Descripción del problema

Este caso se refiere a la historia de la investigación de un fallo en el transformador utilidad que se produjo en una zona rural sobre todo rodeado de tierras de cultivo y espacios abiertos,,en,El fallo se produjo en un lugar donde los problemas de calidad de energía son raros,,en,muestra un diagrama de una sola línea del sistema,,en,El transformador no estaba en el extremo de un alimentador de utilidad de media tensión,,en,El secundario del transformador se ha configurado como una,,en,fase,,en,sistema de alambre,,en,La carga consistió en tres usuarios finales,,en,un pequeño complejo de apartamentos,,en,una granja lechera y una casa club de golf,,en,Las conexiones al transformador de potencia rural,,en,El ingeniero comenzó su investigación mediante la comprobación de los informes de problemas con otros transformadores conectados al mismo alimentador,,en,Este poco de investigación falla en el transformador rural no resultó nada hasta,,en. The failure occurred in a location where power quality problems are rare.

Higo. 1 shows a one-line diagram of the system. The failed transformer was at the end of a medium voltage utility feeder. The transformer secondary was configured as a 120/208 En, 3-phase, 4-wire system. The load consisted of three end-users: a small apartment complex, a dairy farm and a golf course clubhouse.

The engineer began his investigation by checking for reports of problems with other transformers connected to the same feeder. This bit of Rural transformer failure research didn’t turn anything up, por lo que concluyó que el problema estaba probablemente relacionado con las cargas secundarias,,en,Su siguiente paso fue a interrogar a los usuarios finales,,en,El propietario de la granja dijo que su equipo de procesamiento de la leche estaba funcionando cuando el transformador no,,en,También dijo nada inusual había ocurrido antes del fallo,,en,y su equipo siguió trabajando normalmente después del transformador fue reemplazado,,en,El encargado del edificio recuerda que las cosas estaban tranquilas en sus instalaciones en la tarde se produjo el error,,en,Sus habitantes de apartamentos estaban en casa,,en,cocinar la cena y viendo la televisión,,en,había ocurrido nada inusual,,en,El superintendente de campo de golf, dijo el club había patrocinado un gran torneo en el día falló el transformador,,en,El club había alquilado varios carros de golf de pilas para complementar su flota normales,,en. His next step was to question the end-users.

The farm owner said his milk processing equipment was running when the transformer failed. He also said nothing unusual had occurred prior to the failure, and his equipment continued to work normally after the transformer was replaced.

The apartment manager recalled that things were quiet at his facility on the evening the failure occurred. His apartment dwellers were home, cooking dinner and watching TV. Nothing unusual had occurred.

The golf course superintendent said the club had sponsored a large tournament on the day the transformer failed. The club had rented several battery powered golf carts to supplement their normal fleet. Los operadores conectados todos estos en para recargar al final del torneo,,en,Alrededor de una hora después de eso,,en,sopló un fusible en el panel de servicio principal de la sede del club,,en,El superintendente sustituir el fusible,,en,y no mucho después de que se fue la luz - esta vez,,en,Granja de productos lácteos debido a un transformador fallado,,en,El ingeniero pidió tener un carrito de golf configurado para cargar,,en,para que pudiera registrar el espectro armónico y forma de onda de la corriente del cargador de batería,,en,Los resultados se muestran en la fig,,en,y Fig,,en,carro de golf de la batería cargador de onda de corriente,,en,espectro de armónicos de la corriente de cargador de batería,,en,cargadores de baterías son invariablemente cargas no lineales que generan corrientes armónicas,,en,debido a la acción de los diodos u otros semiconductores que convertir AC a DC,,en,La forma de onda se muestra en la Fig,,en,es típico de un transformador acoplado rectificador de diodos,,en. About an hour after that, a fuse blew in the clubhouse’s main service panel.

The superintendent replaced the fuse, and not long after that the power went out — this time, Dairy Farm due to a failed transformer.

Medidas

The engineer asked to have a golf cart set up for charging, so he could record the harmonic spectrum and waveform of the battery charger current. The results are shown in Fig. 2 and Fig. 3.

Teoría y análisis

Battery chargers are invariably non-linear loads that generate harmonic currents, due to the action of diodes or other semiconductors that convert ac to dc. The waveform shown in Fig. 2 is typical of a transformer coupled diode rectifier. El Fluke 43B mostró la distorsión armónica total,,en,de la corriente del cargador carrito de golf para ser,,en,Los valores por encima,,en,sería peligrosamente alto,,en,dado el tamaño estimado de la carga del cargador en relación con la carga total del transformador,,en,Cuando las corrientes armónicas están fluyendo en un transformador,,en,ycompararlos es el calor adicional en las láminas del núcleo windingsand,,en,Las pérdidas por corrientes parásitas de alta frecuencia constituyen la causa principal de este calor extra,,en,Algunos calefacción armónica adicional se debe al efecto de la piel,,en,donde la sección transversal efectiva de un conductor se reduce a altas frecuencias armónicas,,en,La cantidad de calentamiento armónico un transformador puede tolerar es inversamente proporcional a la carga secundaria total de,,en,Un transformador muy cargado puede sobrecalentarse y fallar si una gran porción de la corriente de carga contiene armónicos,,en (THD) of the golf cart charger current to be 37 %. Values above 20 % would be dangerously high, given the estimated size of the charger load in relation to the total transformer load.

When harmonic currents are flowing in a transformer, theresult is extra heat in the windingsand core laminations. Losses from high-frequency eddy currents constitute the primary cause of this extra heat. Some additional harmonic heating is due to skin effect, where the effective cross-section of a conductor is reduced at high harmonic frequencies. The amount of harmonic heating a transformer can tolerate is inversely proportional to the total secondary load. A heavily loaded transformer can overheat and fail if a large portion of the load current contains harmonics.

En el caso del transformador rural,,en,tres usuarios finales contribuyeron a la carga total y los tres picos de carga experimentados al mismo tiempo,,en,El momento de la fusible fundido y,,en,Analog Devices se une a la Universidad de Michigan Iniciativa MCity de,,en, three end-users contributed to the total load and all three experienced peak loads at the same time. The timing of the blown fuse and

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