РОЗРАХУНОК ВТРАТ В ЕЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦІЇ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ І РЕАКТОРІВ МЕТОДОМ КІНЦЕВИХ ЕЛЕМЕНТІВ З ГРАНИЧНИМИ УМОВАМИ ІМПЕДАНСНОГО ТИПУ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2016-2-4Ключові слова:
метод скінчених елементів, поверхнева щільність вихрового струмуАнотація
Мета роботи. Дана стаття пропонує обґрунтовану математичну модель, засновану на застосуванні методу скінченних елементів, яке дозволяє більш ефективно моделювати вихрові струми і втрати, викликані полями розсіювання, у баку силових трансформаторів і реакторів та елементах їх конструкцій.
Методи досліджень. Ґрунтуючись на припущеннях рівності нулю нормальних складових напруженостей магнітного і електричного полів у феромагнітному півпросторі дана математична модель вводить поверхневу щільність вихрового струму в рівняння МКЕ.
Основні результати. Зроблено висновок, що запропонована математична модель дозволяє більш ефективно розраховувати вихрові струми і втрати у баку силових трансформаторів і реакторів та елементах їх конструкцій. При цьому досягається істотне зменшення результуючої системи рівнянь (в десятки разів), що приводить до значного скорочення часу розрахунку і комп’ютерних ресурсів без втрати точності.
Наукова новизна. Новизною запропонованої математичної моделі є форма, зручна для програмної реалізації відомих граничних умов імпедансного типу, що описують розподіл електромагнітного поля в баку і елементах конструкції, причому ці елементи подаються як феромагнітний електропровідний півпростір.
Практична значимість. Приклади розрахунку однофазного автотрансформатора 167МВА 345кВ 161кВ в програмному комплексі ELMAG-3D, створеному на основі описаного методу і в програмному комплексі ANSYS, з використанням класичного підходу solid моделювання трансформатора показують застосовність і необхідну точність описаного методу в контексті завдань розрахунку втрат в баку і елементах конструкції силових трансформаторів і реакторів.
Посилання
Иванков В. Ф. Электротепловые расчетные модели элементов конструкции трансформаторного оборудования / Иванков В. Ф., Басова А. В., Шульга Н. В.// Електротехніка та електроенергетика. – 2014 .– № 2.– С. 41–53.
Kurt P. Thermal-Electromagnetic Coupling in the FiniteElement Simulation of Power Transformers. / Preis Kurt // IEEE Trans. on Magn.– 2006. – vol. 42, No. 4.– Р. 999–1002.
Guйrin C. 3D Eddy Current Losses Calculation in Transformer Tanks Using the Finite Element Method / Christophe Guйrin, Gerard Tanneau, Gerard Meunier // IEEE Trans. on Magn.- 1993.– vol. 29, No. 2.– Р. 1419–1422.
Ostrenko M. V. Power transformers and reactors stray losses and temperatures calculation using coupled IEM and FEM technique / Maxym V. Ostrenko, Olexandr L. Tarchutkin, Bogdan Y. Andriienko // Computational Technologies in Electrical and Electronics Engineering (SIBIRCON).– 2010. – IEEE Region 8 International Conference, p. 717–721.
Яримбаш Д. С. Особливості визначення параметрів короткого замикання силових трансформаторів засобами польового моделювання. / Д. С. Яримбаш, С. Т. Яримбаш, Т. Є. Дівчук, І. М. Килимник // Електротехніка та електроенергетика. – 2016. – № 1. – С. 12–17.
ANSYS software. – [Электронный ресурс] . – режим доступа: http://www.ansys.com
Григорьев А. Д. Методы вычислительной электродинамики / А. Д. Григорьев.– М.: Физматлит, 2012. – 432 с.
Ostrenko M. V. Power Transformers and Reactors Structure Losses and Temperatures Calculation Using Surface Impedance Boundary Conditions / Maxym Ostrenko, Bogdan Andriienko, Sergei Tikhovod and Denys Prychynenko // 1-st IEEE Conference Advances in Magnetics AIM.- 2016.- Р.14-16.
Susnjic L. 3D finite-element determination of stray losses in power transformer / L. Susnjic, Z. Haznadar and Z. Valkovic // Electric Power System Research 78.– 2008.– Р.1814–1818.
Wagner B. Error Evaluation of Surface Impedance Boundary Conditions With Magnetic Vector Potential Formulation on a Cylindrical Test Problem / Bernhard Wagner, Werner Renhart and Christian Magele // IEEE Trans. on Magn.– 2008.– vol. 44, No. 6.– Р. 734–737.
Aymard N. An Improved Modified Surface Impedance for Transverse Electric Problems / N. Aymard, M. Feliachi // IEEE Trans. on Magn.– 1997. vol. 33, No. 2.– Р. 1267–1270.
Ida N. High Order Surface Impedance Boundary Conditions with the A- Formulation / Nathan Ida, Yvonnic Lemenach and Thomas Henneron // FACTA UNIVERSITATIS, Ser.: Elec. Energ. – 2011.– vol. 24 no. 2 .– Р. 147–155.
Бердник С. Л. Использование концепции поверхностного импеданса в задачах электродинамики (75 лет спустя) / С. Л. Бердник // Радиофизика и астрономия .– 2014.– Т.19, №1.– С. 57–80.
Бессонов Л. А Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле, Учебник для студентов вузов. – 7-е изд., перераб. и доп. / Л. А. Бессонов .– М.: Высш. школа.– 1978. – 231с.
Kuczmann M. Nodal and Edge Finite Element Analysis of Eddy Current Field Problems / Miklos Kuczmann // PRZEGLAD ELEKTROTECHNICZNY.- 2008 .– Р. 194–197.
Zienkiewicz O. C. The finite element method. Fifth edition. / Zienkiewicz O. C, Taylor R. L. // Volume 1: The Basis. «Butterworth-Heinemann». – Oxford. – 2000 .
Левин В. И. Методы математической физики. Учебное пособие для физико-математических факультетов педагогических институтов / В. И. Левин. – М. : Высш. школа. – 1956. – 243 с.
Андрієнко Б. Ю. Комп’ютерна програма «Програма розрахунку тривимірного магнітного поля, вихрових струмів, втрат та температур у силових трансформаторах та реакторах ELMAG-3D» СВІДОЦТВО про реєстрацію авторського права на твір № 41639 / Б. Ю Андрієнко, О. Л. Тарчуткін, М. В. Остренко. – Державна служба інтелектуальної власності України, – 2012.
##submission.downloads##
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2017 M. V. Ostrenko, S. М. Tykhovod
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
