Symulacja nieustalonego pola temperaturowego w transformatorze impulsowym

• Autorzy: Łyskawiński W.

Warianty tytułu

EN

Simulation of transient temperature field in pulse transformer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono model matematyczny sprzężonych zjawisk elektromagnetycznych i cieplnych transformatora impulsowego. Opisano algorytm rozwiązywania równań modelu metodą elementów skończonych (MES). Na podstawie zaprezentowanego algorytmu opracowano program do wyznaczania nieustalonego pola temperaturowego. Przedstawiono wybrane wyniki badań.

EN

In the paper the pulse transformer mathematical model of coupled electromagnetic and thermal phenomena is presented. The model of transients in this transformer includes: the equation of the electromagnetic field, the equations of electric circuits and heat conduction equation. In order to solve these equations the finite element method (FEM), "step-by-step" procedure and Newton-Raphson process are used. The nonlinearity of the ferrite core and eddy currents excited in the core and the windings are taken into consideration. Elaborated on this basis software is used for determining the transient temperature field. Selected results of investigations are shown.

Słowa kluczowe

PL

transformator impulsowy; metoda elementów skończonych; zjawiska sprzężone; temperatura

EN

pulse transformer; coupled phenomena; finite element method; temperature

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 84, nr 12
• Strony: 71--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Łyskawiński W.

• Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, ul. Piotrowo 3a, 60-965 Poznań,

Bibliografia

• [1] Kolano R., Kolano-Burian A., Magnetycznie miękkie materiały amorficzne i nanokrystaliczne – nowa generacja materiałów dla elektroniki, Przegląd Elektrotechniczny, 78 (2002), n.11, 241-248
• [2] Pasek-Siurek H., Skiba J., Zastosowanie rdzeni nanokrystalicznych w transformatorach impulsowych, Przegląd Elektrotechniczny, 78 (2002), n.11, 248-252
• [3] Petzold J., Advantages of soft magnetic nanocrystalline materials for modern electronic applications, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 242-245 (2002), 84-89
• [4] Spyker R., Huth J., Mehdi I., Brockschmidt A., 300C ferrite material for high temperature magnetics, IEEE Power Electr. Specialists Conference PESC (2004), 155-160
• [5] Weon Hee Jeong and Young Ho Han, Power Losses of Ni-Substituted Mn-Zn Ferrites, Japanese Journal of Applied Physics, 42 (2003), n.3, 1233-1236
• [6] Rumatowski K., Straty mocy w uzwojeniach transformatorów zasilaczy impulsowych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań (2002)
• [7] Sippola M., Sepponen R. E., Accurate prediction of high-frequency power-transformer losses and temperature rise, IEEE Trans. on Power Electronics , 17 (2002), n.5, 835-847
• [8] Yun C. S., Kim B. C., Kim K. H., Lim Y. C., Freere P., Reducing the high frequency transformer losses in an FB ZVT PWM converter, IEE Proc. – Electr. Power Appl., 149 (2002), n.2, 161-164
• [9] Cheng K. W. E., Kwok K. F., Ho S. L., Ho Y. L., Calculation of winding losses using matrix modeling of high frequency transformer, COMPEL, 21 (2002), n.4, 573-580
• [10] Jiankun Hu, Sullivan C. R., AC Resistance of Planar Power Inductors and the Quasidistributed Gap Technique, IEEE Trans. on Power Electronics, 16 (2001), n.4, 558 -567
• [11] Sullivan C. R., Computationally efficient winding loss calculation with multiple windings, arbitrary waveforms, and two-dimensional or three-dimensional field geometry, IEEE Trans. on Power Electronics, 16 (2001), n.11, 142-150
• [12] Cheng K. W. E., Modeling of solenoidal transformer for the calculation of leakage inductance using eddy-current reaction field, IEEE Trans. on Mag., 41 (2005), n.5, 1996-1999
• [13] Laouamri K., Keradec J. P., Ferrieux J P., Catellani S., Design and identification of an equivalent circuit for an LCT component: inventory and representation of losses, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, 53 (2004), n.5, 1409- 1417
• [14] Laouamri K., Keradec J. P., Ferrieux J. P, Barbaroux J., Dielectric losses of capacitor and ferrite core in an LCT component, IEEE Trans. on Mag., 39 (2003), n.3, 1574-1577
• [15] Margueron X., Keradec J. P., Design of Equivalent Circuits and Characterization Strategy for n-Input Coupled Inductors, IEEE Trans. on Industry Appl., 43 (2007), n.1, 14-22
• [16] Górecki K., Zarębski J., Model transformatora impulsowego dla programu SPICE uwzględniający wpływ temperatury na jego charakterystyki, Elektronika, (2005), n.5, 27-29
• [17] Driesen J., Craenenbroeck T. V., Brouwers B., Hameyer K., Belmans R., Practical method to determine additional load losses due to harmonic currents in transformers with wire and foil windings, Proc. IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, 3 (2000), 2306-2311
• [18] Nowak L., Kowalski K., Polowo-obwodowy model transformatora trójfazowego zasilanego niesymetrycznym układem napięć, Przegląd Elektrotechniczny, 81 (2005), n.10, s. 81-84
• [19] Nowak L., Demenko A., Szeląg W., Dular P., Stany przejściowe w transformatorze trójfazowym na podstawie trójwymiarowego polowego modelu zjawisk elektromagnetycznych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, seria "Elektryka", Nr, 176 (2001), n.1500, 175-182
• [20] Dular P., Gyselinck J., Krähenbühl L., A time-domain finite element homogenization technique for lamination stacks using skin effect sub-basis functions, COMPEL: 25 (2006), n.1, 6-16
• [21] Łyskawiński W., Field approach to power loss analysis of pulse transformer, Archives of Electrical Engineering, LVI (2007), n.2, 103-114
• [22] Łyskawiński W., Finite element analysis of eddy current losses in pulse transformer, Proc. of Electrotechnical Institute, 229 (2006), 75-85
• [23] Hwang C. C., Tang P. H., Jiang Y. H., Thermal analysis of high-frequency transformers using finite elements coupled with temperature rise method, IEE Proc.-Electr. Power Appl., 152 (2005), n.4, 832-836
• [24] Zgraja J., Symulacja i optymalizacja komputerowa w analizie indukcyjnego nagrzewania powierzchni płaskich, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź (2007)
• [25] Demenko A., Symulacja dynamicznych stanów pracy maszyn elektrycznych w ujęciu polowym, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań (1997)
• [26] Nowak L., Modele polowe przetworników elektromechanicznych w stanach nieustalonych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań (1999)
• [27] Siemens Matsushita Components, Ferrite core, EPCOS, data book (1999)