Modelamiento y simulación de bobinas de transformadores de poder bajo solicitación de impulso tipo rayo

Abstract

Este estudio modela y simula distintas topologías de bobina de la empresa RHONA bajo solicitación de impulso tipo rayo. Para ello se comienza definiendo los parámetros [3] [6] [7] que serán considerados para el modelamiento de las bobinas: capacidades serie, capacidades paralelo, capacidades entre discos, inductancias propias, inductancias mutuas, resistencias, etc. Para cada uno de ellos se evalúa su impacto sobre la exactitud del modelo en comparación a la complejidad maten ática y computacional que adiciona su incorporación. Se formula el problema maten ático a resolver en cada tipo de bobina, considerando los parámetros definidos en el punto anterior, para obtener la distribución de tensión como función de dos variables: tiempo y longitud de la bobina. Esto se hace calculando los valores numéricos de los parámetros concentrados (partial element equivalent circuit, PEEC) de cada espira de la bobina [8] [9] [10], para luego interconectar cada una de estas según lo indiquen las topologías que se estudian. De esta forma se trabaja con matrices de dimensión aproximada 2000x2000 y se utiliza la herramienta lsim de MATLAB para resolver las ecuaciones diferenciales que gobiernan el problema. La ventaja de trabajar de esta forma, calculando los parámetros de cada una de las espiras por separado, es que luego se pueden conectar arbitrariamente para formar cada una de las bobinas que RHONA utiliza, dejando abierta la posibilidad de que a futuro se puedan implementar nuevas topologías con interconexiones que no se han empleado hasta ahora.