МОДЕЛЮВАННЯ СТАЦІОНАРНОГО ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ СТРУМОПРОВІДНИХ ШИН СУДНОВИХ ГРЩ

Анотація

У статті виконано моделювання стаціонарного теплового поля струмопровідних шин суднових головних розподільчих щитів. Дослідження в значній мірі пов’язане з питаннями надійної передачі електроенергії великої потужності в суднових електроенергетичних системах. В роботі розглянуто доцільність застосування струмопровідних шин замість силових кабелів на окремих ділянках трас головного струму, а також переваги струмопровідних шин з електролітичної міді при їх використанні в суднобудуванні. Наведено математичні вирази для перевірки струмопровідних мідних шин на термічну стійкість аналітичними методами, а також для вибору перерізу струмопровідних шин по допустимому тривалому струму. Створено просторову геометричну, кінцевоелементу та візуалізовану фізичну модель однополосних струмопровідних шин прямокутного перерізу 120×10 мм, які розміщено одна відносно одної широкими сторонами та за допомогою спеціального керамічного кріплення змонтовано на сталевих прямокутних основах. Візуалізована фізична модель містить в собі інформацію про основні фізичні властивості електротехнічних матеріалів, які використовуються в просторовій моделі та є необхідними для проведення розрахунку. З використанням чисельного методу розрахунку отримано картини розподілу основних електричних і теплових величин при граничного допустимому тривалому струмі величиною 2950 А: електричного потенціалу, густини струму, теплового потоку, густини теплового потоку, резистивного нагріву та температури. Побудовано функціональну залежність температури від сили струму, що протікає через однополосні струмопровідні мідні шини прямокутного перерізу 120×10 мм в діапазоні струму від нуля до 3000 А з урахуванням розсіювання утворюваного тепла з зовнішніх поверхонь струмопровідних шин в оточуюче середовище за рахунок вільної конвекції і теплового випромінювання. Показано переваги використання чисельного методу розрахунку при вирішенні польових задач суднової електроенергетики.