2507 સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કોઇલ ટ્યુબ કેમિકલ કમ્પોનન્ટ, રેર અર્થ જાયન્ટ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ ટ્રાન્સડ્યુસરનો સમકક્ષ થર્મલ નેટવર્ક સિમ્યુલેશન અભ્યાસ

Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર.તમે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ સાથે બ્રાઉઝર સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો.શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટ કરેલ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા Internet Explorer માં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો).વધુમાં, ચાલુ સમર્થનની ખાતરી કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટ બતાવીએ છીએ.
સ્લાઇડર્સ સ્લાઇડ દીઠ ત્રણ લેખો દર્શાવે છે.સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે પાછળના અને આગળના બટનોનો ઉપયોગ કરો અથવા દરેક સ્લાઇડમાંથી આગળ વધવા માટે અંતે સ્લાઇડ કંટ્રોલર બટનોનો ઉપયોગ કરો.

• ઉત્પાદન વર્ણન
• 2507 ચાઇનાથી સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કોઇલ્ડ ટ્યુબિંગ

વિશાળ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ ટ્રાન્સડ્યુસર (GMT) ની ડિઝાઇન માટે મહત્વપૂર્ણ છે તાપમાન વિતરણનું ઝડપી અને સચોટ વિશ્લેષણ.થર્મલ નેટવર્ક મોડેલિંગમાં ઓછા કોમ્પ્યુટેશનલ ખર્ચ અને ઉચ્ચ ચોકસાઈના ફાયદા છે અને તેનો ઉપયોગ જીએમટી થર્મલ વિશ્લેષણ માટે થઈ શકે છે.જો કે, હાલના થર્મલ મોડલ્સમાં જીએમટીમાં આ જટિલ થર્મલ શાસનનું વર્ણન કરવામાં મર્યાદાઓ છે: મોટાભાગના અભ્યાસો સ્થિર સ્થિતિઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે જે તાપમાનના ફેરફારોને પકડી શકતા નથી;સામાન્ય રીતે એવું માનવામાં આવે છે કે વિશાળ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ (જીએમએમ) સળિયાનું તાપમાન વિતરણ એકસમાન છે, પરંતુ જીએમએમ સળિયાની સમગ્ર તાપમાનની ઢાળ નબળી થર્મલ વાહકતાને કારણે ખૂબ જ નોંધપાત્ર છે, જીએમએમનું બિન-યુનિફોર્મ નુકશાન વિતરણ થર્મલમાં ભાગ્યે જ દાખલ થાય છે. મોડેલતેથી, ઉપરોક્ત ત્રણ પાસાઓને વ્યાપકપણે ધ્યાનમાં રાખીને, આ દસ્તાવેજ GMT ટ્રાન્ઝિશનલ ઇક્વિવેલન્ટ હીટ નેટવર્ક (TETN) મોડેલની સ્થાપના કરે છે.પ્રથમ, રેખાંશ વાઇબ્રેટરી એચએમટીના સંચાલનના ડિઝાઇન અને સિદ્ધાંતના આધારે, થર્મલ વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવે છે.આ આધારે, એચએમટી હીટ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયા માટે હીટિંગ એલિમેન્ટ મોડેલની સ્થાપના કરવામાં આવે છે અને અનુરૂપ મોડેલ પરિમાણોની ગણતરી કરવામાં આવે છે.છેલ્લે, ટ્રાન્સડ્યુસર તાપમાન સ્પેટીઓટેમ્પોરલ વિશ્લેષણ માટે TETN મોડેલની ચોકસાઈ સિમ્યુલેશન અને પ્રયોગ દ્વારા ચકાસવામાં આવે છે.
વિશાળ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ મટિરિયલ (જીએમએમ), એટલે કે ટેર્ફેનોલ-ડી, મોટા મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન અને ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતાના ફાયદા ધરાવે છે.આ અનન્ય ગુણધર્મોનો ઉપયોગ વિશાળ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ ટ્રાન્સડ્યુસર્સ (જીએમટી) વિકસાવવા માટે થઈ શકે છે જેનો ઉપયોગ પાણીની અંદર એકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સ, માઇક્રોમોટર્સ, રેખીય એક્ટ્યુએટર્સ વગેરે જેવી વિશાળ શ્રેણીમાં થઈ શકે છે. 1,2.
ખાસ ચિંતાનો વિષય એ છે કે સબસી જીએમટીના ઓવરહિટીંગની સંભાવના છે, જે, જ્યારે સંપૂર્ણ શક્તિ પર અને ઉત્તેજનાના લાંબા ગાળા માટે સંચાલિત થાય છે, ત્યારે તેમની ઉચ્ચ શક્તિની ઘનતા3,4ને કારણે નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં ગરમી ઉત્પન્ન કરી શકે છે.વધુમાં, જીએમટીના થર્મલ વિસ્તરણના મોટા ગુણાંક અને બાહ્ય તાપમાન માટે તેની ઉચ્ચ સંવેદનશીલતાને કારણે, તેનું આઉટપુટ પ્રદર્શન તાપમાન5,6,7,8 સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે.તકનીકી પ્રકાશનોમાં, GMT થર્મલ વિશ્લેષણ પદ્ધતિઓને બે વ્યાપક શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે9: સંખ્યાત્મક પદ્ધતિઓ અને લમ્પ્ડ પેરામીટર પદ્ધતિઓ.મર્યાદિત તત્વ પદ્ધતિ (FEM) એ સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી સંખ્યાત્મક વિશ્લેષણ પદ્ધતિઓમાંની એક છે.ઝી એટ અલ.[૧૦] વિશાળ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ ડ્રાઇવના ઉષ્મા સ્ત્રોતોના વિતરણનું અનુકરણ કરવા માટે મર્યાદિત તત્વ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો અને ડ્રાઇવની તાપમાન નિયંત્રણ અને ઠંડક પ્રણાલીની ડિઝાઇનનો અહેસાસ કર્યો.ઝાઓ એટ અલ.[૧૧] અશાંત પ્રવાહ ક્ષેત્ર અને તાપમાન ક્ષેત્રનું સંયુક્ત મર્યાદિત તત્વ સિમ્યુલેશન સ્થાપિત કર્યું, અને મર્યાદિત તત્વ સિમ્યુલેશનના પરિણામોના આધારે જીએમએમ બુદ્ધિશાળી ઘટક તાપમાન નિયંત્રણ ઉપકરણ બનાવ્યું.જો કે, FEM મોડલ સેટઅપ અને ગણતરી સમયની દ્રષ્ટિએ ખૂબ જ માંગ કરે છે.આ કારણોસર, સામાન્ય રીતે કન્વર્ટર ડિઝાઇન તબક્કા દરમિયાન, ઑફલાઇન ગણતરીઓ માટે FEM એક મહત્વપૂર્ણ આધાર માનવામાં આવે છે.
લમ્પ્ડ પેરામીટર પદ્ધતિ, જેને સામાન્ય રીતે હીટ નેટવર્ક મોડેલ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તેના સરળ ગાણિતિક સ્વરૂપ અને ઉચ્ચ ગણતરીની ઝડપ 12,13,14ને કારણે થર્મોડાયનેમિક વિશ્લેષણમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.આ અભિગમ એન્જિન 15, 16, 17 ની થર્મલ મર્યાદાઓને દૂર કરવામાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. મેલોર18 એ એન્જિન હીટ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયાને મોડેલ કરવા માટે સુધારેલ થર્મલ સમકક્ષ સર્કિટ T નો ઉપયોગ કરનાર સૌપ્રથમ હતું.વેરેઝ એટ અલ.19 એ અક્ષીય પ્રવાહ સાથે કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મશીનના થર્મલ નેટવર્કનું ત્રિ-પરિમાણીય મોડેલ બનાવ્યું.Boglietti et al.20 એ સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સમાં ટૂંકા ગાળાના થર્મલ ટ્રાન્ઝિયન્ટ્સની આગાહી કરવા માટે વિવિધ જટિલતાના ચાર થર્મલ નેટવર્ક મોડલનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો.અંતે, વાંગ એટ અલ.21 એ દરેક PMSM ઘટક માટે વિગતવાર થર્મલ સમકક્ષ સર્કિટની સ્થાપના કરી અને થર્મલ પ્રતિકાર સમીકરણનો સારાંશ આપ્યો.નજીવી શરતો હેઠળ, ભૂલને 5% ની અંદર નિયંત્રિત કરી શકાય છે.
1990 ના દાયકામાં, હીટ નેટવર્ક મોડેલ ઉચ્ચ-પાવર લો-ફ્રિકવન્સી કન્વર્ટર પર લાગુ થવાનું શરૂ થયું.ડબસ એટ અલ.22 એ ડબલ-સાઇડેડ લોન્ગીટુડીનલ વાઇબ્રેટર અને વર્ગ IV બેન્ડ સેન્સરમાં સ્થિર હીટ ટ્રાન્સફરનું વર્ણન કરવા માટે હીટ નેટવર્ક મોડલ વિકસાવ્યું.અંજનપ્પા એટ અલ.23 એ થર્મલ નેટવર્ક મોડેલનો ઉપયોગ કરીને મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ માઇક્રોડ્રાઇવનું 2D સ્થિર થર્મલ વિશ્લેષણ કર્યું.Terfenol-D અને GMT પરિમાણોના થર્મલ સ્ટ્રેઇન વચ્ચેના સંબંધનો અભ્યાસ કરવા માટે, ઝુ એટ અલ.24 એ થર્મલ રેઝિસ્ટન્સ અને GMT ડિસ્પ્લેસમેન્ટ ગણતરી માટે સ્થિર રાજ્ય સમકક્ષ મોડલની સ્થાપના કરી.
જીએમટી તાપમાનનો અંદાજ એંજિન એપ્લિકેશન કરતાં વધુ જટિલ છે.વપરાયેલી સામગ્રીની ઉત્કૃષ્ટ થર્મલ અને ચુંબકીય વાહકતાને કારણે, સમાન તાપમાને ગણવામાં આવતા મોટાભાગના એન્જિન ઘટકો સામાન્ય રીતે એક નોડ 13,19 સુધી ઘટાડી દેવામાં આવે છે.જો કે, એચએમએમની નબળી થર્મલ વાહકતાને કારણે, સમાન તાપમાન વિતરણની ધારણા હવે સાચી નથી.વધુમાં, એચએમએમમાં ​​ખૂબ જ ઓછી ચુંબકીય અભેદ્યતા છે, તેથી ચુંબકીય નુકસાન દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમી સામાન્ય રીતે એચએમએમ સળિયા સાથે બિન-સમાન હોય છે.વધુમાં, મોટાભાગના સંશોધનો સ્થિર-સ્થિતિના સિમ્યુલેશન પર કેન્દ્રિત છે જે GMT ઓપરેશન દરમિયાન તાપમાનના ફેરફારો માટે જવાબદાર નથી.
ઉપરોક્ત ત્રણ તકનીકી સમસ્યાઓને ઉકેલવા માટે, આ લેખ અભ્યાસના હેતુ તરીકે GMT રેખાંશ કંપનનો ઉપયોગ કરે છે અને ટ્રાન્સડ્યુસરના વિવિધ ભાગો, ખાસ કરીને GMM સળિયાને ચોક્કસ રીતે મોડેલ કરે છે.સંપૂર્ણ ટ્રાન્ઝિશનલ ઇક્વિવલન્ટ હીટ નેટવર્ક (TETN) GMTનું મોડેલ બનાવવામાં આવ્યું છે.ટ્રાન્સડ્યુસર તાપમાન સ્પેટીઓટેમ્પોરલ વિશ્લેષણ માટે TETN મોડલની ચોકસાઈ અને કામગીરીને ચકાસવા માટે મર્યાદિત તત્વ મોડેલ અને પ્રાયોગિક પ્લેટફોર્મ બનાવવામાં આવ્યું હતું.
રેખાંશ રૂપે ઓસીલેટીંગ HMF ની ડિઝાઇન અને ભૌમિતિક પરિમાણો અનુક્રમે ફિગ. 1a અને b માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.
મુખ્ય ઘટકોમાં GMM સળિયા, ફીલ્ડ કોઇલ, કાયમી ચુંબક (PM), યોક્સ, પેડ્સ, બુશિંગ્સ અને બેલેવિલે સ્પ્રિંગ્સનો સમાવેશ થાય છે.ઉત્તેજના કોઇલ અને PMT HMM સળિયાને અનુક્રમે વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને DC બાયસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર પ્રદાન કરે છે.યોક અને બોડી, જેમાં કેપ અને સ્લીવનો સમાવેશ થાય છે, તે ડીટી 4 સોફ્ટ આયર્નથી બનેલા છે, જે ઉચ્ચ ચુંબકીય અભેદ્યતા ધરાવે છે.GIM અને PM રોડ વડે બંધ ચુંબકીય સર્કિટ બનાવે છે.આઉટપુટ સ્ટેમ અને પ્રેશર પ્લેટ બિન-ચુંબકીય 304 સ્ટેનલેસ સ્ટીલથી બનેલી છે.બેલેવિલે સ્પ્રિંગ્સ સાથે, સ્ટેમ પર સ્થિર પ્રેસ્ટ્રેસ લાગુ કરી શકાય છે.જ્યારે વૈકલ્પિક પ્રવાહ ડ્રાઇવ કોઇલમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે HMM સળિયા તે મુજબ વાઇબ્રેટ થશે.
અંજીર પર.2 જીએમટીની અંદર હીટ એક્સચેન્જની પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.GMM સળિયા અને ફીલ્ડ કોઇલ GMT માટે ગરમીના બે મુખ્ય સ્ત્રોત છે.સર્પેન્ટાઇન તેની ગરમીને હવાના સંવહન દ્વારા શરીરમાં અને વહન દ્વારા ઢાંકણમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે.HMM સળિયા વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ ચુંબકીય નુકસાનનું સર્જન કરશે, અને આંતરિક હવા દ્વારા સંવહનને કારણે ગરમી શેલમાં અને વહનને કારણે કાયમી ચુંબક અને યોકમાં સ્થાનાંતરિત થશે.કેસમાં સ્થાનાંતરિત ગરમી પછી સંવહન અને કિરણોત્સર્ગ દ્વારા બહારમાં વિખેરી નાખવામાં આવે છે.જ્યારે ઉત્પન્ન થતી ગરમી ટ્રાન્સફર કરાયેલી ગરમી જેટલી હોય છે, ત્યારે GMT ના દરેક ભાગનું તાપમાન સ્થિર સ્થિતિમાં પહોંચે છે.
રેખાંશ રૂપે ઓસીલેટીંગ જીએમઓમાં હીટ ટ્રાન્સફરની પ્રક્રિયા: a – હીટ ફ્લો ડાયાગ્રામ, b – મુખ્ય હીટ ટ્રાન્સફર પાથ.
એક્સાઇટર કોઇલ અને એચએમએમ સળિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમી ઉપરાંત, બંધ ચુંબકીય સર્કિટના તમામ ઘટકો ચુંબકીય નુકસાનનો અનુભવ કરે છે.આમ, જીએમટીના ચુંબકીય નુકસાનને ઘટાડવા માટે કાયમી ચુંબક, યોક, કેપ અને સ્લીવને એકસાથે લેમિનેટ કરવામાં આવે છે.
GMT થર્મલ પૃથ્થકરણ માટે TETN મૉડલ બનાવવાના મુખ્ય પગલાં નીચે મુજબ છે: સમાન તાપમાન સાથે પ્રથમ જૂથ ઘટકો અને નેટવર્કમાં દરેક ઘટકને અલગ નોડ તરીકે રજૂ કરે છે, પછી આ ગાંઠોને યોગ્ય હીટ ટ્રાન્સફર એક્સપ્રેશન સાથે સાંકળે છે.ગાંઠો વચ્ચે ગરમીનું વહન અને સંવહન.આ કિસ્સામાં, ગરમીના સ્ત્રોત અને દરેક ઘટકને અનુરૂપ ગરમીનું આઉટપુટ હીટ નેટવર્કનું સમકક્ષ મોડેલ બનાવવા માટે નોડ અને પૃથ્વીના સામાન્ય શૂન્ય વોલ્ટેજ વચ્ચે સમાંતર રીતે જોડાયેલા હોય છે.આગળનું પગલું એ મોડેલના દરેક ઘટક માટે થર્મલ નેટવર્કના પરિમાણોની ગણતરી કરવાનું છે, જેમાં થર્મલ પ્રતિકાર, ગરમીની ક્ષમતા અને પાવર લોસનો સમાવેશ થાય છે.છેલ્લે, TETN મોડેલ સિમ્યુલેશન માટે SPICE માં લાગુ કરવામાં આવ્યું છે.અને તમે GMT ના દરેક ઘટકનું તાપમાન વિતરણ અને તેના સમય ડોમેનમાં ફેરફાર મેળવી શકો છો.
મોડેલિંગ અને ગણતરીની સગવડતા માટે, થર્મલ મોડલને સરળ બનાવવું અને સીમાની પરિસ્થિતિઓને અવગણવી જરૂરી છે જે પરિણામો 18,26 પર ઓછી અસર કરે છે.આ લેખમાં પ્રસ્તાવિત TETN મોડેલ નીચેની ધારણાઓ પર આધારિત છે:
અવ્યવસ્થિત રીતે ઘા વિન્ડિંગ્સ સાથે જીએમટીમાં, દરેક વ્યક્તિગત વાહકની સ્થિતિનું અનુકરણ કરવું અશક્ય અથવા જરૂરી છે.વિન્ડિંગ્સમાં હીટ ટ્રાન્સફર અને તાપમાનના વિતરણને મોડેલ કરવા માટે ભૂતકાળમાં વિવિધ મોડેલિંગ વ્યૂહરચનાઓ વિકસાવવામાં આવી છે: (1) સંયોજન થર્મલ વાહકતા, (2) વાહક ભૂમિતિ પર આધારિત પ્રત્યક્ષ સમીકરણો, (3) T-સમકક્ષ થર્મલ સર્કિટ29.
સંયુક્ત થર્મલ વાહકતા અને પ્રત્યક્ષ સમીકરણો સમકક્ષ સર્કિટ T કરતાં વધુ સચોટ ઉકેલો ગણી શકાય, પરંતુ તે ઘણા પરિબળો પર આધાર રાખે છે, જેમ કે સામગ્રી, વાહક ભૂમિતિ અને વિન્ડિંગમાં અવશેષ હવાનું પ્રમાણ, જે નક્કી કરવું મુશ્કેલ છે29.તેનાથી વિપરિત, ટી-સમકક્ષ થર્મલ સ્કીમ, અંદાજિત મોડલ હોવા છતાં, વધુ અનુકૂળ છે30.તે GMT ના રેખાંશ સ્પંદનો સાથે ઉત્તેજના કોઇલ પર લાગુ કરી શકાય છે.
ઉત્તેજક કોઇલનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે વપરાતી સામાન્ય હોલો સિલિન્ડ્રિકલ એસેમ્બલી અને તેના T- સમકક્ષ થર્મલ ડાયાગ્રામ, જે ઉષ્મા સમીકરણના ઉકેલમાંથી મેળવે છે, ફિગમાં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.3. એવું માનવામાં આવે છે કે ઉત્તેજના કોઇલમાં ગરમીનો પ્રવાહ રેડિયલ અને અક્ષીય દિશામાં સ્વતંત્ર છે.પરિઘીય ગરમીના પ્રવાહને અવગણવામાં આવે છે.દરેક સમકક્ષ સર્કિટ T માં, બે ટર્મિનલ તત્વના અનુરૂપ સપાટીના તાપમાનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, અને ત્રીજું ટર્મિનલ T6 તત્વના સરેરાશ તાપમાનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે."ફીલ્ડ કોઇલ હીટ લોસ કેલ્ક્યુલેશન" માં ગણતરી કરાયેલ સરેરાશ તાપમાન નોડ પર P6 ઘટકનું નુકસાન બિંદુ સ્ત્રોત તરીકે દાખલ કરવામાં આવે છે.બિન-સ્થિર સિમ્યુલેશનના કિસ્સામાં, ગરમીની ક્ષમતા C6 સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છે.(1) સરેરાશ તાપમાન નોડમાં પણ ઉમેરવામાં આવે છે.
જ્યાં cec, ρec અને Vec અનુક્રમે ઉત્તેજના કોઇલની ચોક્કસ ગરમી, ઘનતા અને વોલ્યુમનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.
કોષ્ટકમાં.1 લંબાઈ lec, થર્મલ વાહકતા λec, બાહ્ય ત્રિજ્યા rec1 અને આંતરિક ત્રિજ્યા rec2 સાથે ઉત્તેજના કોઇલના T- સમકક્ષ થર્મલ સર્કિટનો થર્મલ પ્રતિકાર દર્શાવે છે.
ઉત્તેજક કોઇલ અને તેમના T- સમકક્ષ થર્મલ સર્કિટ: (a) સામાન્ય રીતે હોલો નળાકાર તત્વો, (b) અલગ અક્ષીય અને રેડિયલ T- સમકક્ષ થર્મલ સર્કિટ.
સમકક્ષ સર્કિટ T એ અન્ય નળાકાર ઉષ્મા સ્ત્રોતો માટે પણ સચોટ હોવાનું દર્શાવ્યું છે13.GMO ના મુખ્ય ઉષ્મા સ્ત્રોત હોવાને કારણે, HMM સળિયા તેની ઓછી થર્મલ વાહકતાને કારણે અસમાન તાપમાન વિતરણ ધરાવે છે, ખાસ કરીને સળિયાની ધરી સાથે.તેનાથી વિપરીત, રેડિયલ અસંગતતાને અવગણી શકાય છે, કારણ કે HMM સળિયાનો રેડિયલ હીટ ફ્લક્સ રેડિયલ હીટ ફ્લક્સ 31 કરતા ઘણો ઓછો છે.
સળિયાના અક્ષીય વિવેકીકરણના સ્તરને સચોટ રીતે રજૂ કરવા અને ઉચ્ચતમ તાપમાન મેળવવા માટે, GMM સળિયાને અક્ષીય દિશામાં સમાન અંતરે આવેલા n નોડ્સ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, અને GMM સળિયા દ્વારા મોડેલ કરાયેલ n નોડ્સની સંખ્યા વિષમ હોવી જોઈએ.સમકક્ષ અક્ષીય થર્મલ રૂપરેખાની સંખ્યા n T આકૃતિ 4 છે.
જીએમએમ બારના મોડેલ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ગાંઠોની સંખ્યા નક્કી કરવા માટે, FEM પરિણામો ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યા છે.5 સંદર્ભ તરીકે.ફિગ માં બતાવ્યા પ્રમાણે.4, HMM સળિયાની થર્મલ સ્કીમમાં ગાંઠો n ની સંખ્યા નિયંત્રિત થાય છે.દરેક નોડને T- સમકક્ષ સર્કિટ તરીકે મોડેલ કરી શકાય છે.FEM ના પરિણામોની સરખામણી, આકૃતિ 5 માંથી બતાવે છે કે એક અથવા ત્રણ ગાંઠો GMO માં HIM સળિયા (લગભગ 50 mm લાંબી) ના તાપમાન વિતરણને ચોક્કસ રીતે પ્રતિબિંબિત કરી શકતા નથી.જ્યારે n ને વધારીને 5 કરવામાં આવે છે, ત્યારે સિમ્યુલેશન પરિણામો નોંધપાત્ર રીતે સુધરે છે અને FEM નો સંપર્ક કરે છે.n ને વધુ વધારવું પણ લાંબા ગણતરી સમયના ખર્ચે વધુ સારા પરિણામો આપે છે.તેથી, આ લેખમાં, GMM બારના મોડેલિંગ માટે 5 નોડ્સ પસંદ કરવામાં આવ્યા છે.
હાથ ધરવામાં આવેલા તુલનાત્મક વિશ્લેષણના આધારે, એચએમએમ સળિયાની ચોક્કસ થર્મલ યોજના આકૃતિ 6 માં બતાવવામાં આવી છે. T1 ~ T5 એ લાકડીના પાંચ વિભાગો (વિભાગ 1 ~ 5) નું સરેરાશ તાપમાન છે.P1-P5 અનુક્રમે સળિયાના વિવિધ વિસ્તારોની કુલ થર્મલ પાવરનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જેની વિગતવાર ચર્ચા આગામી પ્રકરણમાં કરવામાં આવશે.C1~C5 એ વિવિધ પ્રદેશોની ગરમીની ક્ષમતા છે, જેની ગણતરી નીચેના સૂત્ર દ્વારા કરી શકાય છે
જ્યાં ક્રોડ, ρrod અને Vrod HMM સળિયાની ચોક્કસ ગરમી ક્ષમતા, ઘનતા અને વોલ્યુમ દર્શાવે છે.
ઉત્તેજક કોઇલ માટે સમાન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, ફિગ. 6 માં HMM સળિયાના હીટ ટ્રાન્સફર પ્રતિકારની ગણતરી આ રીતે કરી શકાય છે.
જ્યાં lrod, rrod અને λrod અનુક્રમે GMM સળિયાની લંબાઈ, ત્રિજ્યા અને થર્મલ વાહકતા દર્શાવે છે.
આ લેખમાં અભ્યાસ કરેલ રેખાંશ સ્પંદન GMT માટે, બાકીના ઘટકો અને આંતરિક હવાને એક નોડ ગોઠવણી સાથે મોડેલ કરી શકાય છે.
આ વિસ્તારોને એક અથવા વધુ સિલિન્ડરો ધરાવતા ગણી શકાય.નળાકાર ભાગમાં શુદ્ધ વાહક હીટ એક્સચેન્જ કનેક્શનને ફોરિયર હીટ વહન કાયદા દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે
જ્યાં λnhs એ સામગ્રીની થર્મલ વાહકતા છે, lnhs એ અક્ષીય લંબાઈ છે, rnhs1 અને rnhs2 અનુક્રમે હીટ ટ્રાન્સફર તત્વની બાહ્ય અને આંતરિક ત્રિજ્યા છે.
સમીકરણ (5) નો ઉપયોગ આ વિસ્તારો માટેના રેડિયલ થર્મલ પ્રતિકારની ગણતરી કરવા માટે થાય છે, જે આકૃતિ 7 માં RR4-RR12 દ્વારા રજૂ થાય છે. તે જ સમયે, સમીકરણ (6) નો ઉપયોગ અક્ષીય થર્મલ પ્રતિકારની ગણતરી કરવા માટે થાય છે, જે આકૃતિમાં RA15 થી RA33 સુધી રજૂ થાય છે. 7.
ઉપરોક્ત વિસ્તાર માટે સિંગલ નોડ થર્મલ સર્કિટની ગરમી ક્ષમતા (ફિગ 7 માં C7–C15 સહિત) આ રીતે નક્કી કરી શકાય છે.
જ્યાં ρnhs, cnhs અને Vnhs અનુક્રમે લંબાઈ, ચોક્કસ ગરમી અને વોલ્યુમ છે.
GMT ની અંદરની હવા અને કેસની સપાટી અને પર્યાવરણ વચ્ચેનું સંવર્ધક હીટ ટ્રાન્સફર નીચે પ્રમાણે સિંગલ થર્મલ કન્ડક્શન રેઝિસ્ટર સાથે મોડલ કરવામાં આવ્યું છે:
જ્યાં A એ સંપર્ક સપાટી છે અને h એ હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક છે.કોષ્ટક 232 થર્મલ સિસ્ટમ્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક લાક્ષણિક hની યાદી આપે છે.કોષ્ટક મુજબ.થર્મલ રેઝિસ્ટન્સ RH8–RH10 અને RH14–RH18 ના 2 હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક, ફિગમાં HMF અને પર્યાવરણ વચ્ચેના સંવહનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.7 ને 25 W/(m2 K) ના સ્થિર મૂલ્ય તરીકે લેવામાં આવે છે.બાકીના હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક 10 W/(m2 K) ની બરાબર સેટ છે.
આકૃતિ 2 માં દર્શાવેલ આંતરિક હીટ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયા અનુસાર, TETN કન્વર્ટરનું સંપૂર્ણ મોડેલ આકૃતિ 7 માં બતાવવામાં આવ્યું છે.
ફિગ માં બતાવ્યા પ્રમાણે.7, GMT રેખાંશ સ્પંદન 16 ગાંઠોમાં વહેંચાયેલું છે, જે લાલ બિંદુઓ દ્વારા રજૂ થાય છે.મોડેલમાં દર્શાવવામાં આવેલ તાપમાન ગાંઠો સંબંધિત ઘટકોના સરેરાશ તાપમાનને અનુરૂપ છે.એમ્બિયન્ટ તાપમાન T0, GMM સળિયા તાપમાન T1~T5, ઉત્તેજક કોઇલ તાપમાન T6, કાયમી ચુંબક તાપમાન T7 અને T8, યોક તાપમાન T9~T10, કેસ તાપમાન T11~T12 અને T14, અંદરની હવાનું તાપમાન T13 અને આઉટપુટ રોડ તાપમાન T15.વધુમાં, દરેક નોડ C1 ~ C15 દ્વારા જમીનની થર્મલ ક્ષમતા સાથે જોડાયેલ છે, જે અનુક્રમે દરેક વિસ્તારની થર્મલ ક્ષમતા દર્શાવે છે.P1~P6 એ અનુક્રમે GMM રોડ અને એક્સાઇટર કોઇલનું કુલ હીટ આઉટપુટ છે.વધુમાં, 54 થર્મલ રેઝિસ્ટન્સનો ઉપયોગ નજીકના ગાંઠો વચ્ચે હીટ ટ્રાન્સફર માટે વાહક અને સંવહન પ્રતિકાર દર્શાવવા માટે થાય છે, જેની ગણતરી અગાઉના વિભાગોમાં કરવામાં આવી હતી.કોષ્ટક 3 કન્વર્ટર સામગ્રીની વિવિધ થર્મલ લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે.
વિશ્વસનીય થર્મલ સિમ્યુલેશન કરવા માટે નુકસાનની માત્રા અને તેમના વિતરણનો ચોક્કસ અંદાજ મહત્વપૂર્ણ છે.જીએમટી દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીના નુકશાનને જીએમએમ સળિયાના ચુંબકીય નુકશાન, એક્સાઇટર કોઇલના જૌલ નુકશાન, યાંત્રિક નુકશાન અને વધારાના નુકશાનમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.ધ્યાનમાં લીધેલા વધારાના નુકસાન અને યાંત્રિક નુકસાન પ્રમાણમાં નાના છે અને તેને અવગણી શકાય છે.
એસી ઉત્તેજના કોઇલ પ્રતિકારમાં સમાવેશ થાય છે: ડીસી રેઝિસ્ટન્સ આરડીસી અને સ્કીન રેઝિસ્ટન્સ રૂ.
જ્યાં f અને N એ ઉત્તેજના પ્રવાહની આવર્તન અને વળાંકોની સંખ્યા છે.lCu અને rCu એ કોઇલની અંદર અને બહારની ત્રિજ્યા છે, કોઇલની લંબાઈ અને કોપર મેગ્નેટિક વાયરની ત્રિજ્યા તેના AWG (અમેરિકન વાયર ગેજ) નંબર દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવી છે.ρCu એ તેના કોરની પ્રતિકારકતા છે.µCu એ તેના મૂળની ચુંબકીય અભેદ્યતા છે.
ફીલ્ડ કોઇલ (સોલેનોઇડ) ની અંદરનું વાસ્તવિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર સળિયાની લંબાઈ સાથે સમાન નથી.HMM અને PM સળિયાની નીચી ચુંબકીય અભેદ્યતાને કારણે આ તફાવત ખાસ કરીને નોંધનીય છે.પરંતુ તે રેખાંશ સપ્રમાણ છે.ચુંબકીય ક્ષેત્રનું વિતરણ એચએમએમ સળિયાના ચુંબકીય નુકસાનનું વિતરણ સીધું નક્કી કરે છે.તેથી, નુકસાનના વાસ્તવિક વિતરણને પ્રતિબિંબિત કરવા માટે, આકૃતિ 8 માં બતાવેલ ત્રણ-વિભાગની લાકડી, માપન માટે લેવામાં આવે છે.
ડાયનેમિક હિસ્ટેરેસિસ લૂપને માપીને ચુંબકીય નુકશાન મેળવી શકાય છે.આકૃતિ 11 માં દર્શાવેલ પ્રાયોગિક પ્લેટફોર્મના આધારે, ત્રણ ગતિશીલ હિસ્ટેરેસિસ લૂપ્સ માપવામાં આવ્યા હતા.GMM સળિયાનું તાપમાન 50°C ની નીચે સ્થિર હોય તેવી સ્થિતિ હેઠળ, પ્રોગ્રામેબલ AC પાવર સપ્લાય (Chroma 61512) ફિલ્ડ કોઇલને ચોક્કસ શ્રેણીમાં ચલાવે છે, જેમ કે આકૃતિ 8 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા ઉત્પન્ન થતી આવર્તન પરીક્ષણ વર્તમાન અને પરિણામી ચુંબકીય પ્રવાહ ઘનતાની ગણતરી GIM સળિયા સાથે જોડાયેલ ઇન્ડક્શન કોઇલમાં પ્રેરિત વોલ્ટેજને એકીકૃત કરીને કરવામાં આવે છે.કાચો ડેટા મેમરી લોગર (MR8875-30 પ્રતિ દિવસ) પરથી ડાઉનલોડ કરવામાં આવ્યો હતો અને MATLAB સોફ્ટવેરમાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવ્યો હતો જેથી ફિગ. 9 માં બતાવેલ ડાયનેમિક હિસ્ટેરેસીસ લૂપ્સ મેળવી શકાય.
માપેલ ડાયનેમિક હિસ્ટેરેસિસ લૂપ્સ: (a) વિભાગ 1/5: Bm = 0.044735 T, (b) વિભાગ 1/5: fm = 1000 Hz, (c) વિભાગ 2/4: Bm = 0.05955 T, (d) વિભાગ 2/ 4: fm = 1000 Hz, (e) વિભાગ 3: Bm = 0.07228 T, (f) વિભાગ 3: fm = 1000 Hz.
સાહિત્ય 37 મુજબ, HMM સળિયાના એકમ વોલ્યુમ દીઠ કુલ ચુંબકીય નુકશાન Pv ની ગણતરી નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે:
જ્યાં ABH એ BH વળાંક પર ચુંબકીય ક્ષેત્રની આવર્તન fm પરનું માપન ક્ષેત્ર છે જે ઉત્તેજના વર્તમાન આવર્તન f ની બરાબર છે.
બર્ટોટી નુકશાન વિભાજન પદ્ધતિ 38 ના આધારે, જીએમએમ સળિયાના એકમ દળ Pm દીઠ ચુંબકીય નુકસાનને હિસ્ટેરેસીસ નુકશાન Ph, એડી વર્તમાન નુકશાન Pe અને વિસંગત નુકશાન Pa (13) તરીકે વ્યક્ત કરી શકાય છે:
ઈજનેરી પરિપ્રેક્ષ્યમાં 38, વિસંગત નુકસાન અને એડી વર્તમાન નુકસાનને એક શબ્દમાં જોડી શકાય છે જેને ટોટલ એડી વર્તમાન નુકશાન કહેવાય છે.આમ, નુકસાનની ગણતરી માટેનું સૂત્ર નીચે પ્રમાણે સરળ બનાવી શકાય છે:
સમીકરણમાં(13)~(14) જ્યાં Bm એ ઉત્તેજક ચુંબકીય ક્ષેત્રની ચુંબકીય ઘનતાનું કંપનવિસ્તાર છે.kh અને kc એ હિસ્ટ્રેસીસ નુકશાન પરિબળ અને કુલ એડી વર્તમાન નુકશાન પરિબળ છે.