MODELAREA NUMERICĂ A INDICELUI ORAR AL TRANSFORMĂRILOR ELECTRICE DE PUTERE

  CUPRINS:
Introducere 11
Capitolul 1. Modelul matematic al indicelui orar reprezentat prin functia signum 13
1.1. Studiu experimental al indicelui orar reprezentat prin functia signum 13
1.1.1. Determinarea grupei de conexiuni la transformatoarele electrice trifazate prin metoda alimentarii in curent continuu 13
1.1.2. Studiu experimental pentru matricea de cod 18
1.1.3. Proprietatile matricei de cod 22
1.1.4. Notatii si definitii in legatura cu modelul matriceal al indicelui orar 23
1.1.5. Importanta practica a modelului matematic al indicelui orar 24
1.2. Modelarea matricei de cod 28
1.2.1. Consideratii generale 28
1.3. Contributii la rezolvarea geafica a problemelor legate de identificarea indicelui orar prin metoda alimentarii in curent continuu 34
1.3.1. Consideratii generale 34
1.3.2. Solutia grafica prezentata in literatura de specialitate din Franta 36
1.3.3. Solutia grafica prezentata in literatura de specialitate din Franta 37
1.3.4. Contributii la o varianta grafo-analitica pentru metoda alimentarii in curent continuu 43
1.3.5. Aspecte teoretice si experimentale privind tratarea punctului „0”. Particularitati in cazul solutiei grafice si grafo-analitice 48
1.3.6. Adaptarea variantei grafice, a metodei alimentarii in curent continuu, pentru tratarea punctului „0” 51
1.3.7. Adaptarea variantei grafo-analitice, a metodei alimentarii in curent continuu, pentru tratarea punctului „0” 59
1.3.8. Reprezentarea modelului matematic al indicelui orar prin analogie cu teoria grafurilor 60
Capitolul 2. Modelul matematic al indicelui orar reprezentat prin functia algebra elementelor
trivalente 68
2.1. Introducere in teoria algebrei elementelor trivalente 68
2.2. Modelarea matricei de cod 71
2.2.1. Consideratii generale 71
2.2.2. Schema de modelare pentru matricea de cod 75
2.2.3. Propritatea de bivalenta a lagrangienelor de variabile trivalente 77
2.3. Solutii grafice pentru identificarea indicelui orar 78
2.3.1. Metoda grafica pentru identificarea indicelui orar modelat prin intermediul algebrei elementelor trivalente 78
2.3.2. Consideratii privind analogia cu teoria grafurilor 84
Capitolul 3. Varianta unificata a modului de reprezentare al modelului matematic al indicelui
orar 92
3.1. Consideratii generale 92
3.2. Variante ale ecuatiei de cod obtinute pe baza matricelor definitorii 93
3.3. Consideratii privind unificarea modului de definire si reprezentare a grafului de cod asociat indicelui orar 95
3.4. Consideratii privind unificarea modului de definire si reprezentare a solutiei grafice pentru identificarea indicelui orar 99
3.5. Consideratii privind unificarea modului de definire si reprezentare a solutiei grafoanalitice
pentru identificarea indicelui orar 106
Capitolul 4. Ecuatiile modelului matematic al indicelui orar 108
4.1. Consideratii generale 108
4.2. Permutarea circulara a legaturilor la bornele transformatorului 109
4.3. Inversarea legaturilor sau a notatiilor la doua borne ale infasurarilor de inalta tensiune, simultan cu inversarea legaturilor sau a notatiilor la doua borne ale infasurarilor de joasa tensiune 112
4.4. Inversarea alimentarii unui transformator trifazat 114
4.5. Influenta legaturilor in n si z asupra valorii indicelui orar al unui transformator trifazat 115
Capitolul 5. Diagrama transformarilor indicelui orar 117
5.1. Definirea axelor polare ale diagramei transformarilor indicelui orar 117
5.2. Trecerea de la un indice orar la altul prin intermediul axelor polare 118
5.2.1. Axa polara secundara (11-5) 118
5.2.2. Axa polara secundara (10-4) 140
5.2.3. Axa polara secundara (9-3) 163
5.2.4. Axa polara secundara (8-2) 185
5.2.5. Axa polara secundara (7-1) 208
Capitolul 6. Dispozitive pentru determinarea grupei de conexiuni dezvoltate in cadrul USV 232
6.1. Consideratii generale 232
6.2. Grupometre realizate pe principiul metodei compensarii 232
6.3. Grupometre realizate pe principiul metodei osciloscopice 237
6.4. Decalor de unghi realizat in cadrul USV 239
6.5. Grupometre realizate pe principiul metodei alimentarii in curent continuu 241
Referinte bibliografice 245
Anexa 249
  PREZENTARE:
Volum omagial, editat la initiativa Departamentului de Electrotehnica din cadrul Universitatii Stefan cel Mare din Suceava, cu sprijinul filialei A.G.I.R. Suceava.
Coordonator: prof.univ.dr.ing. Dorel Cernomazu
Autori:
Niculai Barba
Dorel Cernomazu
Ioan Cojocariu
Adrian Graur
Daniela Irimia
Leon Mandici
Ioan Macinca
L. Dan Milici
Mariana Rodica Milici
Mihaela Poienar
Niculina Poienar
Cezar Popa
Cristina Prodan
  PREFATA:
Lucrarea de fata, elaborata de un colectiv prestigios de cadre didactice si doctoranzi din Departamentul de Electrotehnica al Universitatii din Suceava, sub coordonarea regretatului Prof. univ. dr. ing. Dorel Cernomazu, se inscrie intr-un domeniu de cercetare de actualitate si de un vadit interes teoretic si practic, referitoare atat la abordarea analitica a unor conexiuni speciale cat si la posibilitatile de determinare experimentala a indicelui orar si a grupei de conexiuni la diverse variante de transformatoare trifazate, existente in sistemele de transport si distributie a energiei electrice. Schemele de conexiuni, grupele de conexiuni si implicit indicii orari de cuplaj, inmanuncheaza unele aspecte de mare interes privitoare la proiectarea, executia si exploatarea transformatoarelor, atat a celor de constructie speciala cat si a transformatoarelor de forta conectate in paralel in statii, lucrand la sarcini nesimetrice sau in regimuri deformante. Daca se are in vedere chiar numai problema functionarii in paralel a transformatoarelor trifazate, solutie unanim acceptata in orice sistem electroenergetic modern, este cunoscut faptul ca aceasta este aplicabila numai daca sunt indeplinite anumite cerinte, dintre care, una care se impune a fi riguros respectata este cea privitoare la identitatea indicilor orari de cuplaj sau la existenta aceleiasi deplasari unghiulare la transformatoarele conectate in paralel.
In tara noastra, preocuparea pentru o cercetare stiintifica focalizata pe problema identificarii deplasarii unghiulare si implicit a stabilirii apartenentei la o grupa de conexiuni a transformatoarelor obtinute in urma procesului de fabricatie, a fost revigorata in urma cu peste 35 de ani, marturie fiind lucrarile teoretice si experimentale elaborate in Laboratorul de Prototipuri si Tehnologii Noi de la Uzina de Reparat Transformatoare si Aparataj Electric din Roman (U.R.T.A.E. Roman) sub coordonarea nemijlocita a domnului dr. ing. Dorel Cernomazu. Cercetarile abordate s-au materializat in conceperea si realizarea unor aparate sau sisteme tehnice auxiliare, folosite pentru stabilirea grupei de conexiuni, avand la baza metoda alimentarii in curent continuu. O mare parte din aceste cercetari au fost valorificate prin monografii, numeroase articole publicate in reviste, brevete de inventie acordate de OSIM si proiecte de executie finalizate si experimentate in laboratoare.
Dupa anul 1990, cercetari similare - in continuare, au fost intreprinse si in cadrul Catedrei de Electrotehnica a Universitatii „Stefan cel Mare” din Suceava, iar o parte insemnata a obiectivele cercetarilor au fost orientate in directia conceperii, proiectarii si realizarii unor standuri si dispozitive ajutatoare utile pentru verificarea raportului de transformare si a grupei de conexiuni inclusiv prin folosirea metodei celor doua voltmetre. Rezultatele cercetarilor au fost valorificate prin publicarea de documentatii stiintifice, articole in reviste de specialitate sau prin comunicarea la diverse manifestari stiintifice nationale sau internationale. Totodata, pe aceeasi problematica s-au prezentat comunicari, in cadrul unor reuniuni in catedra de profil, rezultatele s-au concretizat prin elaborarea de lucrari de licenta sau proiecte de diploma precum si prin intocmirea rapoartelor stiintifice in cadrul unor contracte de cercetare stiintifica si granturi obtinute prin competitii. In ultimul timp au fost elaborate numeroase rapoarte si referate pe aceasta tematica de catre doctoranzi in cadrul stagiilor de pregatire prin doctorat si a sustinerii publice a unor teze de doctorat, apreciate favorabil de membrii comisiilor de specialitate. Totodata, s-au derulat activitati pe aceeasi tema in granturi postdoctorale si s-au constituit depozite reglementare legale pentru obtinerea unor brevete de inventii, parte din ele fiind deja aprobate iar altele aflandu-se in diverse etape de studiu.
Lucrarea de fata, cu tematica din domeniul de cercetare mentionat, constituie o sinteza a investigatiilor, in sensul completarii rezultatelor de mare importanta obtinute si a unor contributii de interes major, continute in mod deosebit in tezele de doctorat si granturile de cercetare post-doctorale, sub indrumarea conducatorului de doctorat - Prof. Univ. Dr. Ing. Dorel Cernomazu.
Lucrarea de fata cuprinde 6 capitole importante pe care le consider judicios organizate, incat cititorul avizat poate parcurge si intelege fara dificultati problematica, atat din punctul de vedere al abordarii teoretice cat si din cel al aplicatiei concrete, prin descrierea aparatelor care au fost concepute, realizate si experimentate de coordonator si membrii colectivului de autori care au contribuit la redactarea monografiei in aceasta forma.
Primul capitol este dedicat Modelului matematic al indicelui orar reprezentat prin functia signum. Se porneste de la studiul experimental al indicelui orar reprezentat prin functia signum, cu aplicatie la identificarea grupei de conexiuni la transformatoarele electrice trifazate prin metoda alimentarii in curent continuu, unde este introdusa, pe baza acestui studiu experimental, matricea de cod, cu proprietati interesante, care este pretabila unei modelari matematice adecvate. In continuare, sunt prezentate contributiile la rezolvarea grafica a problemelor legate de identificarea indicelui orar prin metoda alimentarii in curent continuu, cu particularitatile de aplicare intalnite in literatura de specialitate din Franta si din Romania, variantele grafice si grafo-analitice privind tratarea situatiilor de semnal „nul” sau „aproape nul”. In final, se trece la reprezentarea modelului matematic al indicelui orar prin analogie cu teoria grafurilor, abordare de mare finete si de deosebit efect in ceea ce priveste intelegerea metodei de abordare elaborata de coordonator si colectivul de autori.
Cel de-al doilea capitol, intitulat Modelul matematic al indicelui orar reprezentat prin functia specifica algebrei elementelor trivalente debuteaza cu o introducere in teoria algebrei elementelor trivalente, continua cu modelarea matricii de cod, unde se dau informatii despre schema de modelare pentru matricea de cod si despre proprietatea de bivalenta a lagrangienelor de variabile trivalente si se incheie cu unele solutii grafice pentru identificarea indicelui orar, anume: metoda grafica pentru identificarea indicelui orar modelat prin intermediul algebrei elementelor trivalente si consideratii pertinente privitoare la analogia cu teoria grafurilor.
Capitolul al 3-lea este intitulat Varianta unificata a modului de reprezentare al modelului matematic al indicelui orar, unde, dupa consideratiile generale, se detaliaza variantele ecuatiei de cod obtinute pe baza matricilor definitorii, apoi se prezinta succesiv unele consideratii privind: unificarea modului de definire si reprezentare a grafului de cod asociat indicelui orar, unificarea modului de definire si reprezentare a solutiei grafice pentru identificarea indicelui orar, unificarea modului de definire si reprezentare a solutiei grafo-analitice pentru identificarea
indicelui orar.
Cel de-al 4-lea capitol, intitulat Ecuatiile modelului matematic al indicelui orar cuprinde, dupa unele consideratii generale, ecuatiile diverse care se obtin in cazul unor modificari consacrate, adica la: permutarea circulara a legaturilor la bornele transformatorului, inversarea legaturilor sau a notatiilor la doua borne ale infasurarilor de inalta tensiune, simultan cu inversarea legaturilor sau a notatiilor la doua borne ale infasurarilor de joasa tensiune, inversarea alimentarii unui transformator trifazat. In partea finala se trateaza influenta modificarii legaturilor, din n in z si reciproc, asupra valorii indicelui orar al unui transformator trifazat.
Capitolul al 5-lea trateaza cu lux de amanunte Diagramele transformarilor indicelui orar. In prima parte sunt definite axele polare ale diagramei transformarilor indicelui orar, adica axa polara principala si alte 5 axe polare secundare. In continuare, se analizeaza trecerile de la un indice orar la altul prin intermediul axelor polare, avand in vedere proprietatile matricilor de cod si influentelor introduse de anumite modificari consacrate: permutarile circulare ale bornelor la sursa de alimentare, permutarile pe partea de joasa tensiune, inversarea alimentarii, inversarea a cate doua faze atat pe partea de inalta cat si pe cea de joasa tensiune, trecerea de la triunghiul in N la cel in Z sau reciproc s.a. In partea finala se face o sinteza a acestor modificari si se scriu relatiile matriciale care le caracterizeaza.
Capitolul al 6-lea prezinta Dispozitivele pentru determinarea grupei de conexiuni dezvoltate in cadrul USV. Sunt prezentate principiile care stau la baza functionarii aparatelor pentru identificarea deplasarii unghiulare la transformatoarele trifazate, care este totdeauna un multiplu de 300, dupa care se detaliaza: grupometrele realizate pe principiul metodei compensarii, grupometrele realizate pe principiul metodei osciloscopice si decalorul de unghi realizat in cadrul USV. Ultima parte este dedicata grupometrelor realizate pe principiul metodei
alimentarii in curent continuu.
Tinand seama de impactul actual deja manifestat, de perspectivele de introducere in aplicatii practice a rezultatelor teoretice obtinute, parte din ele validate experimental si finalizate prin propuneri de brevete de inventie, aflate in studiu la OSIM, apreciez ca lucrarea, a carei aparitie in Editura AGIR o sustin si o recomand, abordeaza o tema de deosebita actualitate si de insemnata utilitate practica, adresandu-se in special specialistilor care lucreaza in conceperea, proiectarea, constructia si exploatarea transformatoarelor trifazate de forta din sistemul electroenergetic, inginerilor, cadrelor didactice, doctoranzilor si studentilor din domeniul ingineriei electrice.
18 iulie 2016
Prof. univ. dr. ing. D.H.C. Alecsandru SIMION
Universitatea Tehnica “Gh. Asachi” din Iasi
  CUVINTE CHEIE: