Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  Vol .   4 ,  No . 3,  J une   2 0 1 4 ,  pp . 35 9~ 36 5   I S SN : 208 8-8 7 0 8           3 59     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  GUI ba se d Testing  To o l  fo r Tra n sfor mer       K.  S u ryase n , K.V. Devad a s,   Haris h  A.   Departem ent  of  Ele c tri cal  and  E l ectron i cs  Eng i ne ering,  K.V.G.C . E. S u l lia , D . K.       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Nov 27, 2013  Rev i sed   Mar  16 , 20 14  Accepte d Apr 2, 2014      The ob jec tive  of  this p a per  is to  de velop an  edu cational toolbox  using GUI   for analy s is of  transformers for stude nts and lectur ers. GUI figure file  is  develop e d for  Open Cir c uit & S hort Ci r c uit Tes t , Sumpner’s Test, All d a y   effic i enc y  ( E ner g y  eff i ci enc y ) o f  tran sformer and parallel oper a tion of two   transformers. All this k i nds of  probl ems consists of var i ous methods of   m a them atic al c a l cul a tion which  is difficult to  perform  by  us ing m a nual   cal cula tion (for m ula and cal cu lator) . The  exi s tence of th is  educa tiona l   toolbox will help the user  to  calcul ate the parameter hen ce  the calculatio n   becom e  fas t er  an d eas i e r.  The  us e r  can  ent e the d a ta  and ob tain ed  the  res u lts   quickl y   in the  f o rm  of data or  figures . Th e s t u d ents  can  als o   obs erve the   effect of  variation of inpu t par a meters  on per f or mance of  transf ormer. This   educational  toolbox was dev e lop e d b y  using  MATLAB software.   Keyword:  All day E fficie n cy   Parallel op erati o S.C. & O.C.Test  Transform e r T e sting  Transform e rs   Copyright ©  201 4 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Haris h . A,   Lect ure r , K. V. G.  C o l l e ge of  En gi neeri n g ,   Su llia,  D.K. Karn atak a, Ind i Em a il: h a rish ee1 3 @g m a i l .co m       1.   INTRODUCTION  Tran sf orm e r i s  on e o f  t h e  m o st   im portant el ectrical  m achines.  The r e are   vari ous  tests conducted  on  t r ans f o r m e r t o  det e rm i n e t h e per f o r m a nce and e q ui val e nt  c i rcui t  of t r ans f orm e r. Ef fi ci en cy  and  reg u l a t i on a r e   very  i m port a nt  pe rf orm a nce  param e t e rs i n   t r ans f o r m e r. T h ese  pa ram e t e rs ca be  o b t a i n ed  by  c o nd u c t i n g   Op en  ci rcu it an d short circu it test and   b y  Sum p n e r’s test.      Ope n  circuit a n d short circuit  test are  used to a n alyses  the single phase  tran sf o r m e r for   obt ai ni ng  t h e   equi val e nt  ci rc ui t  param e t e rs  and t o   obt ai n t h e cha r act eri s tic such as efficiency of  the tra n sform e r. In case of  ope n ci rcui t  t e st  t h e sec o n d a r y  wi n d i n of t h e t r a n s f o r m e r i s  ke pt  o p e n  c i rcui t e d a n pr im ary  i s  exci t e by  rated  voltage.  The  powe r m easure d   unde r t h is case is  Iron  lo sses as the cu rren drawn  is less (2  t o   5 %   o f  rated  cur r ent ) . I n  case of sh ort  ci r c ui t  t e st   t h e secon d a r y  wi ndi ng i s  sh ort  ci r c ui t e d an d pri m ary  i s  suppl y  wi t h  a  rated c u rre nt.  The  powe r m easure d   under t h is case  is Co p p e r l o sses as  iron  loss is less (sup p l v o ltag e  i s   less).   Usi n g these d a ta  we can  calcu late effi cien cy an d   regu latio n   fo r an lo ad  con d ition   an d power fact o r  [1 Whi l e  OC  an SC  t e st s on a t r ansf o r m e r yi eld i t s  equi val e nt  ci rcui t  param e t e rs, t h ese can not  be  us e d   for th e h eat run  test wh erein   th e pu rp ose is to  d e term ine the steady temperat ure ri se if th e tran sformer was  fu lly lo ad ed   con tin uou sly; th is is so b ecau s u n d e r eac h  of t h ese tests th e po wer loss to wh ich  t h e tran sfo r m e is sub j ected  is eith er t h e core lo ss  o r  copp er lo ss bu no t bo th. Th way ou o f  this i m p a sse wi th ou co ndu ctin g an   actu a l test is th e Su m p n e r’s test wh ich  can   on ly b e  co ndu cted  sim u ltan e o u sly o n  two  id en tical   trans f o r m e rs [2 ] .   For a di st ri but i on t r a n sf o r m e r   m easuri ng p o w er ef fi ciency yields wrong ju d g i n g o f  per f o rm ance of   trans f orm e r since these transform e rs s eco ndary su pp ly litt l e  o r  no  lo ad  mu ch   o f  th e time d u ring  th e d a y. Fo th is tran sform e r th p r im ary i s  en er gized all  twenty four hours a nd c o pp er loss  occ u rs  whe n  the t r ans f orm e i s  l o ade d . T h e  per f o r m a nce of s u c h  t r an sf orm e rs i s  com p are d  o n  t h basi s o f  ene r g y  cons um ed duri ng a   cer tain  ti m e  p e r i od , usu a lly a d a y o r   24  ho urs. To   d e term ine energy effici ency lo ad cycl e on the t r ans f orm e r   an d pow er f act o r  is kno wn   [3 ].       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  4, No . 3,  J u ne 2 0 1 4   :    35 9 – 3 6 5   36 0 If th ratin g   of an  ex istin g  t r an sfo r m e r is  m o re th an  th e lo ad  th en  a seco nd  tran sformer  m a y b e   co nn ected in   parallel.  Wh en  o p e rating  two   o r  m o re t r an sfo r m e rs in   p a rallel, th eir satisfacto r p e rfo r man c req u ires  that t h ey  hav e  (i ) sa m e  voltage  rati (b ) sa m e  per  u n i t  i m pedanc e (c)  sam e  pol ari t y  (d ) sam e  pha se  sequence . T h e  loa d   division between the   several  tran sfor m e r s  tak e by equ a l vo ltage r a tio s and un equ a v o ltag e  ratio . In   case  of  eq u a v o ltag e  ratio  th ere w ill n o  circu l ate current b e tween  t w o tran sform e r. If th i m p e d a n ce of  b o t h  tran sfo r mer are sam e  b o th  tran sform e will sh are a lo ad  equ a lly.  If th ey h a v e  same p e u n it im p e d a n c e th ey will sh are a lo ad  in   p r o portio n  to  t h eir ratin g s . In  case o f   u n e qu al v o ltag e   ratio th en  a  circu l atin g curren t fl o w s b e t w een  th e two  tran sfo r m e rs [4 ].  To u n d erst a nd  anal y s i s  of t r a n sf orm e r i n  co m put ers one s h oul d ha ve g o o d  m a t h em at i c al  kno wl ed ge   an d Prob lem  s o lv ing  sk ills.  Mo st of th e t o p i cs requ ire lo t  o f  calcu latio ns wh ich  tak e s l o t of tim e. To  an alysis  pr o b l e m s   i n  co m put ers t h e us er has t o   g o  f o r  pr og ram m i ng.  Bu t th is way of an alysis is com p lex  as it  in vo lv es  chan ge  of  p r o g ram  for e v e r y  case. I n   or der  t o  re duce  t h i s  GU based  t o ol  i s  de vel o pe d f o r  t h e a n al y s i s  an d   t e st i ng  of  Tra n sfo r m e rs i n  M A TL AB / G UI e nvi ro nm ent .       2.   MATLAB and GUI     2. 1 MAT L AB   MATLAB is  well k nown   for its n u m erical  p r o b l em  so lv in g   po wer. Trad itio n a lly p r ogram s written   by engi neers  have very sim p le interfaces, a n d ofte n only  the author is the one  who uses t h e program  once it  is   com p leted. There are occasions where a m o re polis hed  us e r  interface , spe c ifically  a  graphical user interface   (G UI ) is  desire d.     2. 2 Gr ap hi cal   user Interface   A gra p hical us er interface (GUI) is  a graphical display that contai ns de vices, or com pone nts, that  en ab le a  u s er t o  perform  in te ractiv e t a sks .   The  GU I c o m p o n e n t s  can  be  m e nus, t o ol ba rs,  pu sh  b u t t o n s , ra di o   b u tton s , list box es, and  slid ers. In  M A TLAB, a GUI can  also  di s p l a y  dat a  i n  t a b u l a r  f o r m  or as pl ot s,  and  can   gr o u p  rel a t e c o m pone nt s.   A gra p hical user interface (GUI) is a pictorial  interface  to a program. A good GUI can m a ke   p r og ram s  easie r to  u s e b y  prov id ing  th em  with  a co n s istent ap p earan ce an d   with   in tu itiv e. Th e GUI sh ou ld  b e h a v e  in  an   un d e r s tand ab le an d   pr ed ictab l m a n n e r, so  t h at a u s er  know s wh at to  exp ect wh en   h e   o r  sh p e rform s  an  actio n .   For ex am p l e, wh en a  m o u s e click   occu rs on  a pu sh bu tton ,  t h GUI  shou ld  i n itiate th act i on descri be d on   t h l a bel  of   t h e b u t t o n   [ 4 ] .    The t h ree  princ i pal elem ents requi red to c r ea te a MATL AB  Gra p hical Use r  Interface  are:   i )  C o m pone nt s .   Each i t e m  on a  M A TL AB   G U ( pus h but t o n s , l a bel s ,  edi t   b oxe s, et c. ) i s  a  gra p hi cal  com p o n e n t .  T h e t y pes  of   com pone nt s i n cl ude g r ap hi ca l  cont rol s  ( p us hb ut t o ns, edi t  bo xes ,  l i s t s , sl iders ,  et c.), st at i c  el em ent s  (fr am es  and  t e xt  st ri n g s ) , m e nus,  an d a x es.   ii) Figu res.  The c o m pone n t s of  a  GU I m u st  be a rra n g ed   wi t h i n  a  fi gu re,  w h i c h i s  wi nd ow  o n  t h e c o m put e r  sc reen .   iii) Callb ack s.  Fi nal l y , t h ere m u st  be so m e  way  t o  per f o r m  an acti on i f  a user cl i c k s  a  m ouse o n  a but t o n or t y pes   i n f o rm at i on on  a key boar d A m ouse cl i c k or a key  pres s i s  an event ,  and t h e M A T L AB  pr o g ram   m u st  respon d to  each  ev en t i f  th e prog ram  is to   p e rfo r m  its fun c t i o n .  F o r  exam pl e, i f  a  use r  cl i c ks  on  a  but t o n ,  t h at   event m u st ca use t h e MATL AB c ode  that i m ple m ents  th e fu n c tion   of the bu tto n to b e   ex ecu ted .  Th co d e   ex ecu ted  in resp on se t o  an  even t is  known a s  a call bac k T h ere m u st be  a  callb ack  to imp l em en t th e fun c tio of each graphi cal com pone nt  on the  GUI [5].        3.   STRU CT UR OF DEVEL O PED GU I   The G U fi g u r e  fi l e  i s  devel o ped  fo r anal y s i s  of t r a n sf o r m e r by  (a)  O p en c i rcuit and s h ort  circuit test  (b ) Sum pner test (c) All day  effici ency  of d i st ri but i o n t r an sfo r m e r (d) Par a l l e l  operat i on  of t r a n sf orm e r.  The   st ruct u r e o f  t h e pr op ose d  m odel  i s  as sh o w n i n  Fi gu re  1. He re f o u r  p u sh b u t t o ns are  t h ere fo r t h i s   m odel .     Wh en  t h p a rti c u l ar  pu shbu tto n is  p r essed  it  will  cau se th at  p a rticu l ar  figure file to op en    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       GU ba sed  Tes t i ng T o ol  f o r  T r an sf or mer ( H ari s h  A.)   36 1     Fi gu re  1.  St r u c t ure  of  De vel o ped  g u i       (a)  Open  circ uit and short circuit  tes t   Whe n  S . C  an d  O.C .  t e st  p u s h but t o n i s   press e d o n  t i m  l a b fi gu re fi l e  Fi g u r e 2 i s   ope ne d.  Thi s  fi gu re   file accepts rating  of tra n sformer (kva rating,  voltage  ratin g), open circui t test data and  short circuit test data  as i n p u t s .  In t h e Loa d  det a i l s  fract i on  of l o a d  cu rre nt  (x ),  v a l u e of  po we r f act or an d t y pe of l o a d  (l a ggi n g  an lead in g) is specified After  en tering  all  valu es  p r ess d i sp lay bu tton  t o   d i sp lay th eq u i v a len t  circu it of  trans f orm e r as  seen on open and s h or t circu it. Th is figure file also  cal culates the val u e of efficienc y  and  regu latio n fo r t h e sp ecified  load  co nd ition s Th is  figu re file also   d i sp lays th g r aph   o f  efficien cy v e rsu s   lo ad   cu rr en t and   r e gu latio n   v e r s us  p o w e r  f act o r Th is  f i gu r e  is as show n in   Figu r e  3.          Figu re  2.  O p e n  circuit a n d  s h o r t circuit  fig u re  file  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  4, No . 3,  J u ne 2 0 1 4   :    35 9 – 3 6 5   36 2     Fi gu re  3.  Ef fi ci ency  ve rs us l o ad c u r r ent  a n R e gul at i o ver s us  p o we fact or  an gl e       (b) Sum pner s  Test  Whe n  t h e sum pne r’ s t e st  p u s h b u t t o n i s  p r es sed  on  Ti m   l a b fi g u re  fi l e  Fi g u re  4 i s   ope ne d .  Thi s   fi g u re   file accepts  rating  of tra n sformer (kva  rating, prim ary  and  seconda ry vol tage ), Sum pne r’s  Test data  (Prim a ry  in pu t vo ltag e To tal No  lo ad   cu rren t, Iron  loss fo bo th  t r a n sf orm e r, Sec o nda ry  s h o r t  ci r c ui t e vol t a ge ,  Sh ort   circuited c u rre n t, copper l o ss es for  bot h m a chines ) and l o ad   cond itio n s  (fractio n  of  lo a d  current, powe r factor  an d  ty p e  of load  lagg ing   o r   lead in g) as i n p u t s. Afte r en t e ring  all th e valu es press  Execu te pu sh bu tto n   t o   d i sp lay eq u i v a len t  circu it  p a ra m e ters Ro Xo  an d R2 eq , X2 eq.  It will also  calcu late t h e v a lu e of efficien cy  an d reg u l ation for th is l o ad   co nd itio ns. This figu re  file  also  d i sp lays the g r aph   o f  efficien cy v e rsu s  lo ad  cu rr en t and   r e gu latio n   v e r s us  p o w e r  f act o r Th is  f i gu r e  is as show n in   Figu r e  5.            Fi gu re  4.  S u m pne r’ s Test   Fi g u re  Fi l e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       GU ba sed  Tes t i ng T o ol  f o r  T r an sf or mer ( H ari s h  A.)   36 3     Fi gu re  5.  Ef fi ci ency  ve rs us l o ad c u r r ent  a n reg u l a t i o n  ve rs us  po we r f act o r  a ngl e       (c)  All day efficiency  of tr ansfor mer   Whe n  t h e Al l - day  ef fi ci ency   pus h but t on i s   press e o n  Ti m   l a b fi g u re  fi l e  Fi gu re  6 i s   ope ne d. T h i s   fig u re file  acc epts kva   ratin g of   tra n sf orm e r, Ir o n   losses and   fu ll l o ad cop p e r l o sses of th e tran sfo r m e r,  n u m b e o f  load  step s. After  en tering   n u m b e r of lo ad  step s lo ad   nu m b er is in itialised  to  th is v a lu e. The d a ily  lo ad   v a riation   is en tered ;   p o wer at th is lo ad  and   p o wer  facto r   o f  th is load  is en te re d.  After t h is, pre ss save   b u tton  t o  sav e   th is v a l u e.  Now ch ang e   po p-u p  m e n u  to  enter d a ta  for  n e x t  lo ad s. After en teri n g  all the lo ad  d e tails p r ess Ex ecu te  bu tton  t o   d i sp lay to tal  iron  lo sses , t o tal co pp er losses, to tal  o u t p u t  i n   k ilo watt-ho ur and  Ener gy  ef fi ci ency  o f  t h e t r a n sfo r m e r. If t h dai l y  vari at i on  i s  not  e n t e red  f o 24  h o u r s t h e n  a wa rni n g m e ssag e   will b e   d i sp lay e d   wh ich  is as  sh own  in Fi g u re 7 .             Figu re  6.  All- d a y  efficiency   ( E ner g y  E fficie n cy fig u re  file     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  4, No . 3,  J u ne 2 0 1 4   :    35 9 – 3 6 5   36 4     Fi gu re 7.  W a rn i ng  M e ss age       (d) P a rallel operati on  of tr ansformer   Whe n  t h e Pa ra l l e l  operat i o pus h but t on i s   press e o n  Ti m   l a b fi g u re  fi l e  Fi gu re  8 i s   ope ne d.   Thi s   figure  file acce pts  kva  rating  and im pedance  of  bot h tra n sf orm e rs, loa d   powe r i n   kva  or kW is s p ecifie d   with  lo ad   p o wer facto r   with  lo ad co nd ition  (lag g i n g  /  l o ad i n g ) . Now press Ex ecu t e bu tto n  t o  see  h o w two  transform e rs will shar the   specified  loa d  de mand. The val u e of  real a nd  reactive  power sha r ed by  bot h the   t r ans f o r m e r i s   di spl a y e d a nd  concl u si o n  i s  d i spl a y e d as  which  tran sform e r is lo ad ed  m o re. An   o p tion  is g i v e for ch ang i ng   fro m  eq u a l vo ltag e   ratio  to un eq u a vo ltag e   ratio .             Fi gu re  8.  Paral l el  ope rat i o n  o f  t w o  t r a n sf orm e rs       4.   CO NCL USI O N   A M A TLAB / GU base d e ducat i o n t ool  has  bee n   de vel o ped  t o   d e m onst r at e t h e t e st i ng  of   tran sform e rs. Th is GUI  will  d e m o n s trat e testin g  of tran sfo r m e r b y  o p e n circu it an d  sho r t circu it, sum p n e r’s  t e st , al l  day  ef fi ci ency  and  p a ral l e l  operat i on  of t w o t r a n sfo r m e rs. Thi s  soft wa re p r ov i d es a user -f ri endl y   interface t o  he lp the stude n t to an alyze electrical  m achines. After runni ng t h e GUI the user  can sel ect the   part i c ul a r  t e st i ng  o f  m achi n es, ent e r t h e da t a  and  di sp lay  th e resu lts. Th e effect of variatio n   o f  an y  in pu param e ter can  also be  observed. St ude nt ca n ve rify s o lution  of any  proble m  with this tool.  This i n terface can  be  use d  as a n  e ducat i o nal  t ool  f o r a n al y s i s  o f  el ect rical  m achines . T h onl y requir em en t for th is is MATLAB.      REFERE NC ES   [1]   I.J. Nagr ath  & D . P. Koth ari,  “ Ele c trical  Mach ines ”, T.M . H . 4 th   Edition, 2010, pag e s: 81-84   [2]   Alexander  Lang sdorf, “ Theory o f  Alternating Cu rrent Machin es ”,  T. M. H. 2 nd  Edition, 2001   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       GU ba sed  Tes t i ng T o ol  f o r  T r an sf or mer ( H ari s h  A.)   36 5 [3]   B.L. Ther eja  &   A.K.Ther aja ,  “ a textbook  o f  Electrical  Technology ”, Volume II, Page: 1181   [4]   M. G. Say ,  “ th e p e rformance and   design of alternating  current machines ”, Th ird  edition, pag e s: 80  85  [5]   www. mathwork s. com       BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS         M r .  K.  Sury a se receiv ed B. Tech from co llege of  engineering, JNT Univ ersity , Andhra  Pradesh. He had  10  y ears of  indu strial  exper i en ce . He  is  pres en tl working as  As s i s t ant P r ofes s o r   in K. V. G.  College of Engineeri ng, Sullia, Dakshina Kann ada.  Hi s area  of in te rest is Power  S y s t em s ,  P o wer  Ele c troni cs , Ind u s t rial  Drives ,  El ectr i ca l M a chine s . He  is  a  lif e m e m b er of IS TE             Prof.  K . V. Dev a d a s  rece ived   his B. E.  from S . J. C. E.  M y sore He receiv ed his  M.Tech from  K.R.E . C.S u rathk a l. P r es ent l y  w o rking as  a H ead of the Departm e nt in K.V.G.Coll ege of  Engine ering,  Sullia . He has a  tot a l te aching  exper i en ce of 24   years .  His area of  inter e sts is Power  S y s t em s ,  E l ec tri cal  M achin es ,  an d P o wer El ec tro n ics .  He  is   lif m e m b er of IS TE  & I E E E .             Mr. Haris h .  A   rece ived his   B.E from  P . E.S .  Coll ege of E ngineer ing, M a nd y a . P r es ent l y   working as Lecturer in K.V.G.C o lleg e  of Engin eering ,  Sullia, D a kshina Kannad a . His area of  inter e s t  is  P o wer  S y s t em s ,   El ectr i cal  M achin es ,  P o wer El ec tronics  He is  a  lif e m e m b er of IS TE        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.