Pole magnetyczne w otoczeniu jednobiegunowych osłoniętych torów wielkoprądowych

• Autorzy: Piątek Z.

Warianty tytułu

EN

Magnetic field in high-current isolated-phase enclosed busducts surroundings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono zagadnienie wyznaczania natężenia pola magnetycznego w otoczeniu jednobiegunowych osłoniętych torów wielkoprądowych. Rozważania dotyczą torów jednofazowych oraz płaskich torów trójfazowych. W pobliżu tych torów mogą znajdować się niemagnetyczne płyty przewodzące lub ferromagnetyki. Pole magnetyczne wyznaczono w środowiskach o niejednorodności elektrycznej i magnetycznej. W przypadku torów trójfazowych rozpatrzono wpływ zwarć osłon między sobą oraz z ziemią na pole magnetyczne w otoczeniu takich torów. Praca obejmuje następujące zagadnienia: o równań całkowych układu Nc przewodów równoległych (rozdział 2) lub ferromagnetyków (rozdział 6), o magnetycznego potencjału wektorowego układu Nc przewodów równoległych (rozdział 3) lub ferromagnetyków (rozdział 6), o impedancji układu Nc przewodów równoległych (rozdział 4) lub ferromagnetyków (rozdział 6), o pola magnetycznego w otoczeniu osłoniętych torów prądowych (rozdział 5) oraz w środowisku o niejednorodności elektrycznej i magnetycznej (rozdział 6). Zagadnienia te są analizowane metodą analityczną i metodą analityczno-numeryczną. Posługując się metodą analityczną bazującą na równaniach Poissona i Laplace'a dla wektorowego potencjału magnetycznego, wyznaczono analitycznie impedancję przewodu rurowego, koncentrycznego i niekoncentrycznego układu dwóch rurowych przewodów równoległych z uwzględnieniem zjawisk naskórkowości i zbliżenia. W szczególności wyznaczono impedancję wzajemne wymienionych układów przewodów. Następnie wyznaczono całkowite impedancję przewodów fazowych i osłon trójfazowego, jednobiegunowego toru wielkoprądowego. Metodą analityczną wyznaczono również natężenie pola magnetycznego w otoczeniu jednofazowych i trójfazowych, jednobiegunowych, osłoniętych torów prądowych. Zastosowana metoda analityczno-numeryczną polega na aproksymacji wektorowego potencjału magnetycznego funkcjami kształtu i sprowadzeniu układu równań całkowych Fredholma drugiego rodzaju z jądrami słabo osobliwymi do układu równań algebraicznych z niewiadomymi gęstościami prądu w trójkątach, na które dyskretyzowano obszar przewodzący (punkt 3.3.2.3) lub w wierzchołkach tych trójkątów (punkt 3.3.3). W przypadku przewodzących ferromagnetyków wprowadzono funkcję kształtu dla potencjału magnetycznego generowanego przez gęstość liniową prądu, dyskretyzując kontur ferromagnetyka odcinkami, na których przyjęto, że gęstość liniowa prądu jest stała (punkty 6.1 i 6.2). Powyższe dyskretyzacje umożliwiły numeryczne wyznaczenie impedancji układu Nc przewodów równoległych, jak również układu Nc przewodzących ferromagnetyków. Następnie wprowadzono funkcje kształtu dla pochodnych wektorowego potencjału magnetycznego, co umożliwiło numeryczne wyznaczenie natężenia pola magnetycznego w otoczeniu jednobiegunowych, osłoniętych torów wielkoprądowych (punkty 5.2 i 6.4) W rozdziale 7 przedstawiono przykłady obliczeń pól magnetycznych w otoczeniu wybranych układów jednobiegunowych, osłoniętych torów wielkoprądowych. Szczególną uwagę zwrócono na wpływ zwarć osłon między sobą oraz z płytami przewodzącymi na wartości natężeń tych pól. Pracę zakończono uwagami końcowymi i wnioskami (rozdział 8).

EN

In the paper the question of determining the magnetic field in high-current isolated-phase enclosed busducts surroundings is presented. The studies concern the single-phase isolated-phase enclosed busducts as well as the flat three-phase isolated-phase busducts. In the proximity of those busducts non-magnetic conducting plates or ferromagnetic materials can be found. The magnetis field is determined in media with electric and magnetic heterogeneity. In the case of the three-phase busducts, the influence of mutual short-circuits and the short-circuits with the ground of the enclosures on the magnetic field in such busducts surroundings is considered. The paper cowers the following questions: o the integral equations of the system of Ac parallel conductors (Chapter 2) or of the ferromagnetic materials (Chapter 6). o the magnetic vector potential of the system of Ac parallel conductors (Chapter 3) or of the ferromagnetic materials (Chapter 6). o the impedances of the system of Ac parallel conductors (Chapter 4) or of the ferromagnetic materials (Chapter 6). o the magnetic field in isolated-phase enclosed busducts surroundings (Chapter 5) or in media with electric and magnetic heterogeneity (Chapter 6). The above questions get analysed by means of analytical and analytical-numerical method. Using the analytical method, based on Poisson's and Laplace's equations for the magnetic vector potential, the impedance of the tubular conductor of the coaxial and non-coaxial system of two tubular conductors is analytically determined, with regard to skin and proximity effects. In particular, I determine the mutual impedances of the systems of conductors mentioned above. Afterwards, the total impedances of the phase conductors and of the high-current three-phase isolated-phase enclosures are determined. The analytical method is also used to determine the magnetic field in one-phase and three-phase isolated-phase enclosed busducts surroundings. The analytical-numerical method applied consists on the approximation of the magnetic vector potential by means of shape functions and of reduction of the system of Fredholm's integral equations of the second kind with weakly singular kernels, to the system of algebraic equations with unknown current densities in triangles the conducting area has been discretisated on (point 3.3.2.3), or in those triangles vertexes (point 3.3.3). In the case of conducting ferromagnetic materials I introduce the shape function for the magnetic potential generated by the linear current density, discretising the ferromagnetic outline with the segments, on which it has been assumed that the linear current density is constant (points 6.1 and 6.2). Those discretisations allow to determine numerically the impedances of the system of Ac parallel conductors as well as of the system of Ac conducting materials. Next, the shape functions for the derivatives of the magnetic vector potential are introduced, which enables the numerical determination of the magnetic field strength in isolated-phase enclosed busducts surroundings (points 5.2 and 6.4). In Chapter 7 the examples of the calculations of magnetic fields in selected systems of high-current isolated-phase enclosed busducts surroundings are presented. Particular consideration is given to the influence of the mutual short-circuits of the enclosures and of their short-circuits with the conducting plates on the values of those fields strengths. The paper is ended with final remarks and conclusions (Chapter 8).

Słowa kluczowe

EN

magnetic field; high-current busduct; busduct; tubular conductor; magnetic potential; impedance

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska
• Rocznik: 1999
• Tom: z. 166
• Strony: 3--196
• Opis fizyczny: Bibliogr. 193 poz.

Twórcy

autor

Piątek Z.

• Katedra Elektrotechniki Politechniki Częstochowskiej, tel. [phone],