ижевск: ИжГТУ, 2011.

101. Лейтес Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. М.: Энергия, 1981г.-392стр.

102. Б.Н. Сергеенков, В.М. Киселев, H.A. Акимова; под ред. И.П. Копылова. Электрические машины. Трансформаторы. М.: Высш. Шк., 1989. - 352стр.

103. Карасев В.В. К расчету потерь в стали трансформаторов и реакторов преобразовательных устройств. Электротехника, 1973, №3, стр. 45-48.

104. Холуянов Ф.И. Трансформаторы однофазного и трехфазного тока. Издание четвертое переработанное и дополненное. М.: Государственное энергетическое издательство. - 1934г.

105. Динамика увлажнения изоляции в трансформаторе // Electrical World -1997. №6. р.52.

106. Влияние частиц в масле на электрическую прочность трансформатора / Рабочая группа СИГРЭ 12.17 // Electra. 2000. №19. рр.135-139.

107. Моделирование трехфазного силового трансформатора / Фокеев А.Е. Барсуков В.К. // Вестник ИжГТУ. Ижевск, 2012. - №2.

108. Алексеев Б.А. Контроль состояния (диагностика) крупных силовых трансформаторов. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. - 216стр.

109. Nokes G. Оптимизация передачи и распределения электроэнергии в сетях с помощью оптоволоконных распределенных термочувствительных систем // Power Engineering Journal. 1999. Vol. 13. №6. pp.291-296

110. Прямое измерение температуры нагретого участка трансформатора // Electra. 1990. №129. рр.46-51

111. Измерения нагрева в трансформаторе // Bulletin SEV/VSE. 2000. Vol. 91. №25. S. 56

112. Система непрерывной диагностики для контроля теплового состояния трансформатора / К. Feser, Н/А/ Maier, В.Feuchter et al. // Симпозиум СИГРЭ по диагностике и профилактике: Доклад 110-08. Берлин. 19-21.04.1993

113. Долин А.П., Першина Н.Ф., Смекалов В.В. Опыт проведения комплексных обследований силовых трансформаторов // Электрические станции. 2000. - №6. стр.46-52.

114. Поляков B.C. Из опыта тепловизионной диагностики высоковольтного оборудования энергосистем // Энергетик. 2000. - №5. - стр.46

115. Declercq J. Контроль наиболее нагретых точек в трансформаторе // Power Industry Development. 2000. - Spring. - pp.76,77.

116. Схема электрическая принципиальная блока БГР-1

117. Внешний вид блока БГР-1 (крышка снята)

118. Внешний вид экспериментальной установки для исследования однофазного трансформатора

119. Схема электрическая принципиальная блока БГР-3

120. Внешний вид блока БГР-3 (крышка снята)

121. Внешний вид экспериментальной установки для исследования трехфазного трансформатора