Energooszczędne modułowe transformatory amorficzne

Energy-saving Amorphous Modular Transformers

prof. dr hab. inż. Bronisław TOMCZUK, dr hab. inż. Dariusz KOTERAS

Abstract

This paper discusses issues concerning energy-efficient amorphous modular transformers. Moreover, the selected calculation

results of the field analysis of this type of transformers supplied with high-frequency voltage, are presented.

Streszczenie

W artykule omówiono zagadnienia związane z zastosowaniem energooszczędnych amorficznych transformatorów

modułowych. Przedstawiono wybrane wyniki obliczeń analizy pola w tego typu transformatorach zasilanych napięciem o podwyższonej

częstotliwości.

Keywords

modular amorphous transformer, energy-saving, field analysis

Słowa kluczowe

modułowe transformatory amorficzne, oszczędność energii, polowa analiza

Rys. / Fig.

Bibliografia / Bilbiography

[1] J.W. Anuszczyk, W.A. Pluta, „Ferromagnetyki miękkie w polach obrotowych”, Warszawa: WNT, 2009.

[2] J. Turowski, „Elektrodynamika techniczna”, Warszawa: WNT,, 1993.

[3] J.F. Gieras, Z.J. Piech, B.Z. Tomczuk, „Linear synchronous motors”, Taylor & Francis, 2012.

[4] N.Y. Abed, O.A. Mohammed, „Physics-based high-frequency transformer modeling by Finite Elements”, IEEE Transactions on Magnetics,

vol. 46, no. 8, pp. 3249–3252, 2010.

[5] E.E. Lesniewska, R. Rajchert, „Application of the field-circuit method for the computation of measurement properties of current transformers

with cores consisting of different magnetic materials”, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 46, no. 10, pp. 3778–3782, 2010.

[6] W. Łyskawiński, „Analiza stanów pracy i synteza transformatora impulsowego w ujęciu polowym”, Poznań: Wydawnictwo Politechniki

Poznańskiej, 2011.

[7] H. Pfützner, C. Bengtsson, T. Booth, F. G. Lőffler, „Three-dimensional flux distributions in transformer cores as a function of package design”,

IEEE Transactions on Magnetics, vol. 30, no. 5, pp. 2713–2727, 1994.

[8] K. Preis, O. Bíró, G. Buchgraber, I. Tičar , „Thermal-electromagnetic coupling in the Finite-Element simulation of power transformers”,

IEEE Transactions on Magnetics, vol. 42, no. 4, pp. 999–1002, 2006.

[9] H.V. Sande, T. Boonen, I. Podoleanu , F. Henrotte, K. Hameyer, „Simulation of a three-phase transformer using an improved anisotropy model”,

IEEE Transactions on Magnetics,, vol. 40, no. 2, pp. 850–855., 2004.

[10] B. Tomczuk, K. Babczyk, „Calculation of self and mutual inductances and 3-D magnetic fields of chokes with air gaps in core”,

Electrical Engineering, vol. 83, no. 1–2, pp. 41–46, 2001.

[11] B. Tomczuk, D. Koteras, A. Waindok, „Obliczenia rozkładu pola rozproszenia transformatorów przekształtnikowych”, V Konferencja

Naukowo-Techniczna, Transformatory Energetyczne i Specjalne, Kazimierz Dolny 2004.

[12] B. Tomczuk, D. Koteras, A. Waindok, „Wyznaczanie parametrów elektromagnetycznych z wykorzystaniem 3-wymiarowej analizy pola

magnetycznego transformatorów służących do zasilania wielopulsowych prostowników”, Energetyka, nr 1, pp. 35–43, 2005.

[13] B. Tomczuk, D. Koteras, J. Zimon, D. Wajnert, „Wykorzystanie potencjałów magnetycznych A–V i T–Ω do 3-wymiarowej analizy pola

w układach transformatorowych z uwzględnieniem prądów wirowych”, Zeszyty Problemowe-Maszyny Elektryczne, nr 88, pp. 1–5, 2010.

[14] B. Tomczuk i D. Koteras, „Modelowanie i weryfikacja pomiarowa trójwymiarowych pól magnetycznego rozproszenia w otoczeniu

transformatorów 3-fazowych”, Chemia – Dydaktyka – Ekologia – Metrologia, nr 1–2, pp. 75–80, 2001.

[15] B. Tomczuk, Metody numeryczne w analizie pola układów transformatorowych, Opole: Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej,

2007.

[16] B. Tomczuk, D. Koteras, „Eddy current losses in magnetic circuit with solid ferromagnetics”, Przegląd Elektrotechniczny, nr 4, pp. 180–183,

2010.

[17] B. Tomczuk, K. Zakrzewski, D. Koteras, „Magnetic field and short-circuit reactance calculation of the 3-phase transformer with symmetrical

amorphous core”, Computer Engineering in Applied Electromagnetism, pp. 227–230, 2005.

[18] K. Zakrzewski, B. Tomczuk, „3-D magnetic field distribution of yoke flux in three-phase transformers without ferromagnetics tanks”, Compel-

The Internal Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, vol. 14, no. 1, pp. 141–145, 1995.

[19] K. Zakrzewski, B. Tomczuk, „Magnetic field analysis and leakage inductance calculation in current transformers by means of 3d integral

methods, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 32, no. 3, pp. 1637–1640, 1996.

[20] K. Zakrzewski, B. Tomczuk, D. Koteras, „Simulation of forces and 3D field arising during power autotransformer fault due to electric arc

in HV winding”, IEEE Transaction on Magnetics, vol. 38, no. 2, pp. 1153–1156, 2002.

[21] K. Zakrzewski, B. Tomczuk, D. Koteras, „Amorphous modular transformers and their 3D magnetic fields calculation with FEM”,

Compel the International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, vol. 28, no. 3, pp. 583–592,

2008.

[22] B. Tomczuk, D. Koteras, „Transformatory z rdzeniami amorficznymi doświadczenia technologiczne i obliczeniowe”,

IV Forum Transformatorowe, Łódź 2009.

[23] B. Tomczuk, D. Koteras, „Nowoczesne konstrukcje transformatorów małej mocy o rdzeniach amorficznych”, Przegląd Elektrotechniczny,

nr 12, pp. 875–879, 2003.

[24] B. Tomczuk, D. Koteras, „Magnetic Flux Distribution in the Amorphous Modular Transformers”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials,

vol. 323, no. 12, pp. 1611–1615, 2011.

[25] B. Tomczuk, D. Koteras, „Influence of the air gap between coils on the magnetic field in the transformers with amorphous modular core”,

Przegląd Elektrotechniczny, nr 12, pp. 104–106, 2008.

[26] M. Soiński, Materiały magnetyczne w technice, Warszawa: Centralny Ośrodek Szkolenia i Wydawnictw SEP, 2001.

[27] E. Jezierski, Transformatory, Warszawa: WNT, 1975.

[28] Zhenhuan Trade Co., Ltd, „zhenhuan-machine.com”, 2017. [Online].

[29] S. Sieradzki, Konstrukcyjne i technologiczne uwarunkowania budowy transformatora sieciowego olejowego z rdzeniem

pięciokolumnowym z taśmy amorficznej, Wrocław: praca doktorska, Politechnika Wrocławska, 1997.

[30] B.Z. Tomczuk, K. Zakrzewski, D. Koteras, A. Waindok, J. Zimon, „Badanie właściwości fizycznych i parametrów energetycznych suchych

transformatorów”, Opole 2005.

[31] B.Z. Tomczuk, D. Koteras, A. Waindok, J. Zimon, „Badanie transformatorów i dławików z rdzeniami amorficznymi budowy modułowej

w układach zasilanych podwyższoną częstotliwością”, Opole 2013.

[32] B.Z. Tomczuk, D. Koteras, „Sposób wytwarzania obwodu magnetycznego, zwłaszcza transformatora, Patent nr 203373”, Wiadomości Urzędu

Patentowego, 30 IX 2009.

[33] Vector Fields, OPERA 3-D User Guide, Oxford: Vector Fields Limited, 2008.

[34] D. Koteras, "Transformatory z rdzeniami o małej stratności – analiza polowa i jej weryfikacja", Opole: Oficyna Wydawnicza Politechniki

Opolskiej, 2015.

[35] B. Tomczuk, D. Koteras, „3d magnetic and thermal fields for the transformer with homogenised amorphous c-core under high frequency”,

Proceedings of the XXIV Symposium Electromagnetic Phenomena in Nonlinear Circuits, Helsinki 2016.

[36] B. Tomczuk, D. Koteras, A. Waindok, „The influence of the leg cutting on the core losses in the amorphous modular transformers”,

Compel the International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, vol. 34, nr 3, pp. 840–850, 2015.

[37] D. Koteras, „Analiza pola magnetycznego w próbkach otwartych i zamkniętych magnetycznie”, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów

i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, nr 66, pp. 211–217, 2012.

[38] B. Tomczuk, D. Koteras, „3D field analysis in 3-phase amorphous modular transformer under increased frequency operation”,

Archives of Electrical Engineering, vol. 64, no. 1, pp. 119–127, 2015.

[39] D. Koteras, D. Wajnert, "3D field analysis in the 1-phase amorphous transformer including eddy currents in the core",

International Symposium on Electromagnetic Fields’15 Conference Proceedings, Valencia, Spain, 2015.

[40] B. Tomczuk, D. Koteras, A. Waindok, „Electromagnetic and temperature 3d fields for the modular transformers heating under high

frequency operation”, IEEE Transaction on Magnetics, vol. 50, no. 2, p. 7007704, 2014.

[41] D. Koteras, „Calculation of eddy current losses using the electrodynamic similarity laws”, Archives of Electrical Engineering, vol. 63, no. 1,

pp. 107–114, 2014.