omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-189-79-85GPDLWOomna-316Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGМатематическая модель трехфазно-многофазного трансформаторного преобразователя числа фаз с последовательным соединением катушек каждой фазы вторичной обмоткиMathematical model of a three-phase-multiphase transformer phases converter with a series connection of coils of each phase of secondary windinghttps://orcid.org/0000-0002-0970-937XМоскалевЮ. В.MoskalevYu. V.

Москалев Юрий Владимирович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Электрические машины и общая электротехника»

AuthorID (РИНЦ): 657144

AuthorID (SCOPUS): 57200088110

г. Омск

MOSKALEV Yury Vladimirovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of Electrical Machines and General Electrical Engineering Department

AuthorID (RSCI): 657144

AuthorID (SCOPUS): 57200088110

Omsk

yuriyvm@mail.ruОмский государственный университет путей сообщенияРоссияOmsk State Transport UniversityRussian Federation202430032024017985Copyright © Москалев Ю.В., 20242024Москалев Ю.В.Moskalev Y.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/316

В статье рассмотрен трехфазно-многофазный трансформаторный преобразователь числа фаз с последовательным соединением катушек каждой фазы вторичной обмотки; приведена его схема замещения и линейная математическая модель. В качестве примера выполнен анализ работы изготовленного трехфазно-семифазного трансформаторного преобразователя числа фаз. В результате электромагнитных испытаний опытного образца определены параметры схемы замещения устройства. С использованием математической модели рассчитаны и построены рабочие характеристики. Выполнено сравнение результатов теоретических расчетов и экспериментальных измерений. Наибольшие погрешности, полученные при сравнении расчетных и экспериментальных значений КПД и коэффициента мощности, составили 3,5 % и 2,2 % соответственно.

The article considers a three-phase-multiphase transformer converter of the number of phases with a serial connection of coils of each phase of the secondary winding, its substitution scheme and a linear mathematical model are given. As an example, the analysis of the operation of a manufactured three-phase-seven-phase transformer converter of the number of phases is performed. As a result of electromagnetic tests of the prototype, the parameters of the replacement circuit of the device are determined. Using a mathematical model, the operating characteristics are calculated and constructed. The results of theoretical calculations and experimental measurements are compared. The largest errors obtained when comparing the calculated and experimental values of efficiency and power factor are 3,5 % and 2,2 %, respectively.

преобразователь числа фазтрансформатормногофазная обмоткасхема замещенияматематическая модельphase number convertertransformermultiphase windingconnection diagramsubstitution schememathematical modelReferencesЗакарюкин В. П., Крюков А. В. Моделирование многофазных линий электропередачи: моногр. Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2014. 168 с.Zakaryukin V. P., Kryukov A. V. Modelirovaniye mnogofaznykh liniy elektroperedachi [Modelling of multiphase transmission lines]. Irkutsk, 2014. 168 p. (In Russ.).Гершенгорн А. И. Многофазные линии электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения // Электрические станции. 1994. № 8. С. 67–70.Gershengorn A. I. Mnogofaznyye linii elektroperedachi vysokogo i sverkhvysokogo napryazheniya [High and extra-high voltage multiphase transmission lines] // Elektricheskiye stantsii. Electrical Stations. 1994. No. 8. P. 67–70. (In Russ.).Закарюкин В. П., Крюков А. В., Тхао Лэ Ван. Комплексное моделирование мультифазных, многоцепных и компактных линий электропередачи: моногр. Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2020. 296 с. ISBN 978-5-98710-387-6.Zakaryukin V. P., Kryukov A. V., Tkhao Le Van. Kompleksnoye modelirovaniye mul’tifaznykh, mnogotsepnykh i kompaktnykh liniy elektroperedachi [Integrated modelling of multiphase, multi-circuit and compact transmission lines]. Irkutsk, 2020. 296 p. ISBN 978-5-98710-387-6. (In Russ.).Москалев Ю. В. Повышение эффективности транспорта электроэнергии с использованием трансформаторного преобразователя числа фаз и многофазной линии электропередачи // Проблемы машиноведения: материалы VII Междунар. науч.-техн. конф. / ред. Ю. А. Бурьян. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2023. С. 13–18.Moskalev Yu. V. Povysheniye effektivnosti transporta elektroenergii s ispol’zovaniyem transformatornogo preobrazovatelya chisla faz i mnogofaznoy linii elektroperedachi [Improving the efficiency of power transport using transformer phase number converter and multiphase transmission line] // Problemy mashinovedeniya / Ed. by Yu. A. Buryana. Omsk, 2023. P. 13–18. (In Russ.).Щуров Н. И., Мятеж С. В. Синтез и анализ многофазных вентильных преобразователей: моногр. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2020. 202 с. ISBN 978-5-7782-4140-4.Shchurov N. I., Myatezh S. V. Sintez i analiz mnogofaznykh ventil’nykh preobrazovateley [Synthesis and analysis of multiphase valve converters]. Novosibirsk, 2020. 202 p. ISBN 978-5-7782-4140-4. (In Russ.).Рогинская Л. Э., Ялалова З. И. Определение электромагнитной мощности фазопреобразующих трансформаторов преобразовательных установок // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. № 2, Т. 9. С. 18–23. EDN: RPFGVP.Roginskaya L. E., Yalalova Z. I. Opredeleniye elektromagnitnoy moshchnosti fazopreobrazuyushchikh transformatorov preobrazovatel’nykh ustanovok [The definition of electromagnetic power of the phase-reformative transformers of the transforming plants] // Elektrotekhnicheskiye i informatsionnyye kompleksy i sistemy. Electrical Engineering and Information Complexes and Systems. 2013. No. 2, vol. 9. P. 18–23. EDN: RPFGVP. (In Russ.).Abdollahi R. Harmonic Reduction Using A Novel Multipulse AC-DC Converter // World Journal of Engineering. 2018. Vol. 15 (2). P. 520–530. DOI: 10.1108/WJE-11-2017-0353.Abdollahi R. Harmonic Reduction Using A Novel Multipulse AC-DC Converter // World Journal of Engineering. 2018. Vol. 15 (2). P. 520–530. DOI: 10.1108/WJE-11-2017-0353. (In Engl.).Москалев Ю. В. Моделирование трансформаторного преобразователя числа фаз с последовательным соединением катушек каждой фазы вторичной обмотки как элемента схемы выпрямления // Практическая силовая электроника. 2022. № 4 (88). С. 30–36. EDN: WNDZMR.Moskalev Yu. V. Modelirovaniye transformatornogo preobrazovatelya chisla faz s posledovatel’nym soyedineniyem katushek kazhdoy fazy vtorichnoy obmotki kak elementa skhemy vypryamleniya [Simulation of a phase transformer converter with series connection of coils of each phase of the secondary winding as an element of rectifying scheme] // Prakticheskaya silovaya elektronika. Practicheskaya Silovaya Electronica. 2022. No. 4 (88). P. 30–36. EDN: WNDZMR. (In Russ.).Терешкин В. М., Гришин Д. А., Макулов И. А. Перспективы применения многофазных машин переменного тока // Электроника и электрооборудование транспорта. 2017. № 1. С. 19–26. EDN: YGKHUR.Tereshkin V. M., Grishin D. A., Makulov I. A. Perspektivy primeneniya mnogofaznykh mashin peremennogo toka [Perspectives of multi-phase AC machines] // Elektronika i elektrooborudovaniye transporta. Electronics and Electrical Equipment of Transport. 2017. No. 1. P. 19–26. EDN: YGKHUR. (In Russ.).Levi E., Bojoi R., Profumo F. [et al.]. Multiphase induction motor drives – a technology status review // IET Electric Power Applications. 2007. Vol. 1 (4). P. 489–516. DOI: 10.1049/ietepa:20060342.Levi E., Bojoi R., Profumo F. [et al.]. Multiphase induction motor drives – a technology status review // IET Electric Power Applications. 2007. Vol. 1 (4). P. 489–516. DOI: 10.1049/ietepa:20060342. (In Engl.).Ronsin F. Transformateur diphasé-triphasé. FR Brevet 2648612 A1; date d'application 15 juin, 1989; date de publiés 21 December, 1990.Ronsin F. Transformateur diphasé-triphasé [Two-phase/ three-phase transformer]. FR patent 2648612 A1; filed June 15th, 1989; published December 21st, 1990. (In Fr.).Paice D. Nine-Phase Step-Up/Step-Down Autotransformer. US patent 7274280; filed May 18th, 2006; published September 25th, 2007.Paice D. Nine-Phase Step-Up/Step-Down Autotransformer. US patent 7274280; filed May 18th, 2006; published September 25th, 2007. (In Engl.).Пат. 2487455 C1 Российская Федерация, МПК H 02 M 5/14. Девятифазный преобразователь числа фаз / С. Н. Григорьев, В. А. Сучков, Е. В. Афонина, В. В. Филатов, Ю. И. Солуянов. № 2012109621/07; заявл.14.03.12; опубл. 10.07.13. Бюл. № 19.Patent 2487455 C1 Russian Federation, IPC H 02 M 5/14. Devyatifaznyy preobrazovatel’ chisla faz [Nine-phase converter] / S. N. Grigoryev, V. A. Suchkov, E. V. Afonina, V. V. Filatov, Yu. I. Soluyanov. No. 2012109621/07. (In Russ.).Пат. 143244 U1 Российская Федерация, МПК H 02 M 5/14. Многофазный трансформаторный преобразователь числа фаз / Ю. В. Рахманова, Л. Э. Рогинская, А. С. Горбунов, П. В. Шилов. № 2014108411/07; заявл. 04.03.14; опубл. 20.07.14. Бюл. № 20.Patent 143244 U1 Russian Federation, IPC H 02 M 5/14. Mnogofaznyy transformatornyy preobrazovatel’ chisla faz [Multiphase transformer phase number converter] / Yu. V. Rakhmanova, L. E. Roginskaya, A. S. Gorbunov, P. V. Shilov. No. 2014108411/07. (In Russ.).Москалев Ю. В. Определение минимального числа витков катушек вторичной обмотки трансформаторного трехфазно-многофазного преобразователя числа фаз // Омский научный вестник. 2022. № 1 (181). С. 61–66. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-181-61-66.Moskalev Yu. V. Opredeleniye minimal’nogo chisla vitkov katushek vtorichnoy obmotki transformatornogo trekhfazno-mnogofaznogo preobrazovatelya chisla faz [Determination of minimum secondary winding coils turns for transformer three-phase-multiphase phase number converter] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2022. No. 1 (181). P. 61–66. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-181-61-66. (In Russ.).Москалев Ю. В. Оптимизация схемы соединения и количества витков катушек вторичной обмотки трехфазно-многофазного трансформаторного преобразователя числа фаз // Вестник Московского энергетического института. 2023. № 1. С. 17–24. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-1-17-24.Moskalev Yu. V. Optimizatsiya skhemy soyedineniya i kolichestva vitkov katushek vtorichnoy obmotki trekhfazno-mnogofaznogo transformatornogo preobrazovatelya chisla faz [Optimizing the Connection Diagram and Turns Number for the Three-Phase to Multiphase Transformer Converter Secondary Winding Coils] // Vestnik Moskovskogo energeticheskogo instituta. Bulletin of MPEI. 2023. No. 1. P. 17–24. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-1-17-24. (In Russ.).Вольдек А. И., Попов В. В. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы. Санкт-Петербург: Питер, 2008. 322 с. ISBN 978-5-469-01380-8.Vol’dek A. I., Popov V. V. Elektricheskiye mashiny. Vvedeniye v elektromekhaniku. Mashiny postoyannogo toka i transformatory [Electrical machines. Introduction to electromechanics. DC machines and transformers]. Saint Petersburg, 2008. 322 p. ISBN 978-5-469-01380-8. (In Russ.).Fitzgerald A. E., Kingsley C., Umans S. Electric Machinery. 6th ed. New York: McGraw-Hill, 2003. 688 p. ISBN 0-07-366009-4.Fitzgerald A. E., Kingsley C., Umans S. Electric Machinery. 6th ed. New York: McGraw-Hill, 2003. 688 p. ISBN 0-07-366009-4. (In Engl.).ГОСТ 3484.1-88. Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний. Введ. 1990–01–01. Москва: Изд-во стандартов, 1989. 79 с.GOST 3484.1-88. Transformatory silovyye. Metody elektromagnitnykh ispytaniy [Power transformers. Electromagnetic test methods]. Moscow, 1989. 79 p. (In Russ.).Михеев Г. М., Швецов В. М., Иванова Т. Г. Методы определения индуктивности рассеяния обмоток силового трансформатора // Вестник Чувашского университета. 2009. № 2. С. 147–153.Mikheyev G. M., Shvetsov V. M., Ivanova T. G. Metody opredeleniya induktivnosti rasseyaniya obmotok silovogo transformatora [Method for definition stray induction of high-voltage transformer winding] // Vestnik Chuvashskogo universiteta. Bulletin of Chuvash University. 2009. No. 2. P. 147–153. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.