Asymptotic analysis of transient thermal field in a DC cable covered with insulation

• Autorzy: Zaręba M. , Gołębiowski J.

Warianty tytułu

PL

Asymptotyczna analiza nieustalonego pola termicznego w pokrytym izolacją przewodzie prądu stałego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Approximate method of determining the thermal field in a DC cable covered with insulation has been presented. The basis of the method comprises in decomposition of the system. In connection with that the two regions were considered separately. The first of them (i.e. a core) was modelled by the concentrated element of the first order. The insulation, in turn, was analysed as the element of distributed parameters type continuum RC. The adequate boundary-initial problem was solved with the aid of Duhammel's theorem and the metod of separation of variables. Obtained relations were numerically processed and presented in a graphic form. The results of paper are the proof of the following thesis: on the basis of knowledge of the averaged time constant of a core it is possible to determine spatial-temporal distributions of the temperature within the whole cross-section of the system.

PL

W pracy przedstawiono przybliżoną metodę wyznaczania nieustalonego pola termicznego w pokrytym izolacją przewodzie prądu stałego. Podstawą metody jest dekompozycja układu. W związku z tym, rozpatrywano osobno dwa obszary. Pierwszy z nich (tzn. żyłę) modelowano skupionym elementem inercyjnym pierwszego rzędu. Z kolei izolację analizowano jako element o parametrach rozłożonych typu continuum RC. Odpowiednie zagadnienie brzegowo-początkowe rozwiązano za pomocą twierdzenia Duhamela i metody separacji zmiennych. Otrzymane zależności opracowano numerycznie i przedstawiono w postaci graficznej. Wyniki artykułu stanowią dowód następującej tezy: na podstawie znajomości uśrednionej stałej czasowej żyły, można wyznaczyć przestrzenno-czasowe rozkłady temperatury w całym przekroju układu.

Słowa kluczowe

EN

methods of the field theory; transient heat transfer; transmission of a DC current

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 55, nr 3-4
• Strony: 325--336
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Zaręba M.

autor

Gołębiowski J.

• Division for Theoretical Electrotechnics, Technical University of Białystok,

Bibliografia

• 1. Gołębiowski J., Zaręba M.: A method of the analysis of the thermal field dynamics in the core and insulation of a DC lead with convectional heat abstraction. Electrical Engineering-Archiv für Elektrotechnik, Vol. 88, No. 5, 2006, pp. 453-464. Online version, http://dx.doi.org/10.1007/s00202-005-0297-z.
• 2. Lipiński W., Kornatowski E.: Über die Eindringzeit des elektromagnetisches Feldes in einer zylindersymmetrischen Abschirmung. Archives of Electrical Engineering, Vol. XLIII, No. 3, 1994, pp. 663-667.
• 3. Gołębiowski J., Kwiećkowski S.: Dynamics of three-dimensional temperature field in electrical system of floor heating. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 45, No. 12, 2002, pp. 2611-2622.
• 4. Kurdzie1 R.: Thermal and dynamic effects of short currents (in Polish). Państwowe Wydawnictwo Techniczne, Warsaw, 1957.
• 5. Markiewicz H., Wołkowiński K.: Electrical power devices (in Polish). Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warsaw, 1980.
• 6. MichalskiJ., Eckersdorf K.: Temperature measurements (in Polish). Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warsaw, 1986.
• 7. Kącki E.: Partial differential equations in physics and technicals problems (in Polish). Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warsaw, 1992.
• 8. Hering M.: Thermokinetics for electrical engineers (in Polish). Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warsaw, 1980.
• 9. Beck J.V., Cole K.D., Haji-Sheikh A., Litkouhi B.: Heat conduction using Green's functions. Hemisphere Publishing Corporation. London-Philadelphia, 1992.
• 10. Gradshteyn I. S., Ryzhik I. M.: Table of integrals, series and products. Academic Press, New York, 1996.
• 11. Drwal G., Grzymkowski R., Kapusta A., Słota D.: Mathematica 4 (in Polish). Wydawnictwa Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2002.
• 12. Taler J., Duda P.: Solving of direct and reverse problems of heat conduction (in Polish). Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warsaw, 2003.
• 13. Evans L.C.: Partial differential equations (in Polish). Wydawnictwa Naukowe PWN, Warsaw, 2002.