Методика моделювання сталого теплового режиму струмопровідних систем електричних та електронних апаратів
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2025-4-1Ключові слова:
струмопровідна система, тепловий режим, струмопровідний елемент, нагрівання, перевищення температури, тепловий потікАнотація
Мета роботи. Розробити методику побудови моделей стаціонарного теплового режиму струмопровідних систем електричних апаратів, а також пристроїв силової електроніки та перетворювальної техніки.
Методи дослідження. Розробка методики проведена з використанням методів аналізу та синтезу струмоведучих систем апаратів, а також класичних методів вирішення диференційних рівнянь.
Отримані результати. Аналіз структури струмоведучих систем реальних електричних та електронних апаратів показав, що вони містять певний набір характерних струмоведучих елементів, а саме: провідники з постійним поперечним перерізом (стрижні певної довжини або напівбезкінечні); контакти різних типів, силові напівпровідникові прилади. Ці елементи мають певну математичну модель, яка встановлює їх граничні параметри: температури та теплові потоки у стаціонарному тепловому режимі. Використовуючи властивість безперервності температурного поля є можливість побудувати математичну модель струмоведучої системи досить складної структури, яка містить вказані вище струмоведучі елементи. Надано приклад побудування теплової моделі контактної системи вибірника пристрою регулювання напруги трансформатора.
Наукова новизна. Розроблено методику побудови математичних моделей стаціонарного теплового режиму струмопровідних систем апаратів, які містять різні струмопровідні елементи: провідники, контакти та силові напівпровідникові прилади.
Практична цінність. Запропонована методика дозволяє побудувати математичну модель струмопровідної системи апарата, яка, у свою чергу, дає можливість визначити її стаціонарний тепловий режим з урахуванням конфігурації системи.
Посилання
Osnovy teorii elektricheskih apparatov: Ucheb. dlja vuzov. Pod red. I.S. Taeva. (1987). M. Vysshaja shkola, 496
Chebovskij O.G., Moiseev L.G., Nedoshivin R.P. (1985). Silovye poluprovodnikovye pribory: Spravochnik. M. Energoatomizdat, 400.
Butkevich G.V., Degtjar' V.G., Slivinskaja A.G. (1987). Zadachnik po elektricheskim apparatam. – M.: Vysshaja shkola, 232.
Spravochnik po raschetu i konstruirovaniju kontaktn-yh chastej sil'notochnyh elektricheskih apparatov. Pod red. V.V. Afanas'eva. (1988). L.: Energoatomiz-dat, 384.
Bogdanov L. D. i dr. (1978). Metodika rascheta na nagrev kontaktnyh sistem perekljuchajushhih ustro-jstv transformatorov [Procedure for calculation of heating the contact systems of transformer tap-changers]. Elektrotehnicheskaja promyshlennost'. Apparaty vysokogo naprjazhenija, transformatory, silovye kondensatory, 1(81), 8–12.
Karahan M., Varol S. H., Kalenderli Ӧ. (2009). Ther-mal Analysis of Power Cables Using Finite Element Method and Current-carrying Capacity Evaluation. Int. J. Engng Ed. 25, 6, 1158–1165.
Jehan, H.S., Mohamed, A.M., Doaa K.I., Essam E.Z. (2017). Thermal analysis of high-voltage cables with several types of insulation for different configura-tions in the presence of harmonics. IET Generation, Transmission & Distribution. 11, 14, 3439–3448. DOI: 10.1049/iet-gtd.2016.0862
Nie, Y.; Chen, D., Zheng, S., Xu, X., Wang, X., Wu, Z. (2024). Simulation and Calculation of Temperature Field and Current-Carrying Capacity of Power Ca-bles under Different Laying Methods. Energies, 17, 4611. https://doi.org/10.3390/en17184611
l El-Faraskoury, A., Ghoneim, S., Alaboudy A. K., Sa-lem R., Ward, S. A. (2012). Practical and Theoretical Investigation of Current Carrying Capacity (Ampaci-ty) of Underground Cables. Advances in Electrical Engineering Systems. 1, 3, 163–169. ISSN 2167-633X
Yong X, Xin Z, Ke Z and Feiyue T. (2025). Investiga-tion on temperature characteristics of high voltage cable joints. Frontiers in Physics, 13:1584225, doi: 10.3389/fphy.2025.1584225
Andrienko, P.D., Blyzniakov, О. V., Kotsur, М.І. (2021). Switching Transients in Electrical and Elec-tronic Apparatus: Textbook / P.D. Andrienko,– Za-porizhzhia, NU «Zaporizhzhia polytechnic», 128. ISBN 978-617-529-309-6.
Blyzniakov О. V. (2014). Thermal Behavior Analysis of Power Electric and Electronic Equipment: Textbook. Za-porizhzhja, ZNTU, 146.
Rassal's'kyj O.M. (2005). Analiz i rozrahunok teplovyh rezhymiv sylovogo elektroustatukvannja: Navchal'nyj posibnyk. Zaporizhzhja, ZNTU, 146.
Slade P.G. (2014). Electrical Contacts: Principles and Applications / Edited by Paul G. Slade, CRC Press Taylor & Francis Group, LLC, 1257.
Sueker, Keith H. (2005). Power electronics design: a practitioner's guide. USA, Newnes is an imprint of Elsevier, 272.
Braunovich, M., Myshkin, N.K., Konchits, V.V. (2007). Electrical contacts: Fundamentals, applica-tions and Technology. CRC Press, Taylor & Francis Group, LLC, 660.
Schlegel, S., Gatzsche, M., Hidmann, Ch., Israel T. (2024). Contact and Long-Term Behavior of Current-Carrying Connections in Electrical Engineering. Springer Berlin, Heidelberg, XXIX, 283. DOI: 10.1007/978-3-662-69644-6
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 O.V. Blyznіakov, V.V. Zinovkin, D.O. Blyzniakov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 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.
