Мультифізична модель процесів у електромагнітах і актуаторах вакуумних комутаційних апаратів з урахуванням контактної взаємодїї конструктивних елементів
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-3944.2021.2.03Ключові слова:
вакуумний автоматичний вимикач, вакуумний контактор, електромагнітний актуатор, математична модель, контактна взаємодія, розрахунокАнотація
У статті запропонована удосконалена методика мультифізичного комп’ютерного моделювання зв’язаних процесів у конструктивних елементах вакуумних комутаційних апаратів середньої та високої напруги з урахуванням контактних явищ. У конструкціях сучасних вакуумних автоматичних вимикачів і контакторів спостерігається значне використання електромагнітних актуаторів на основі висококоерцитівних магнітотвердих рідкоземельних композиційних матеріалів NdFeB і SmCo. Найбільш перспективними для використання в якості приводів автоматичних вимикачів і контакторів є поляризовані електромагніти на основі використання зазначених висококоерцитівних постійних магнітів. Однак існуючі серійні конструкції електромагнітів і актуаторов необхідно суттєво вдосконалити з метою підвищення надійності і терміну експлуатації, зниження масогабаритних і вартісних показників, подальшого зниження енергоспоживання, вдосконалення технологічності процесу масового виробництва. Комп‘ютерне моделювання запропоновано виконувати методом скінченних елементів у двовимірній постановці з використанням комерційних програмних продуктів і (або) програмного забезпечення, створеного безпосередньо для проведення зазначених досліджень. Одним із пріоритетних напрямків удосконалення математичних моделей і алгоритмів комп’ютерного моделювання процесів у механічному колі вакуумних комутаційних апаратів середньої та високої напруги є врахування контактної взаємодії конструктивних елементів апаратів, що розглядаються. Наступним кроком, завдяки використанню вдосконаленої математичної моделі, є виконання комплексу розрахункових досліджень і на основі отриманих чисельних результатів розробка рекомендацій, спрямованих на створення конструкцій електромагнітів і актуаторів, які б відповідали світовим стандартам і були конкурентоспроможними на світовому ринку.
Посилання
Baida E.I. Multyfizychni modeli vysokovoltnykh vakuumnykh vymykachiv z bistabilnymy poliaryzovanymy aktuatoramy v dy-namichnykh rezhymakh: dis. … d-ra tekhn. nauk 05.09.01 [Multiphysical models of high-voltage vacuum circuit breakers with stable polarized actuators in dynamic modes. Dr. eng. sci. diss.]. Kharkiv, 2018. 376 p.
Leliuk M.A. Udoskonaennia vakuumnykh kontaktoriv z moho stabilnymy poliaryzovanymy elektromahnitamy: dis. … kand. tekhn. nauk 05.09.01 [Improving vacuum contactors with monostable polarized electromagnets. Candidate eng. sci. diss. (Ph. D.)]. Khakriv, 2019. 229 p.
Baida E.I., Klymenko B.V., Vyrovets S.V., Pantelyat M.G., Clemens M. Investigations of the dynamics of a bistable electromagnet with improved characteristics for medium voltage vacuum circuit breakers. Electrical engineering & electromechanics. 2020, no. 3, pp. 3-8. doi: 10.20998/2074-272X.2020.3.01.
Garmash N.G. Dvumernyj konechnojelementnyj analiz kontaktnyh zadach s uchetom teploobmena: dis. … kand. tekhn. nauk [Two-dimensional finite element analysis of contact problems taking into account heat transfer. Candidate eng. sci. diss. (Ph. D.)]. Khakriv, 1999. 163 p.
Pantelyat M.G., Doležel I. Finite element technique for solution of thermo-contact problems and its application in numerical analysis of devices working with induction heating. Electrical engineering & electromechanics. 2016. No. 4. pp. 22-27. doi: 10.20998/2074-272X.2016.4.03.
https://www.comsol.ru/video/mechanical-and-thermal-contacts-in-comsol-multiphysics-webinar-ru
Demirchyan K.S. Modelirovanie magnitnyh polej [Modelling of magnetic fields]. Leningrad: Energy, 1974. 288 p.
Bíró O., Preis K. On the use of the magnetic vector potential in the finite element analysis of three-dimensional eddy currents. IEEE Transactions on Magnetics. 1989, v. 25, No. 4. Pp. 3145–3159. doi: 10.1109/20.34338.
Timoshenko S.P., Goodier J. Teorija uprugosti [Theory of elasticity]. Moscow: Nauka, 1979. 560 p.
Abba F., Rachek M. Time-stepping FEM-based multi-level coupling of magnetic field-electric circuit and mechanical structural deformation models dedicated to the analysis of electromagnetic actuators. Actuators. 2019, v. 8, No. 22. pp. 1-28. doi:10.3390/act8010022.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. 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.
2. 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.
3. 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.
