- Tytuł:
-
Finite element analysis of eddy current losses in pulse transformer
Analiza strat wiroprądowych w transformatorze impulsowym metodą elementów skończonych - Autorzy:
- Łyskawiński, W.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/159946.pdf
- Data publikacji:
- 2006
- Wydawca:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
- Tematy:
-
transformator impulsowy
straty wiroprądowe mocy
metoda elementów skończonych
pulse transformer
eddy current losses
FEM analysis - Opis:
-
In the paper an algorithm for power loss determination in pulse transformers using a field-circuit model is described. The software based on the algorithm is used to calculate eddy current losses and determine efficiency of a pulse transformer. Eddy current power losses and efficiency of a pulse transformer for different load resistances, input signal shapes and lengths of the central leg of the core are analysed. Selected results of simulations are shown.
Wiroprądowe straty mocy ΔP w transformatorze impulsowym można wyznaczyć na podstawie czasowego przebiegu oraz przestrzennego rozkładu wektora gęstości prądu z zależności (1). Obliczanie tych strat jest jednak zagadnieniem trudnym, ponieważ w ogólnym przypadku przy wymuszeniu napięciowym w układach zawierających elementy nieliniowe nie jest znany a priori przebieg i rozkład gęstość prądu w uzwojeniach i prądów wirowych w rdzeniu. W celu wyznaczenia tych prądów posłużono się modelem polowo-obwodowym transformatora impulsowego. Model ten obejmuje równania pola elektromagnetycznego (3) i równania opisujące rozpływ prądów w obwodach elektrycznych (2). Ze względu na nieliniowość, szybką zmienność pola w czasie oraz złożoną strukturę równań tych nie można rozwiązać analitycznie. W tym celu wykorzystuje metodę elementów skończonych, polegającą na dyskretyzacji przestrzeni i czasu. W wyniku uzyskuje się układ nieliniowych równań algebraicznych (4). Do rozwiązania tego układu równań wykorzystuje się iteracyjną metodę Newtona-Raphsona. Na podstawie obliczonych rozkładów gęstości prądów z zależności (1) wyznacza się wiroprądowe straty mocy w rdzeniu i straty mocy w uzwojeniach. Na podstawie przedstawionego algorytmu opracowano program do wyznaczania wiroprądowych strat mocy i sprawności w transformatorze impulsowym. Rozpatrzono transformator o mocy 240 W z rdzeniem ETD 44 wykonanym z ferrytu N 67 o strukturze przedstawionej na rys. 1. W rozważaniach uwzględniono nieliniowe właściwości materiałów magnetycznych oraz prądy wirowe indukujące się w rdzeniu i uzwojeniach. Transformator obciążono rezystancją Ro. Dla Ro = Rn uzyskano znamionowy prąd obciążenia. Ze względu na szeroki zakres zmian względnej rezystancji obciążenia r = Ro/Rn na zamieszczonych w artykule wykresach posłużono się skalą logarytmiczną. Badano wpływ zmian względnej rezystancji obciążenia r i kształtu sygnału zasilającego na względne straty mocy w uzwojeniach pu = ΔPu /ΔPun (rys. 2) i w rdzeniu pr = ΔPr /ΔPrn (rys. 3) oraz sprawność η transformatora (rys. 6). Przy obliczaniu sprawności uwzględniono straty histerezowe wyznaczone w sposób przybliżony na podstawie danych katalogowych. Sprawność tą porównano w pewnym zakresie obciążeń ze sprawności transformatora pracującego w zasilaczu impulsowym (rys. 4). Opracowane oprogramowanie umożliwia analizę wiroprądowych strat mocy w uzwojeniach i rdzeniu transformatorów impulsowych. Zatem może być przydatne w projektowaniu i optymalizacji rozpatrywanych transformatorów. - Źródło:
-
Prace Instytutu Elektrotechniki; 2006, 229; 75-85
0032-6216 - Pojawia się w:
- Prace Instytutu Elektrotechniki
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł