Naslov
Modeliranje elektromagnetskih svojstava čelika za proračun dodatnih gubitaka u energetskim transformatorima
(Modeling of Electromagnetic Properties of Steel for Calculation of Stray Losses in Power Transformers)

Autori
Štrac, Leonardo

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet elektrotehnike i računarstva

Mjesto
Zagreb

Datum
03.11

Godina
2010

Stranica
190

Mentor
Žarko, Damir

Ključne riječi
elektromagnetski parametri čelika; imaginarna relativna permeabilnost; gubici zbog vrtložnih struja; histerezni gubici; diferencijalna evolucija; metoda konačnih elemenata; energetski transformator
(electromagnetic parameters of steel; imaginary relative permeability; eddy current losses; hysteresis losses; differential evolution; finite element method; power transformer)

Sažetak
U radu je predstavljena nova metoda određivanja ekvivalentnih elektromagnetskih parametara vodljivih materijala s obzirom na gubitke uslijed izmjeničnog magnetskog polja. Metoda povezuje evolucijski optimizacijski algoritam diferencijalnu evoluciju i proračun metodom konačnih elemenata. Diferencijalnom evolucijom određuju se parametri materijala koji će u proračunu metodom konačnih elemenata dati gubitke jednake izmjerenima u volumenu tog materijala. Napravljeni su torusi s masivnom nelaminiranom jezgrom i štapovi za mjerenje statičkih krivulja magnetiziranja i specifične električne vodljivosti nemagnetskog i magnetskog čelika. Izmjereni parametri materijala upotrijebljeni su za određivanje njihovih graničnih vrijednosti prilikom proračuna ekvivalentnih parametara materijala diferencijalnom evolucijom. Napravljena je prigušnica za direktno mjerenje dodatnih gubitaka, te je proveden niz mjerenja na različitim uzorcima od različitih materijala. Prigušnica je modelirana u programu za 3D proračun metodom konačnih elemenata te su diferencijalnom evolucijom određeni ekvivalentni parametri materijala uzoraka. Proračun je uspoređen s mjerenjima. Pomoću 2D rotacijsko simetričnog modela pločice debljine 10 mm analizirano je kako parametri materijala utječu na iznos gubitaka u uzorku u sinusnom magnetskom polju izvora konstantne amplitude. Pokazano je da gubici imaju zvonoliku ovisnost o parametrima materijala što je posljedica činjenice da gubici teže k nuli kada vodljivost materijala teži k nuli ili u beskonačno. Diferencijalnom evolucijom određeni su parametri materijala pri kojima gubici postižu svoj maksimum. Napravljena su tri modela transformatora, na njima su primijenjeni ekvivalentni parametri materijala određeni na prigušnici te je metodom konačnih elemenata određen udio histereznih u ukupnim gubicima u konstrukcijskim dijelovima transformatora. Također su određeni najveći mogući gubici u konstrukcijskim dijelovima transformatora koje je moguće dobiti proračunom metodom konačnih elemenata, uspoređeni su s mjerenim vrijednostima i objašnjeni su razlozi odstupanja.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika

POVEZANOST RADA