การสร้างแบบจำลองสนามแม่เหล็กของแหนบรับไฟแบบแขนเดียวในระบบส่งกำลังไฟฟ้าเหนือศีรษะ 25 kV สำหรับรถไฟฟ้าโดยใช้วิธีไฟไนท์อิลิเมนท์แบบ 3 มิติ
คำสำคัญ:
ไฟไนท์อิลิเมนท์, แพนโทกราฟ, สนามแม่เหล็กบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้นำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของสนามแม่เหล็กของแหนบรับไฟแบบแขนด้านบนแขนเดียวในระบบส่งจ่ายไฟฟ้าเหนือศีรษะ 25 กิโลโวลต์ สำหรับรถไฟ ซึ่งแสดงในรูปของสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยอันดับสอง การจำลองผลด้วยคอมพิวเตอร์ได้ประยุกต์ใช้วิธีไฟไนท์อิลิเมนท์แบบ 3 มิติ ที่พัฒนาขึ้นด้วยโปรแกรม MATLAB เพื่อให้ผลลัพธ์กราฟิกวิเคราะห์การแพร่กระจายของสนามแม่เหล็กบริเวณโดยรอบของแหนบรับไฟที่อยู่ในสถานะ Steady State ดังนั้นงานวิจัยได้จำลองการแพร่กระจายของสนามแม่เหล็กในโครงสร้างแหนบรับไฟแบบแขนด้านบนแขนเดียวได้วิเคราะห์การกระจายตัวของสนามแม่เหล็กของแหนบรับไฟที่มีหน้าสัมผัสเป็นวัสดุแกรไฟต์ และหน้าสัมผัสเป็นวัสดุทองเหลือง ซึ่งค่าสนามแม่เหล็กที่กระจายตัวภายใต้สายส่งตัวนำบริเวณกึ่งกลางของสายจะส่งผลกระทบต่อแหนบรับไฟมากที่สุด คือ 5.9840 ไมโครเทสลา, 5.7515 ไมโครเทสลา ตามลำดับ ค่าเฉลี่ยทั้งแหนบรับไฟอยู่ที่ 0.0559 ไมโครเทสลา, 0.0501 ไมโครเทสลา ตามลำดับ สังเกตได้ว่าค่าเฉลี่ยและค่าสูงสุดของสนามแม่เหล็กของหน้าสัมผัสที่ทำมาจากวัสดุแกรไฟต์มีการกระจายตัวเฉลี่ยสูงกว่าหน้าสัมผัสที่ทำมาจากวัสดุทองเหลืองแต่ยังมีค่าที่ใกล้เคียงกัน ดังนั้นวัสดุแกรไฟต์และทองเหลืองมีคุณสมบัติที่สามารถนำมาทดแทนในการทำหน้าสัมผัสของแหนบรับไฟได้
References
Eric Bonneton, (1994). Pantograph Project, University: McGill Research Centre for Intelligent Machines McGill.
S. Fray, (2012). Railway Electrifi-cation Systems & Engineering. Delhi: White Word Publications. http://site.ebrary.com/ id/10501851.
ธนัดชัย กุลวรวานิชพงษ์, (2018). Railway Electrification SUT 1st EDITION, (พิมพ์ครั้งที่ 3), มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี.
J. Wu, (2018). Pantograph and Contact Line System, Academic Press, China.
C. C. Maier, A. Schirrer, M. Kozek, (2018). Real-time capable nonlinear pantograph models using local model networks in state-space configuration, Mechatronics, vol.50, no. 11, pp. 292-304.
A. Schirrer, G. Aschauer, E. Talic, M. Kozek, S. Jakubek, (2017). Catenary emulation for hardware-in-the-loop pantograph testing with a model predictive energy-conserving control algorithm, Mechatronics, vol.41, pp. 17-28.
S. Tupsie, A. Isaramongkolrak, and P. Pao-la-or, (2009). Analysis of Electromagnetic Field Effects Using FEM for Transmission Lines Transposition, The World Academy of Science Engineering and Technology, Tokyo, Japan, vol. 3, no. 5, pp. 870-874.
A. Bunmat and P. Pao-la-or, (2015). Analysis of magnetic field effects operators working a power transmission line using 3-D finite element method, 2015 18th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), Pattaya, Thailand, pp. 1187-1191.
P. Saikham, P. Pao-La-Or, T. Yuangkaew, and A. Bunmat, (2023). Electromagnetic Field Simulation of Pantograph for Electric Train Using 3D Finite Element Method, 2023 International Electrical Engineering Congress (iEECON), Krabi, Thailand, pp. 68-71.
M. V. K. Chari and S. J. Salon, (2000). Numerical methods in electromagnetism, Academic Press, USA.
Jr. W. H. Hayt and J.A. Buck, (2006). Engineering Electromagnetics (7th edition), McGraw-Hill, Singapore.
S. Hadi, (1999). Power System Analysis, Senior Consulting Edition (3rd ed.), New York: Mc-Graw Hill.
R. Lerch, (1990). Simulation of piezoelectric devices by two and three dimension finite element, IEEE Transactions on Ultrasonics, 37 (2): 233-247.
M. Ibrahim and A. Abd-Elhady, (2017), Calculation of Electric Field and Partial Discharge Activity Reduction for Covered Conductor/High Voltage Insulator Systems, Electric Power Systems Research, vol. 144, pp. 72-80.
Y. Fan, H. Li, and S. Yang, (2018). Simulation Study on Electric Field Intensity above Train Roof, Advances in Materials, Machinery, Electronics II AIP Conf. Proc. vol. 1955, pp. 040066-1 – 040066-6.
P. Pao-la-or, and A. Bunmat, (2019). Shielding of Magnetic Field Effects on Operators Working a Power Transmission Lines Using 3-D FEM, International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, vol. 8, no. 5, pp. 779-785.
International Commission of Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP), (1998). Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric, Magnetic and Electromagnetic Fields (up to 300 GHz), Health Phys, vol. 74, no. 4, pp. 494-522.
T. Zhao, W. Teng, H. Hao, P. Sun, and Y. Liu, (2019). Simulation Research on Electromagnetic Shielding Characteristics of Carbon Fiber Car Body for Railway Vehicles, 8th International Congress of Information and Communication Technology (ICICT), vol. 154, pp. 537–542.
S. D. Pawar, , P. Murugavel, and D. M. Lal (2009). Effect of relative humidity and sea level pressure on electrical conductivity of air over Indian Ocean, Journal of geophysical research, vol. 114, D02205.
A. Uygun and J. I. Velasco (2012). Electrical Conductivity Modeling of Polypropylene Composites Filled with Carbon Black and Acetylene Black, International Scholarly Research Network ISRN Polymer Science.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
หมวดหมู่
License
Copyright (c) 2023 วารสารวิศวกรรมศาสตร์และการวิจัยเชิงนวัตกรรม
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
