Nowe konstrukcje układów magnetycznych z magnesami trwałymi w projektowanych napędach elektromagnesowych wyłączników i styczników

Piotrowska-Kokot, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Nowe konstrukcje układów magnetycznych z magnesami trwałymi w projektowanych napędach elektromagnesowych wyłączników i styczników

Autorzy

Piotrowska-Kokot E.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

New design of magnetic systems with permanent magnets in electromagnetic actuators for circuit breakers and contactors

Języki publikacji

Abstrakty

W energetyce krajowej daje się zaobserwować rosnące zapotrzebowanie na wyłączniki próżniowe wysokiego napięcia. Wyraźnie rośnie liczba zainstalowanych takich wyłączników, przy czym rzeczywiste zapotrzebowanie sięga kilkunastu tysięcy po to, aby dokonać wymiany wyłączników starego typu, małoolejowych na wyłączniki próżniowe. Wyłączniki próżniowe są produkowane z napędami zasobnikowo-sprężynowymi z silnikiem napinającym sprężyny. Mechanizm napędowy tych wyłączników jest dość skomplikowany i składa się z około 200 detali, dlatego produkcja tych wyłączników jest kosztowna. Z tego względu występuje zapotrzebowanie na konstrukcje napędów tańszych, np. elektromagnesowych. Napęd elektromagnesowy w wyłącznikach próżniowych może mieć bardzo łatwe zastosowanie z uwagi na bardzo mały skok styków konieczny do wyłączenia prądu zwarciowego, średnio ok. 10 mm. W niniejszej rozprawie podano przykłady rozwiązań napędu elektromagnesowego, w których jako elementy ryglujące skrajne położenia styku w stanie otwartym i zamkniętym zastosowano magnesy trwałe. Podano metody doboru i obliczeń oraz programy potrzebne do obliczania przedstawionych na rysunkach rozmaitych studialnych konstrukcji napędów elektromagnesowych z podtrzymaniem magnesami trwałymi.

A growing demand for vacuum circuit breakers has occurred in the utility companies in Poland. The number of such circuit breakers installed is constantly growing, the real demand exceeds ten thousand pieces as they are used to substitute the old-type circuit breakers with oil insulation. Vacuum circuit breakers are equipped with energy-storage spring actuators with a motor to strain the spring. The mechanism of such an actuator is rather complicated, it consists of about 200 elements and consequently its manufacturing is expensive. Thus there is a demand for cheaper actuators, for example for electromagnetic actuators. The electromagnetic actuator can be easily applied to the vacuum circuit breakers taking into account the small contact stroke (10mm on average) needed to switch off the short-circuit current. The paper presents a few examples of the electromagnetic actuator construction in which permanent magnets are used as locking elements. The calculation methods as well as some computer programs for the calculation of studied different electromagnetic actuator constructions with permanent magnets are shown.

Słowa kluczowe

wyłącznik próżniowy napęd elektromagnesowy magnes trwały modelowanie matematyczne

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki

Czasopismo

Prace Instytutu Elektrotechniki

Rocznik

2005

Tom

Z. 225

Strony

1--82

Opis fizyczny

Bibliogr. 60 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Piotrowska-Kokot E.

Zakład Wielkich Mocy, Instytut Elektrotechniki

Bibliografia

1. Alotto P., Perugia I.: An Adaptative Mixed Formulation for 3D Magnetostatics. COMPEL, The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, vol. 19, nr 1, 2000, str. 106-120.
2. Augustyniak M., Dzierżyński A., Piotrowska-Kokot E., Sibilski H.: Napęd elektromagnetyczny do wyłącznika elektrycznego, zgłoszenie patentowe P 361292, 2003.07.16.
3. Bandelier B., Rioux-Damidau F.: Mixed Finite Element Method for Magnetostatics in R3, IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS, vol. 34, str. 2473-2476, wrzesień 1998.
4. Bandelier B., Rioux-Damidau F.: A Mixed B-Oriented FEM for Magnetostatics in Unbounded Domains. IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol. 38, nr 2, marzec 2002.
5. Bolkowski S. [i in.], Komputerowe metody analizy pola elektromagnetycznego, Warszawa, WNT, 1993
6. Bonjean M., Marchal D., Nicolaye R., Thiry P., Falzone S., Lengros W.: An Asymmetrical Magnetic Actuator for M.V. Circuit-Breakers, CIRED 1999.
7. Brailsford F.: Materiały magnetyczne, PWN, 1964.
8. Brungsberg H.: Über die Verwendung von polarisierten Magnetsystemen für gröβere Schaltgeräte, ETZ-A Bd.86 (1965) H.11.
9. Brzózka J., Dorobczyński L.: Programowanie w Matlab, MIKOM, 1998.
10. Cereda C., Gemme C., Reuber Ch.: Synchronous Medium Voltage Circuit Breakers: ABB Solution Based on Magnetic Drive and Electronic Control, CIRED 1999.
11. Ciok Z.: Procesy łączeniowe w układach elektroenergetycznych, WN-T, 1983.
12. Clénet S.: ''Model With Source Terms in the Constitutive Relationship,'' IEEE Trans. Magn., vol. 38, str. 481-484, marzec 2002.
13. Craik D.: Magnetism. Principles andApplications, John Wiley & Sons, Chichesters, 1995.
14. Della Torre E.: A Preisach Model for Accommodation, IEEE Trans. Magn., nr 5, vol. 30, wrzesień 1994, nr 2701-2707.
15. Dullini E., Fink H., Reuber Ch.: A Vacuum Circuit-Breaker with Permanent Magnetic Actuator and Electronic Control, CIRED 1999.
16. Dzierżyński A., Piotrowska-Kokot E., Sibilski H.: Nowoczesne wyłączniki niskiego napięcia z napędem elektromagnetycznym z podtrzymaniem magnesem stałym – wyniki obliczeń, Komitet Elektrotechniki PAN Sekcja ''Wielkich Mocy i Wysokich Napięć'' Seminarium Naukowe 22 listopada 2001, wyst.
17. Dzierżyński A., Piotrowska-Kokot E., Sibilski H.: Napęd elektromagnetyczny bistabilny z magnesem trwałym. Zgłoszenie patentowe nr P 351 981.(2002).
18. Goodenough J.B.: Summary of Losses in Magnetic Materials, IEEE Trans. Magn. vol.38, nr 5, wrzesień 2002, str. 3398-3408.
19. Piotrowska-Kokot E., Ślusarek B.: Projektowanie wysokoenergetycznych układów magnetycznych z magnesami trwałymi, VII Konferencja Naukowo-Techniczna ''Zastosowanie Komputerów w Elektrotechnice'', Poznań/Kiekrz, 22-24 kwiecień 2002, Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej, str. 549-552.
20. Dzierżyński A., Piotrowska-Kokot E., Sibilski H.: Napęd elektromagnetyczny z podtrzymaniem magnesem trwałym, VII Konferencja Naukowo-Techniczna ''Zastosowanie Komputerów w Elektrotechnice'', Poznań/Kiekrz, 22-24 kwiecień 2002, str. 591-594.
21. Dzierżyński A., Piotrowska-Kokot E., Sibilski H.: Napęd elektromagnetyczny z podtrzymaniem magnesem trwałym, VII Konferencja Naukowo-Techniczna ''Zastosowanie Komputerów w Elektrotechnice'', Poznań/Kiekrz, 22-24 kwiecień 2002, Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej, str. 591-594.
22. Elbaum J.: Obwody magnetyczne, PWT,1959.
23. Fernandes P.: "Mathematical tools for electromagnetic modeling under realistic assumptions", IEEE Trans.Magn., vol. 38, str. 493-496, marzec 2002.
24. Ivanyi A.: Hysteresis models in electromagnetic computation, Akademiai Kiado, Budapeszt, 1997.
25. Jezierski E.: Transformatory, WN-T, 1975.
26. Kryński J.: Elektryczne aparaty rozdzielcze cz.I i II, PWN, 1964.
27. Kucharska M., Pawluk K.: On the bi-scalar boundary-integral approach to boundary-integral handling of the electromagnetic field problems, Journal of Technical Physics, 39, 3-4, str. 557-568, 1998.
28. Kucharska M, Pawluk K.: Bi-scalar boundary-integral approach to modelling electromagnetic fields, COMPEL, Int, Journ. For Com. And Math. In Electrical and Electronic Eng., vol. 17, nr 4 , str. 475-488, 2000.
29. Leonowicz M.: Nanokrystaliczne materiały magnetyczne, WN-T, Warszawa, 1998.
30. Mayergoyz I.D.: Mathematical Models of Hysteresis, New York, Springer-Verlag, 1991.
31. Mckean B., Kenworthy D.: Bistable Magnetic Actuator, World patent WO 95/07542, 1994.
32. Melgoza E., Rodger D.: Comparison of Table Models of Electromagnetic Actuators, IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS, vol. 38, nr 2, str. 953-956.
33. Pawluk K.: Magnetostatic fields drawn up by means of integrals of Lipschitz-Hankel type, Studies of Applied Electromagnetics and Mechanics, Electromagnetic fields in electrical engineering ISEF’01, IOS Press Ohmsha, Amsterdam, vol. 22, str. 126-131, 2002.
34. Pawluk K.: Algorithms based on integrals of Lipschitz-Hankel type for modelling permanent magnet field, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, vol. 49, nr 4, , str. 567-579, 2001.
35. Pawluk K.: Energetic equivalence of polar and lateral quantities on permanent magnet boundaries, Prace IEl. zeszyt 211, str. 23-35, 2002.
36. Pawluk K., Time-dependent quantities – concepts, terms and definitions, Prace IEl. Zeszyt 210, str. 135-145, 2002.
37. Piotrowska-Kokot E.: Metoda teleskopizacji w zagadnieniach numerycznego prognozowania. ,ACTA GEOPHYSICA POLONIKA, Vol.XXVI, nr 1, 1978.
38. Piotrowska-Kokot E.: Simulation of Magnetizing Process with Hysteresis Phenomenon Modelling for Permanent Magnet, INTERNATIONAL XII SYMPOSIUM ON MICROMACHINES AND SERVODRIVES MIS'2000, Kamień Śląski, 10-14 wrzesień 2000, ref.
39. Piotrowska-Kokot E.: Simulation of Magnetizing Process with Hysteresis Phenomenon Modelling for Permanent Magnet, INTERNATIONAL XII SYMPOSIUM ON MICROMACHINES AND SERVODRIVES MIS'2000, Kamień Śląski, 10-14 wrzesień 2000, Materiały Konferencji, str. 118-125.
40. Piotrowska-Kokot E.: Wybrane aspekty symulacji procesu magnesowania magnesów, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, nr 4, 20001, str. 100-102.
41. Piotrowska-Kokot E.: Symulacja przebiegów prądowych w uzwojeniu magnesującym magnes trwały, PRACE INSTYTUTU ELEKTROTECHNIKI, nr 209, 2001, str. 51-61.
42. Piotrowska-Kokot E., Dzierżyński A., Sibilski H.: Napęd elektromagnetyczny cylindryczny z magnesami trwałymi. Zgłoszenie patentowe nr P 352 117. (2002)
43. Piotrowska-Kokot E., Ślusarek B.: Projektowanie wysokoenergetycznych układów magnetycznych z magnesami trwałymi, VII Konferencja Naukowo-Techniczna '' Zastosowanie Komputerów w Elektrotechnice'' Poznań/Kiekrz, 22-24 kwiecień 2002 (ref.).
44. Piotrowska-Kokot E., Ślusarek B.: Projektowanie wysokoenergetycznych układów magnetycznych z magnesami trwałymi, VII Konferencja Naukowo-Techniczna '' Zastosowanie Komputerów w Elektrotechnice'' Poznań/Kiekrz, 22-24 kwiecień 2002, Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej, str. 549-594.
45. Piotrowska-Kokot E., Dzierżyński A.: Propozycja konstrukcji bezjarzmowego układu magnetycznego napędu stycznika, Konferencja: ''Łączniki 02'' Pieczyska k/Koronowa, 20 − 22 maj 2002 (ref.).
46. Piotrowska-Kokot E., Dzierżyński A.: Propozycja konstrukcji bezjarzmowego układu magnetycznego napędu stycznika, Konferencja: ''Łączniki 02'' Pieczyska k/Koronowa, 20 − 22 maj 2002, Materiały Konferencji, str. 45-53.
47. Piotrowska-Kokot E., Ślusarek B.: Zastosowanie metod obliczeniowych do projektowania obwodów magnetycznych z dielektromagnesami Nd-Fe-B przeznaczonych do napędów elektrycznych, MIĘDZYNARODOWE XIII SYMPOZJUM MIKROMASZYNY I SERWONAPĘDY MIS'02, Krasiczyn, 15-19 październik 2002, ref.
48. Piotrowska-Kokot E., Ślusarek B.: Application of Computation Methods to Design Magnetic Circuits with Nd-Fe-B Dielectromagnets for Electric Drives, Krasiczyn, 15-19 październik 2002, str. 91-98.
49. Piotrowska-Kokot E.: Deformacje struktury magnesów trwałych w elektromagnesach, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, nr 5, 2003, str. 377-380.
50. Piotrowska-Kokot E.: Design of Novel Modular Actuator in HV Vacuum Circuit Breaker, INTERNATIONAL XIV SYMPOSIUM ON MICROMACHINES AND SERVODRIVES MIS'04, Tuczno, 12-16 wrzesień 2004, (ref).
51. Piotrowska-Kokot E.: Design of Novel Modular Actuator in HV Vacuum Circuit Breaker, INTERNATIONAL XIV SYMPOSIUM ON MICROMACHINES AND SERVODRIVES MIS'04, Tuczno, 12-16 wrzesień 2004, Materiały Konferencji, str.183-192.
52. Piotrowska-Kokot E.: Koncepcja napędu z magnesami trwałymi dla wyłączników próżniowych, Nowa Elektrotechnika, listopad 2004 (3) str. 7.
53. Piotrowska-Kokot E.: Distortion of the Permanent Magnet Field in Electromagnets, (submitted for publication).
54. Piotrowska-Kokot E.: 'Magnetic Catchers' – Novel Magnetic Actuator Systems for High Power Circuit Breakers, (submitted for publication).
55. Piotrowska-Kokot E.: Modele matematyczne uzwojeń magnesujących w układach do magnesowania magnesów trwałych. Rozprawa doktorska, Instytut Elektrotechniki, Warszawa, 1999.
56. Rahman M.F., Cheung N.C., Lim K.W.: Modeling of a Non Linear Solenoid Actuator for Operation as a Proportional Actuator, Electrical Machines and Applications, vol. II, wrzesień 1-3, Harbin, China, 1996.
57. Salon S.J., DeBortoli M.J., Palma R.: Coupling of Transient Fields, Circuits, and Motion Using Frinite Element Analysis, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, New York USA, 1990.
58. Sobczyk K.: Stochastyczne równania różniczkowe, WN-T 1996.
59. Soiński M.: Materiały magnetyczne w technice, COSiW SEP, 2002.
60. Ziemba S.: Najprostsze przypadki zachowana się ciał sprężystych pod wpływem obciążeń z uwzględnieniem tarcia wewnętrznego, KSIĘGA JUBILEUSZOWA PROF. DRA INŻ. WITOLDA WIERZBICKIEGO, PWN, 1959.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPS2-0036-0030