DOI: 10.1051/jp3:1993144
J. Phys. III France 3 (1993) 495-507

Détermination en tridimensionnel des pertes par courant de Foucault dans la cuve d'un transformateur

Christophe Guérin¹, Gérard Tanneau¹, Gérard Meunier² and Ioannis Sakellaris<sup>2

1</sup>  Electricité De France (EDF), Direction des Etudes et Recherches, Service Matériel Electrique, 1 Avenue du Général de Gaulle, 92141 Clamart Cedex, France
²  Laboratoire d'Electrotechnique de Grenoble (LEG) U.R.A. CNRS 355, ENSIEG - B.P. 46, 38402 Saint Martin d'Hères Cedex, France

(Reçu le 17 mars 1992, révisé le 2 novembre 1992, accepté le 5 novembre 1992)

Abstract
This paper deals with 3D electromagnetic modelling of a transformer so as to evaluate eddy current losses in the tank. In this purpose, several numerical methods have been used with two 3D softwares, FLUX3D (LEG) and TRIFOU (EDF). These methods use either nodal finite elements with the magnetic vector potential (FLUX3D), or the edge finite elements with the magnetic field as the state variable (TRIFOU). Classical volume elements and several special elements have been used : shell elements with the magnetic vector potential for the modelling of thin conducting regions, and surface elements for conducting regions with a small skin depth. The results given by these methods with several characteristics of the tank and magnetic core have been compared and their validity domain has been verified. The shell elements suit well when the skin depth is larger than the tank thickness, whereas in the opposite case, the surface elements for thin skin depth regions are well adapted.

Résumé
Nous présentons la modélisation tridimensionnelle d'un transformateur pour la détermination des pertes par courants de Foucault dans sa cuve. Pour cela, plusieurs méthodes numériques ont été utilisées à l'aide de deux codes de calcul tridimensionnels : FLUX3D (LEG) et TRIFOU (EDF). Ces méthodes utilisent soit les éléments finis nodaux avec le potentiel vecteur magnétique (FLUX3D), soit les éléments finis d'arête avec le champ magnétique comme variable d'état (TRIFOU). Outre l'utilisation des éléments volumiques, nous avons employé des éléments surfaciques de type coque en potentiel vecteur magnétique pour la modélisation de regions conductrices minces, ainsi que des éléments surfaciques pour les régions conductrices présentant une faible épaisseur de peau. Les résultats obtenus avec ces méthodes pour différentes caractéristiques du matériau de la cuve et du circuit magnétique ont permis de vérifier leur domaine de validité. Les éléments de type coque conviennent lorsque l'épaisseur de peau est largement plus grande que l'épaisseur de la cuve, alors que dans le cas contraire, ce sont les éléments surfaciques pour les régions à faible profondeur de pénétration qui sont le mieux adaptés.

© Les Editions de Physique 1993