2507 स्टेनलेस स्टील कॉइल ट्यूब रासायनिक घटक, एक दुर्मिळ पृथ्वी जायंट मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव ट्रान्सड्यूसरचा समतुल्य थर्मल नेटवर्क सिम्युलेशन स्टडी

Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही मर्यादित CSS समर्थनासह ब्राउझर आवृत्ती वापरत आहात.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).याव्यतिरिक्त, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शैली आणि JavaScript शिवाय साइट दर्शवतो.
प्रति स्लाइड तीन लेख दर्शवणारे स्लाइडर.स्लाइड्समधून जाण्यासाठी मागील आणि पुढील बटणे वापरा किंवा प्रत्येक स्लाइडमधून जाण्यासाठी शेवटी स्लाइड कंट्रोलर बटणे वापरा.

• उत्पादन वर्णन
• 2507 चीनकडून स्टेनलेस स्टीलचे गुंडाळलेले टयूबिंग

महाकाय मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव ट्रान्सड्यूसर (GMT) च्या डिझाईनसाठी महत्वाचे म्हणजे तापमान वितरणाचे जलद आणि अचूक विश्लेषण.थर्मल नेटवर्क मॉडेलिंगमध्ये कमी संगणकीय खर्च आणि उच्च अचूकतेचे फायदे आहेत आणि ते GMT थर्मल विश्लेषणासाठी वापरले जाऊ शकतात.तथापि, विद्यमान थर्मल मॉडेल्सना GMT मध्ये या जटिल थर्मल नियमांचे वर्णन करण्यासाठी मर्यादा आहेत: बहुतेक अभ्यास स्थिर स्थितींवर लक्ष केंद्रित करतात जे तापमान बदल कॅप्चर करू शकत नाहीत;सामान्यतः असे मानले जाते की जायंट मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव (जीएमएम) रॉड्सचे तापमान वितरण एकसमान असते, परंतु जीएमएम रॉडवरील तापमान ग्रेडियंट खराब थर्मल चालकतेमुळे खूप लक्षणीय आहे, जीएमएमचे गैर-युनिफॉर्म नुकसान वितरण थर्मलमध्ये क्वचितच सादर केले जाते. मॉडेलम्हणून, वरील तीन पैलूंचा सर्वसमावेशकपणे विचार करून, हा दस्तऐवज GMT ट्रान्झिशनल इक्विव्हलंट हीट नेटवर्क (TETN) मॉडेल स्थापित करतो.प्रथम, रेखांशाचा कंपन करणारा एचएमटीच्या ऑपरेशनच्या डिझाइन आणि तत्त्वावर आधारित, थर्मल विश्लेषण केले जाते.या आधारावर, एचएमटी उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेसाठी हीटिंग एलिमेंट मॉडेलची स्थापना केली जाते आणि संबंधित मॉडेल पॅरामीटर्सची गणना केली जाते.शेवटी, ट्रान्सड्यूसर तापमान स्पॅटिओटेम्पोरल विश्लेषणासाठी TETN मॉडेलची अचूकता सिम्युलेशन आणि प्रयोगाद्वारे सत्यापित केली जाते.
टेरफेनॉल-डी नावाच्या विशाल मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव मटेरियल (GMM) मध्ये मोठ्या चुंबकीय प्रतिबंध आणि उच्च ऊर्जा घनतेचे फायदे आहेत.या अद्वितीय गुणधर्मांचा वापर जायंट मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव ट्रान्सड्यूसर (जीएमटी) विकसित करण्यासाठी केला जाऊ शकतो ज्याचा वापर पाण्याखालील ध्वनिक ट्रान्सड्यूसर, मायक्रोमोटर, रेखीय अॅक्ट्युएटर्स इ. 1,2 सारख्या विस्तृत अनुप्रयोगांमध्ये केला जाऊ शकतो.
विशेष चिंतेची बाब म्हणजे उपसमुद्र GMTs च्या अतिउष्णतेची संभाव्यता, जी पूर्ण शक्तीने आणि दीर्घकाळापर्यंत चालते तेव्हा, त्यांच्या उच्च पॉवर घनतेमुळे लक्षणीय प्रमाणात उष्णता निर्माण करू शकते.याव्यतिरिक्त, GMT च्या थर्मल विस्ताराच्या मोठ्या गुणांकामुळे आणि बाह्य तापमानास उच्च संवेदनशीलतेमुळे, त्याचे आउटपुट कार्यप्रदर्शन तापमान 5,6,7,8 शी जवळून संबंधित आहे.तांत्रिक प्रकाशनांमध्ये, GMT थर्मल विश्लेषण पद्धती दोन मोठ्या श्रेणींमध्ये विभागल्या जाऊ शकतात9: संख्यात्मक पद्धती आणि लम्पेड पॅरामीटर पद्धती.मर्यादित घटक पद्धत (FEM) ही सर्वात सामान्यपणे वापरल्या जाणार्‍या संख्यात्मक विश्लेषण पद्धतींपैकी एक आहे.Xie et al.[१०] एका विशाल मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव ड्राइव्हच्या उष्णता स्त्रोतांच्या वितरणाचे अनुकरण करण्यासाठी मर्यादित घटक पद्धत वापरली आणि ड्राइव्हच्या तापमान नियंत्रण आणि शीतकरण प्रणालीची रचना लक्षात आली.झाओ आणि इतर.[११] अशांत प्रवाह क्षेत्र आणि तापमान क्षेत्राचे संयुक्त मर्यादित घटक सिम्युलेशन स्थापित केले आणि मर्यादित घटक सिम्युलेशनच्या परिणामांवर आधारित एक GMM बुद्धिमान घटक तापमान नियंत्रण उपकरण तयार केले.तथापि, मॉडेल सेटअप आणि गणना वेळेच्या दृष्टीने FEM खूप मागणी आहे.या कारणास्तव, एफईएम हे ऑफलाइन गणनासाठी एक महत्त्वपूर्ण समर्थन मानले जाते, सामान्यत: कनवर्टर डिझाइन टप्प्यात.
lumped पॅरामीटर पद्धत, सामान्यतः हीट नेटवर्क मॉडेल म्हणून ओळखली जाते, तिच्या साध्या गणितीय स्वरूपामुळे आणि उच्च गणना गती 12,13,14 मुळे थर्मोडायनामिक विश्लेषणामध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते.इंजिन 15, 16, 17 च्या थर्मल मर्यादा दूर करण्यात हा दृष्टीकोन महत्त्वाची भूमिका बजावतो. इंजिन उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेचे मॉडेल करण्यासाठी सुधारित थर्मल समतुल्य सर्किट T चा वापर करणारे Mellor18 हे पहिले होते.वेरेझ आणि इतर.19 ने अक्षीय प्रवाहासह कायम चुंबक सिंक्रोनस मशीनच्या थर्मल नेटवर्कचे त्रिमितीय मॉडेल तयार केले.Boglietti et al.20 ने स्टेटर विंडिंग्समधील अल्पकालीन थर्मल ट्रान्झिएंट्सचा अंदाज लावण्यासाठी वेगवेगळ्या जटिलतेचे चार थर्मल नेटवर्क मॉडेल्स प्रस्तावित केले.शेवटी, Wang et al.21 ने प्रत्येक PMSM घटकासाठी तपशीलवार थर्मल समतुल्य सर्किट स्थापित केले आणि थर्मल प्रतिरोध समीकरणाचा सारांश दिला.नाममात्र परिस्थितीत, त्रुटी 5% च्या आत नियंत्रित केली जाऊ शकते.
1990 च्या दशकात, हीट नेटवर्क मॉडेल उच्च-शक्तीच्या कमी-फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरवर लागू केले जाऊ लागले.Dubus et al.22 ने दुहेरी बाजू असलेला रेखांशाचा व्हायब्रेटर आणि वर्ग IV बेंड सेन्सरमध्ये स्थिर उष्णता हस्तांतरणाचे वर्णन करण्यासाठी एक हीट नेटवर्क मॉडेल विकसित केले.अंजनप्पा एट अल.२३ ने थर्मल नेटवर्क मॉडेलचा वापर करून मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव मायक्रोड्राइव्हचे 2D स्थिर थर्मल विश्लेषण केले.टेरफेनॉल-डी आणि जीएमटी पॅरामीटर्सच्या थर्मल स्ट्रेनमधील संबंधांचा अभ्यास करण्यासाठी, झू एट अल.24 ने थर्मल रेझिस्टन्स आणि GMT विस्थापन गणनेसाठी एक स्थिर राज्य समतुल्य मॉडेल स्थापित केले.
इंजिन ऍप्लिकेशन्सपेक्षा GMT तापमान अंदाज अधिक जटिल आहे.वापरलेल्या सामग्रीच्या उत्कृष्ट थर्मल आणि चुंबकीय चालकतेमुळे, समान तापमानात मानले जाणारे बहुतेक इंजिन घटक सामान्यतः एकल नोड 13,19 पर्यंत कमी केले जातात.तथापि, एचएमएमच्या खराब थर्मल चालकतेमुळे, एकसमान तापमान वितरणाची धारणा यापुढे बरोबर नाही.याव्यतिरिक्त, एचएमएमची चुंबकीय पारगम्यता खूपच कमी आहे, त्यामुळे चुंबकीय नुकसानामुळे निर्माण होणारी उष्णता सामान्यत: एचएमएम रॉडच्या बाजूने एकसमान नसते.याव्यतिरिक्त, बहुतेक संशोधन स्थिर-स्थिती सिम्युलेशनवर केंद्रित आहे जे GMT ऑपरेशन दरम्यान तापमान बदलांसाठी जबाबदार नाही.
वरील तीन तांत्रिक समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी, हा लेख GMT अनुदैर्ध्य कंपनाचा अभ्यासाचा उद्देश म्हणून वापर करतो आणि ट्रान्सड्यूसरच्या विविध भागांचे, विशेषत: GMM रॉडचे अचूक मॉडेलिंग करतो.संपूर्ण संक्रमणकालीन समतुल्य हीट नेटवर्क (TETN) GMT चे मॉडेल तयार केले आहे.ट्रान्सड्यूसर तापमान स्पॅटिओटेम्पोरल विश्लेषणासाठी TETN मॉडेलची अचूकता आणि कार्यप्रदर्शन तपासण्यासाठी एक मर्यादित घटक मॉडेल आणि प्रायोगिक व्यासपीठ तयार केले गेले.
रेखांशाच्या दोलायमान HMF ची रचना आणि भौमितिक परिमाणे अनुक्रमे अंजीर 1a आणि b मध्ये दर्शविली आहेत.
मुख्य घटकांमध्ये GMM रॉड्स, फील्ड कॉइल्स, परमनंट मॅग्नेट (PM), योक्स, पॅड्स, बुशिंग्स आणि बेलेविले स्प्रिंग्स यांचा समावेश होतो.उत्तेजित कॉइल आणि पीएमटी एचएमएम रॉडला क्रमशः पर्यायी चुंबकीय क्षेत्र आणि डीसी बायस चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करतात.टोपी आणि बाही असलेले जू आणि शरीर DT4 मऊ लोहापासून बनलेले आहे, ज्यामध्ये उच्च चुंबकीय पारगम्यता आहे.जीआयएम आणि पीएम रॉडसह बंद चुंबकीय सर्किट तयार करते.आउटपुट स्टेम आणि प्रेशर प्लेट नॉन-चुंबकीय 304 स्टेनलेस स्टीलचे बनलेले आहेत.बेलेविले स्प्रिंग्ससह, स्टेमवर एक स्थिर प्रीस्ट्रेस लागू केला जाऊ शकतो.जेव्हा ड्राईव्ह कॉइलमधून पर्यायी प्रवाह जातो, तेव्हा HMM रॉड त्यानुसार कंपन करेल.
अंजीर वर.2 GMT आत उष्णता विनिमय प्रक्रिया दर्शविते.GMM रॉड आणि फील्ड कॉइल हे GMT साठी उष्णतेचे दोन मुख्य स्त्रोत आहेत.साप आतल्या हवेच्या संवहनाने शरीरात आणि वहनाद्वारे झाकणात उष्णता हस्तांतरित करतो.एचएमएम रॉड वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत चुंबकीय नुकसान निर्माण करेल, आणि अंतर्गत हवेतून संवहन झाल्यामुळे उष्णता शेलमध्ये आणि वहनामुळे स्थायी चुंबक आणि जूमध्ये हस्तांतरित केली जाईल.केसमध्ये हस्तांतरित केलेली उष्णता नंतर संवहन आणि किरणोत्सर्गाद्वारे बाहेर टाकली जाते.जेव्हा व्युत्पन्न उष्णता हस्तांतरित केलेल्या उष्णतेच्या समान असते, तेव्हा GMT च्या प्रत्येक भागाचे तापमान स्थिर स्थितीत पोहोचते.
रेखांशाच्या दोलायमान GMO मध्ये उष्णता हस्तांतरणाची प्रक्रिया: a – उष्णता प्रवाह आकृती, b – मुख्य उष्णता हस्तांतरण पथ.
एक्सायटर कॉइल आणि एचएमएम रॉडद्वारे निर्माण होणाऱ्या उष्णतेव्यतिरिक्त, बंद चुंबकीय सर्किटचे सर्व घटक चुंबकीय नुकसान अनुभवतात.अशा प्रकारे, GMT चे चुंबकीय नुकसान कमी करण्यासाठी कायमस्वरूपी चुंबक, योक, कॅप आणि स्लीव्ह एकत्र लॅमिनेटेड केले जातात.
GMT थर्मल विश्लेषणासाठी TETN मॉडेल तयार करण्याच्या मुख्य पायऱ्या खालीलप्रमाणे आहेत: समान तापमान असलेले प्रथम गट घटक एकत्र करा आणि प्रत्येक घटकाला नेटवर्कमध्ये स्वतंत्र नोड म्हणून प्रस्तुत करा, नंतर या नोड्सला योग्य उष्णता हस्तांतरण अभिव्यक्तीसह संबद्ध करा.नोड्स दरम्यान उष्णता वाहक आणि संवहन.या प्रकरणात, उष्णता नेटवर्कचे समतुल्य मॉडेल तयार करण्यासाठी उष्णता स्त्रोत आणि प्रत्येक घटकाशी संबंधित उष्णता आउटपुट नोड आणि पृथ्वीच्या सामान्य शून्य व्होल्टेजमध्ये समांतर जोडलेले आहेत.पुढील पायरी म्हणजे थर्मल प्रतिरोध, उष्णता क्षमता आणि पॉवर लॉससह मॉडेलच्या प्रत्येक घटकासाठी थर्मल नेटवर्कच्या पॅरामीटर्सची गणना करणे.शेवटी, TETN मॉडेल सिम्युलेशनसाठी SPICE मध्ये लागू केले आहे.आणि आपण GMT च्या प्रत्येक घटकाचे तापमान वितरण आणि वेळ डोमेनमधील बदल मिळवू शकता.
मॉडेलिंग आणि गणनेच्या सोयीसाठी, थर्मल मॉडेल सुलभ करणे आवश्यक आहे आणि सीमा परिस्थितीकडे दुर्लक्ष करणे आवश्यक आहे ज्याचा परिणाम18,26 वर फारसा प्रभाव पडत नाही.या लेखात प्रस्तावित केलेले TETN मॉडेल खालील गृहितकांवर आधारित आहे:
यादृच्छिकपणे जखमेच्या विंडिंगसह GMT मध्ये, प्रत्येक वैयक्तिक कंडक्टरच्या स्थितीचे अनुकरण करणे अशक्य किंवा आवश्यक आहे.विंडिंग्समध्ये उष्णता हस्तांतरण आणि तापमान वितरणाचे मॉडेल करण्यासाठी भूतकाळात विविध मॉडेलिंग धोरणे विकसित केली गेली आहेत: (1) कंपाऊंड थर्मल चालकता, (2) कंडक्टर भूमितीवर आधारित थेट समीकरणे, (3) टी-समतुल्य थर्मल सर्किट29.
संमिश्र थर्मल चालकता आणि थेट समीकरणे समतुल्य सर्किट टी पेक्षा अधिक अचूक उपाय मानली जाऊ शकतात, परंतु ते अनेक घटकांवर अवलंबून असतात, जसे की सामग्री, कंडक्टर भूमिती आणि विंडिंगमधील अवशिष्ट हवेचे प्रमाण, जे निर्धारित करणे कठीण आहे29.याउलट, टी-समतुल्य थर्मल योजना, जरी अंदाजे मॉडेल, अधिक सोयीस्कर आहे30.हे GMT च्या अनुदैर्ध्य कंपनांसह उत्तेजना कॉइलवर लागू केले जाऊ शकते.
उत्तेजक कॉइलचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी वापरली जाणारी सामान्य पोकळ दंडगोलाकार असेंब्ली आणि उष्णता समीकरणाच्या सोल्युशनमधून प्राप्त केलेला टी-समतुल्य थर्मल आकृती अंजीरमध्ये दर्शविली आहे.3. असे गृहित धरले जाते की उत्तेजित कॉइलमधील उष्णता प्रवाह रेडियल आणि अक्षीय दिशानिर्देशांमध्ये स्वतंत्र आहे.परिघीय उष्णता प्रवाह दुर्लक्षित आहे.प्रत्येक समतुल्य सर्किट T मध्ये, दोन टर्मिनल घटकाच्या पृष्ठभागाच्या तपमानाचे प्रतिनिधित्व करतात आणि तिसरे टर्मिनल T6 घटकाचे सरासरी तापमान दर्शवतात.P6 घटकाचे नुकसान "फील्ड कॉइल हीट लॉस कॅल्क्युलेशन" मध्ये गणना केलेल्या सरासरी तापमान नोडवर पॉइंट स्त्रोत म्हणून प्रविष्ट केले जाते.नॉन-स्टेशनरी सिम्युलेशनच्या बाबतीत, उष्णता क्षमता C6 समीकरणाद्वारे दिली जाते.(1) सरासरी तापमान नोडमध्ये देखील जोडले जाते.
जेथे cec, ρec आणि Vec अनुक्रमे उत्तेजित कॉइलची विशिष्ट उष्णता, घनता आणि खंड दर्शवतात.
टेबलमध्ये.1 लांबी lec, थर्मल चालकता λec, बाह्य त्रिज्या rec1 आणि आतील त्रिज्या rec2 सह उत्तेजना कॉइलच्या T-समतुल्य थर्मल सर्किटचे थर्मल प्रतिरोध दर्शविते.
एक्सायटर कॉइल्स आणि त्यांचे टी-समतुल्य थर्मल सर्किट्स: (अ) सामान्यतः पोकळ दंडगोलाकार घटक, (ब) विभक्त अक्षीय आणि रेडियल टी-समतुल्य थर्मल सर्किट्स.
समतुल्य सर्किट T ने इतर दंडगोलाकार उष्णता स्त्रोतांसाठी देखील अचूक असल्याचे दर्शविले आहे13.GMO चा मुख्य उष्णता स्त्रोत असल्याने, HMM रॉडमध्ये कमी थर्मल चालकता, विशेषत: रॉडच्या अक्ष्यासह असमान तापमान वितरण आहे.याउलट, रेडियल इनोमोजेनिटीकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते, कारण एचएमएम रॉडचा रेडियल उष्णता प्रवाह रेडियल हीट फ्लक्स 31 पेक्षा खूपच कमी आहे.
रॉडच्या अक्षीय विवेकाच्या पातळीचे अचूकपणे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी आणि सर्वोच्च तापमान प्राप्त करण्यासाठी, GMM रॉड अक्षीय दिशेने समान अंतरावर असलेल्या n नोड्सद्वारे दर्शविले जाते आणि GMM रॉडद्वारे मॉडेल केलेल्या n नोड्सची संख्या विषम असणे आवश्यक आहे.समतुल्य अक्षीय थर्मल कॉन्टूर्सची संख्या n T आकृती 4 आहे.
GMM बार मॉडेल करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या नोड्स n ची संख्या निर्धारित करण्यासाठी, FEM परिणाम अंजीर मध्ये दर्शविले आहेत.5 संदर्भ म्हणून.अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.4, HMM रॉडच्या थर्मल स्कीममध्ये नोड्स n ची संख्या नियंत्रित केली जाते.प्रत्येक नोडला टी-समतुल्य सर्किट म्हणून मॉडेल केले जाऊ शकते.FEM च्या परिणामांची तुलना, अंजीर 5 वरून दर्शविते की एक किंवा तीन नोड्स GMO मध्ये HIM रॉडचे तापमान वितरण (सुमारे 50 मिमी लांब) अचूकपणे प्रतिबिंबित करू शकत नाहीत.जेव्हा n 5 पर्यंत वाढवले ​​जाते, तेव्हा सिम्युलेशन परिणाम लक्षणीयरीत्या सुधारतात आणि FEM कडे जातात.n पुढे वाढवल्याने जास्त काळ गणनेच्या वेळेत चांगले परिणाम मिळतात.म्हणून, या लेखात, GMM बार मॉडेलिंगसाठी 5 नोड्स निवडले आहेत.
केलेल्या तुलनात्मक विश्लेषणावर आधारित, HMM रॉडची अचूक थर्मल योजना अंजीर 6 मध्ये दर्शविली आहे. T1 ~ T5 हे स्टिकच्या पाच विभागांचे (विभाग 1 ~ 5) सरासरी तापमान आहे.P1-P5 अनुक्रमे रॉडच्या विविध भागांच्या एकूण थर्मल पॉवरचे प्रतिनिधित्व करतात, ज्याची पुढील अध्यायात तपशीलवार चर्चा केली जाईल.C1~C5 ही वेगवेगळ्या प्रदेशांची उष्णता क्षमता आहे, ज्याची गणना खालील सूत्राद्वारे केली जाऊ शकते
जेथे क्रॉड, ρrod आणि Vrod HMM रॉडची विशिष्ट उष्णता क्षमता, घनता आणि खंड दर्शवतात.
एक्सायटर कॉइलच्या समान पद्धतीचा वापर करून, आकृती 6 मधील एचएमएम रॉडची उष्णता हस्तांतरण प्रतिरोधकता अशी गणना केली जाऊ शकते.
जेथे lrod, rrod आणि λrod अनुक्रमे GMM रॉडची लांबी, त्रिज्या आणि थर्मल चालकता दर्शवतात.
या लेखात अभ्यासलेल्या रेखांशाच्या कंपन GMT साठी, उर्वरित घटक आणि अंतर्गत हवा एकाच नोड कॉन्फिगरेशनसह मॉडेल केले जाऊ शकते.
हे क्षेत्र एक किंवा अधिक सिलिंडर असलेले मानले जाऊ शकतात.दंडगोलाकार भागामध्ये पूर्णपणे प्रवाहकीय उष्णता विनिमय कनेक्शनची व्याख्या फूरियर उष्णता वाहक कायद्याद्वारे केली जाते
जेथे λnhs ही सामग्रीची थर्मल चालकता आहे, lnhs ही अक्षीय लांबी आहे, rnhs1 आणि rnhs2 ही अनुक्रमे उष्णता हस्तांतरण घटकाची बाह्य आणि अंतर्गत त्रिज्या आहेत.
आकृती 7 मध्ये RR4-RR12 द्वारे दर्शविलेल्या या क्षेत्रांसाठीच्या रेडियल थर्मल रेझिस्टन्सची गणना करण्यासाठी समीकरण (5) वापरले जाते. त्याच वेळी, आकृतीमध्ये RA15 ते RA33 पर्यंत दर्शविलेल्या अक्षीय थर्मल रेझिस्टन्सची गणना करण्यासाठी समीकरण (6) वापरले जाते. ७.
वरील क्षेत्रासाठी सिंगल नोड थर्मल सर्किटची उष्णता क्षमता (चित्र 7 मधील C7–C15 सह) म्हणून निर्धारित केली जाऊ शकते.
जेथे ρnhs, cnhs आणि Vnhs अनुक्रमे लांबी, विशिष्ट उष्णता आणि खंड आहेत.
GMT च्या आतील हवा आणि केसची पृष्ठभाग आणि वातावरण यांच्यातील संवहनी उष्णता हस्तांतरण एका थर्मल कंडक्शन रेझिस्टरने खालीलप्रमाणे केले आहे:
जेथे A हा संपर्क पृष्ठभाग आहे आणि h उष्णता हस्तांतरण गुणांक आहे.तक्ता 232 मध्ये थर्मल सिस्टीममध्ये वापरल्या जाणार्‍या काही ठराविक hची यादी दिली आहे.टेबल नुसार.2 थर्मल रेझिस्टन्स RH8–RH10 आणि RH14–RH18 चे उष्णता हस्तांतरण गुणांक, अंजीर मध्ये HMF आणि पर्यावरण यांच्यातील संवहनाचे प्रतिनिधित्व करतात.7 हे 25 W/(m2 K) चे स्थिर मूल्य म्हणून घेतले जाते.उर्वरित उष्णता हस्तांतरण गुणांक 10 W/(m2 K) च्या बरोबरीने सेट केले जातात.
आकृती 2 मध्ये दर्शविलेल्या अंतर्गत उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेनुसार, TETN कनवर्टरचे संपूर्ण मॉडेल आकृती 7 मध्ये दर्शविले आहे.
अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.7, GMT अनुदैर्ध्य कंपन 16 नॉट्समध्ये विभागले गेले आहे, जे लाल ठिपके द्वारे दर्शविले जाते.मॉडेलमध्ये चित्रित केलेले तापमान नोड्स संबंधित घटकांच्या सरासरी तापमानाशी संबंधित आहेत.वातावरणीय तापमान T0, GMM रॉड तापमान T1~T5, उत्तेजक कॉइल तापमान T6, कायम चुंबक तापमान T7 आणि T8, योक तापमान T9~T10, केस तापमान T11~T12 आणि T14, घरातील हवेचे तापमान T13 आणि आउटपुट रॉड तापमान T15.याव्यतिरिक्त, प्रत्येक नोड जमिनीच्या थर्मल क्षमतेशी C1 ~ C15 द्वारे जोडलेले आहे, जे अनुक्रमे प्रत्येक क्षेत्राची थर्मल क्षमता दर्शवते.P1~P6 हे अनुक्रमे GMM रॉड आणि एक्सायटर कॉइलचे एकूण उष्णता उत्पादन आहे.याव्यतिरिक्त, 54 थर्मल प्रतिरोधकांचा वापर समीप नोड्समधील उष्णता हस्तांतरणासाठी प्रवाहकीय आणि संवहनी प्रतिकार दर्शवण्यासाठी केला जातो, ज्याची गणना मागील विभागांमध्ये केली गेली होती.तक्ता 3 कन्व्हर्टर सामग्रीची विविध थर्मल वैशिष्ट्ये दर्शविते.
विश्वासार्ह थर्मल सिम्युलेशन करण्यासाठी नुकसानाचे प्रमाण आणि त्यांच्या वितरणाचा अचूक अंदाज घेणे महत्त्वाचे आहे.GMT द्वारे व्युत्पन्न झालेल्या उष्णतेचे नुकसान GMM रॉडचे चुंबकीय नुकसान, एक्सायटर कॉइलचे जौल नुकसान, यांत्रिक नुकसान आणि अतिरिक्त नुकसान यांमध्ये विभागले जाऊ शकते.खात्यात घेतलेले अतिरिक्त नुकसान आणि यांत्रिक नुकसान तुलनेने लहान आहेत आणि त्याकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते.
एसी एक्सिटेशन कॉइल रेझिस्टन्समध्ये हे समाविष्ट आहे: डीसी रेझिस्टन्स आरडीसी आणि स्किन रेझिस्टन्स रु.
जेथे f आणि N ही उत्तेजित प्रवाहाची वारंवारता आणि वळणांची संख्या आहे.lCu आणि rCu ही कॉइलची आतील आणि बाहेरील त्रिज्या, कॉइलची लांबी आणि कॉपर मॅग्नेटिक वायरची त्रिज्या त्याच्या AWG (अमेरिकन वायर गेज) क्रमांकाने परिभाषित केल्यानुसार आहेत.ρCu ही त्याच्या गाभ्याची प्रतिरोधकता आहे.µCu ही त्याच्या गाभ्याची चुंबकीय पारगम्यता आहे.
फील्ड कॉइल (सोलोनॉइड) मधील वास्तविक चुंबकीय क्षेत्र रॉडच्या लांबीच्या बाजूने एकसमान नसते.एचएमएम आणि पीएम रॉडच्या कमी चुंबकीय पारगम्यतेमुळे हा फरक विशेषतः लक्षात येतो.पण ते रेखांशाने सममितीय आहे.चुंबकीय क्षेत्राचे वितरण थेट एचएमएम रॉडच्या चुंबकीय नुकसानाचे वितरण निर्धारित करते.म्हणून, नुकसानाचे वास्तविक वितरण प्रतिबिंबित करण्यासाठी, आकृती 8 मध्ये दर्शविलेली तीन-विभागाची रॉड मोजण्यासाठी घेतली जाते.
डायनॅमिक हिस्टेरेसिस लूप मोजून चुंबकीय नुकसान मिळवता येते.आकृती 11 मध्ये दर्शविलेल्या प्रायोगिक प्लॅटफॉर्मवर आधारित, तीन डायनॅमिक हिस्टेरेसिस लूप मोजले गेले.GMM रॉडचे तापमान 50°C च्या खाली स्थिर आहे अशा स्थितीत, प्रोग्रामेबल AC पॉवर सप्लाय (Chroma 61512) फील्ड कॉइलला एका विशिष्ट श्रेणीत चालविते, आकृती 8 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, चुंबकीय क्षेत्राची वारंवारता चाचणी प्रवाह आणि परिणामी चुंबकीय प्रवाह घनता GIM रॉडशी जोडलेल्या इंडक्शन कॉइलमध्ये प्रेरित व्होल्टेज एकत्रित करून मोजली जाते.कच्चा डेटा मेमरी लॉगर (MR8875-30 प्रतिदिन) वरून डाउनलोड केला गेला आणि चित्र 9 मध्ये दर्शविलेले मोजलेले डायनॅमिक हिस्टेरेसिस लूप मिळविण्यासाठी MATLAB सॉफ्टवेअरमध्ये प्रक्रिया केली गेली.
मोजलेले डायनॅमिक हिस्टेरेसिस लूप: (a) विभाग 1/5: Bm = 0.044735 T, (b) विभाग 1/5: fm = 1000 Hz, (c) विभाग 2/4: Bm = 0.05955 T, (d) विभाग 2/ 4: fm = 1000 Hz, (e) विभाग 3: Bm = 0.07228 T, (f) विभाग 3: fm = 1000 Hz.
साहित्य 37 नुसार, HMM रॉड्सच्या प्रति युनिट व्हॉल्यूमचे एकूण चुंबकीय नुकसान Pv खालील सूत्र वापरून मोजले जाऊ शकते:
जेथे ABH हे चुंबकीय क्षेत्र वारंवारता fm वर BH वक्र वरील मापन क्षेत्र आहे fm उत्तेजित करंट वारंवारता f.
बर्टोटी लॉस सेपरेशन मेथड ३८ वर आधारित, GMM रॉडचे चुंबकीय नुकसान प्रति युनिट वस्तुमान Pm हिस्टेरेसिस लॉस Ph, एडी करंट लॉस Pe आणि विसंगत नुकसान Pa (13):
अभियांत्रिकीच्या दृष्टीकोनातून 38, विसंगत तोटा आणि एडी करंट लॉस हे एकूण एडी करंट लॉस नावाच्या एका संज्ञेमध्ये एकत्र केले जाऊ शकतात.अशा प्रकारे, तोटा मोजण्याचे सूत्र खालीलप्रमाणे सरलीकृत केले जाऊ शकते:
समीकरणात(१३)~(१४) जेथे Bm हे रोमांचक चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय घनतेचे मोठेपणा आहे.kh आणि kc हे हिस्टेरेसिस नुकसान घटक आणि एकूण एडी वर्तमान नुकसान घटक आहेत.