Методика моделювання сталого теплового режиму струмопровідних систем електричних та електронних апаратів

Abstract

UK: Мета роботи. Розробити методику побудови моделей стаціонарного теплового режиму струмопровідних систем електричних апаратів, а також пристроїв силової електроніки та перетворювальної техніки. Методи дослідження. Розробка методики проведена з використанням методів аналізу та синтезу струмоведучих систем апаратів, а також класичних методів вирішення диференційних рівнянь. Отримані результати. Аналіз структури струмоведучих систем реальних електричних та електронних апаратів показав, що вони містять певний набір характерних струмоведучих елементів, а саме: провідники з постійним поперечним перерізом (стрижні певної довжини або напівбезкінечні); контакти різних типів, силові напівпровідникові прилади. Ці елементи мають певну математичну модель, яка встановлює їх граничні параметри: температури та теплові потоки у стаціонарному тепловому режимі. Використовуючи властивість безперервності температурного поля є можливість побудувати математичну модель струмоведучої системи досить складної структури, яка містить вказані вище струмоведучі елементи. Надано приклад побудування теплової моделі контактної системи вибірника пристрою регулювання напруги трансформатора. Наукова новизна. Розроблено методику побудови математичних моделей стаціонарного теплового режиму струмопровідних систем апаратів, які містять різні струмопровідні елементи: провідники, контакти та силові напівпровідникові прилади. Практична цінність. Запропонована методика дозволяє побудувати математичну модель струмопровідної системи апарата, яка, у свою чергу, дає можливість визначити її стаціонарний тепловий режим з урахуванням конфігурації системи. EN: Methodology for modeling steady state thermal behavior of current-carrying systems of electrical and electronic apparatus Purpose. Develop a procedure for constructing models of the stationary thermal behavior of current-carrying systems of electrical and power electronic apparatus. Methodology. The development of the procedure was carried out using methods of analysis and synthesis of current-carrying systems of apparatus, as well as classical methods to solve differential equations. Findings. Structural analysis of the current-carrying systems of real electrical and power electronic apparatus has shown that they contain a certain set of typical current-carrying components, namely, conductors of invariable crosssectional area (rods of a certain length or semi-infinite ones); contacts of various types, power semiconductor devices. These components have a certain mathematical model that establishes their boundary parameters: temperatures and heat flows in a stationary thermal behavior. Using the property of temperature field continuity, it is possible to construct a mathematical model of a current-carrying system of a rather complex structure, which contains the foregoing current-carrying components. Originality. A methodology has been developed for constructing mathematical models of the stationary thermal behavior of current-carrying systems of apparatus that contain various current-carrying components: conductors, contacts, and power semiconductor devices. Practical value. The proposed methodology enables us to construct a mathematical model of the current-carrying system of the apparatus, which, in turn, makes it possible to determine its stationary thermal behavior with consideration of the system configuration.