[JAC203] 電力用変圧器の無負荷試験解析

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概要

概要
大型の電力用変圧器は、産業インフラを支える機器として高い安全性が求められますが、大型ゆえに実際の負荷を接続した試験は不可能です。このため、無負荷試験、短絡試験など特殊な回路構成で試験を行います。
無負荷試験は、2次側を開放した無負荷状態で1次側に定格電圧を加えて行う試験です。無負荷試験では、1次側のみに電流が流れますが、この電流は鉄心の励磁と鉄損をもたらします。
三脚構造を持つ鉄心の場合、各相の磁気回路は完全に等価ではないため、不平衡電流が発生します。
ここでは、JMAGで無負荷試験の解析を行う場合のモデル化とそこから得られる磁束線図、電流、励磁コンダクタンス、励磁サセプタンスを求めています。

磁束線図

図1 コアの磁束線図
コアの磁束線図を図1に示します。方向性電磁鋼板を使用しているため、その材料特性により、コアの磁束線図が磁化容易軸に沿った方向になっていることがわかります。

鉄損電流、磁化電流

表1 鉄損電流、磁化電流
鉄損電流、磁化電流の実効値を表1に示します。三脚鉄心では、左右と中央脚では磁気回路上で等価ではないため、三相間で不平衡電流が発生します。表1では三相に通電される電流の平均値を採っています。

励磁コンダクタンス、励磁サセプタンス

励磁コンダクタンス、励磁サセプタンスを表2に、変圧器のT字型等価回路図を図2に示します。無負荷試験では、図2に示す等価回路のうち、破線部の回路定数が求まります。1次側巻線抵抗と1次側漏れリアクタンスによる電圧降下は十分小さいとしてV=V’を仮定しています。

表2 励磁コンダクタンス、励磁サセプタンス
図2 T字型等価回路図

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