Modelado y simulación de transformadores eléctricos en el dominio físico

Abstract

The classical theory of modeling allows obtaining mathematical model of systems based on the equations that govern the system such as laws, theorems and equalities between them. For the mathematical model of a system in this way it is quite tedious and confusing sometimes, well you get the model of a system takes considerable time. The technique of system modeling in the physical domain has this peculiarity, to minimize the time for obtaining the mathematical model of a system. This thesis establishes the form of an electrical system model and determine the mathematical model by means of the known art but little exploited or called Bond Graph modeling systems in the physical domain. It is seen from the description of the modeling of systems in Bond Graph, the single-phase transformer is analyzed in its different stages equivalent circuit for his equations from the classical theory of modeling, then modeling system attached on Bond Graph and you will notice the ease of obtaining mathematical model to analyze each stage. 20-Sim is a software used in control systems for modeling systems in this thesis emphasis on the use of this software, which will help us to perform simulations because it has different elements and ports are made used by Bond Graph, plus it is easy to use by the user. To conclude this work, the most common connections on the banks of three-phase transformers are modeled, the delta-delta, star-star, star-delta and delta-star connection getting the line currents, phase currents, line voltages and voltages phase to each and the phase shift existing between these.

La teoría clásica de modelado, permite la obtención del modelo matemático de sistemas tomando como base las ecuaciones que rigen a dicho sistema tales como leyes, teoremas e igualdades entre estas. Para obtener el modelo matemático de un sistema por este medio algunas veces es bastante tedioso y confuso, además de que obtener el modelo de un sistema toma un tiempo considerable. La técnica de modelado de sistemas en el dominio físico tiene esa particularidad, de minimizar el tiempo de obtención del modelo matemático de un sistema. Este trabajo de tesis establece la forma del modelar un sistema eléctrico y determinar así su modelo matemático por medio de la técnica conocida pero poco explotada denominada Bond Graph o modelado de sistemas en el dominio físico. Se considera desde la descripción del modelado de sistemas en Bond Graph, se analiza el transformador monofásico en sus diferentes etapas de circuito equivalente para obtener sus ecuaciones a partir de la teoría clásica del modelado, posteriormente se anexa el modelado del sistema en Bond Graph y se notará la facilidad de la obtención del modelo matemático de cada etapa por analizar. 20-Sim es un software utilizado en sistemas de control para el modelado de sistemas, en este trabajo de tesis se hace énfasis en la utilización de este software, el cual nos ayudará en las simulaciones a realizar ya que cuenta con los diferentes elementos y puertos utilizados por Bond Graph, además de que es de fácil utilización por el usuario. Para concluir este trabajo, se modelan las conexiones más comunes en los bancos de transformadores trifásicos, la conexión delta-delta, estrella-estrella, estrella-delta y delta-estrella obteniendo las corrientes de línea, corrientes de fase, voltajes de línea y voltajes de fase para cada uno de ellos, así como el defasamiento existente entre estos.