Metoda proračuna gubitaka naponskih transformatora velike snage s otvorenom jezgrom : doktorski rad - Žiger, Igor (I. Žiger ; Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2018)
Naponski transformatori velike snage su jednofazne jedinice namijenjene direktnom prijenosu energije s visokog na niski napon. Izvedba ovakvih transformatora s otvorenom jezgrom donosi niz prednosti i za korisnika i proizvođača. Međutim, raspodjela i iznosi gubitaka transformatora s otvorenom jezgrom odstupaju od uvriježenih postulata koji vrijede za transformatore sa zatvorenom jezgrom, a adekvatni modeli i metode za određivanje raspodjele i iznosa gubitaka u transformatorima s otvorenom jezgrom do sada nisu detaljnije istraživani. Upravo je iz tog razloga cilj ove disertacije postaviti, objasniti i potvrditi raspodjelu gubitaka u transformatorima s otvorenom jezgrom za situacije pokusa praznog hoda, kratkog spoja i kada je transformator terećen u pogonu. Kako bi se iznosi pojedinih vrsta gubitaka karakterističnih za transformatore s otvorenom jezgrom mogli odrediti, razvijeno je i implementirano više različitih proračunskih alata i metoda. Proračun gubitaka u samoj otvorenoj jezgri objedinjuje nekoliko vrlo složenih problema, kao što su anizotropija laminiranog materijala, rasipanje glavnog toka i pojavu vrtložnih struja uzrokovanih komponentom polja okomitom na površinu magnetskog lima. Isključivo proračunska obrada ovako složene tematike vrlo je zahtjevna i dugotrajna. Stoga je predložena metoda koja se oslanja na empirijska mjerenja gubitaka same jezgre primjenom posebno razvijenog ispitnog kruga. Rezultati mjerenja potom se obrađuju primjenom metode konačnih elemenata kako bi se dobile referentne krivulje gubitaka za svaku pojedinu izvedbu jezgre. Proračun gubitaka primjenom metode konačnih elemenata korišten je i za određivanje svih tipova dodatnih gubitaka u namotima i izvan njih, dok su gubici u namotima uzrokovani protjecanjem struje tereta određivani primjenom formulacija analitičkog tipa. Svi tipovi proračuna verificirani su ispitivanjima provedenim na ukupno deset stvarnih naponskih transformatora velike snage namijenjenih za komercijalnu primjenu, te na nemalom broju specifičnih modela. Zasebni modeli dimenzionirani su tako da se mogu točno mjeriti pojedini tipovi gubitaka u pojedinim komponentama. Nadalje, ova disertacija daje pregled i ocjenu utjecaja ključnih parametara na svaki od razmatranih tipova gubitaka kako bi se mogli utvrditi principi i zakonitosti projektiranja naponskih transformatora velike snage s otvorenom jezgrom s ciljem kontrole i smanjenja gubitaka. Ključne riječi: Naponski transformatori velike snage, koncept otvorene jezgre, proračun gubitaka, metoda konačnih elemenata, eksperimentalni modeli, magnetski materijali, mjerenje gubitaka