Módulos de ligação

Família de ligações de 5 kW a 1 MW a 1,0 m de entreferro.

Três configurações com arquitectura partilhada. Todas as grandezas da tabela são simuladas.

Link family — Fig. M-01Arquitectura de relé de três bobinas: Tx, relé passivo, Rx. O relé sobe o k efectivo e baixa a tensão de tanque; a potência reactiva total não desaparece, desloca-se.

De um módulo a um sítio de 1 MW

A ligação de investigação (5 kW, 85 kHz, relé de três bobinas) é o artigo de física. O degrau seguinte é um módulo de 25 kW com tanque de classe kV e qualificação de descargas parciais (G2).

100 kW = 4 × 25 kW com partilha de corrente (simulado: k = 0,156 / 0,062, η = 98,42 %). 1 MW = 2 × 500 kW a 10 kHz, bobina panqueca Ø 3,50 m, k = 0,256, η = 98,84 % (simulado), cerca de 240 kg de cobre e 1,12 MVA em média tensão.

	Ligação de investigação	Sistema 100 kW	Sistema 1 MW
Estado	especificado	estudado	estudado
Arquitectura	relé de três bobinas	4 × 25 kWsim.	2 × 500 kWsim.
Entreferro	1,0 msim.	1,0 msim.	1,0 msim.
Frequência	85 kHzsim.	85 kHzsim.	10 kHzsim.
Bobina	Ø 1,10 m, pilha axialsim.	Ø 1,70 msim.	panqueca Ø 3,50 msim.
Acoplamento	0,117 relé / 0,037 directo	0,156 / 0,062	0,256
η bobina-a-bobina	97,18 %sim.	98,42 %sim.	98,84 %sim.
Raio zona controlada	—	3,3 msim.	6,3 msim.

A configuração de 1 MW precisa de cerca de 240 kg de condutor de cobre e de uma ligação de média tensão de 1,12 MVA — números com que um leitor industrial pode verificar a sanidade da proposta.

Setup FEM da ligação de 5 kW / 1,00 m (simulado). Graus de liberdade e tempos são da última adaptação aceite.
Solver	Física	f	Incógnita	Malha	Aceitação
Ansys Maxwell 3D	Eddy Current	85 kHz	A	tetra + prisma	M, k, R_ac, P_eddy
COMSOL AC/DC	Magnetic Fields	85 kHz	A_φ (2D-axi)	mapeada + refine	J_Litz, \|B\|, ferrite
COMSOL 3D	Magnetic Fields	85 kHz	A	tetra adaptativa	k(Δx), F_Lorentz

COMSOL |B| — Fig. FEM-01COMSOL AC/DC — |B| em corte axisimétrico. Ilustração do tipo de pós-processamento; grandezas simuladas.

COMSOL mesh — Fig. FEM-02Malha FEM (COMSOL): refinamento no cobre e no entreferro de 1,00 m.

COMSOL J Litz — Fig. FEM-03Densidade de corrente J no Litz a 85 kHz (COMSOL) — pele e proximidade.

COMSOL A_phi — Fig. FEM-04COMSOL — potencial vectorial A_φ em corte axisimétrico, 85 kHz. Simulado.

COMSOL misalignment — Fig. FEM-05COMSOL — |B| com desalinhamento lateral (~150 mm). Estudo paramétrico simulado.

COMSOL ferrite |B| — Fig. FEM-06COMSOL — |B| nas placas de ferrite (saturação). Simulado.

Ansys eddy loss — Fig. FEM-07Ansys Maxwell 3D — densidade de perdas de Foucault no cobre/ferrite. Simulado.

Ansys streamlines — Fig. FEM-08Linhas de campo no relé de três bobinas (Maxwell 3D). Simulado.

Ansys ICNIRP — Fig. FEM-09Contornos ICNIRP no plano do sítio (Maxwell). Raios 3,3 m e 6,3 m: simulados.

Ansys 3D mesh — Fig. FEM-10Ansys Maxwell 3D — malha tetraédrica adaptativa nas bobinas e no entreferro.

Ansys |B| slice — Fig. FEM-11Ansys Maxwell 3D — fatia de |B| no entreferro de 1,00 m. Simulado.

Ansys force density — Fig. FEM-12Ansys Maxwell 3D — densidade de força de Lorentz. Simulado.

Módulos de ligação

Módulos NWPT

De um módulo a um sítio de 1 MW