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Integrative cae-tools for optimized development of welding power supplies with high power density

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Conception optimisée des composants magnétiques

Les responsables des entreprises et des installations du secteur électrique ont toujours été à la recherche de technologies susceptibles de réduire les frais de fonctionnement et de consommation énergétique. Afin d'atteindre ces objectifs, les responsables de ce projet initié par la CE se sont concentrés sur le développement de blocs d'alimentation de soudage optimisés et ont créé des modèles thermiques compacts pour les composants magnétiques. Ceci peut grandement favoriser la conception de circuits de contrôle et d'alimentation, en fournissant une fiabilité accrue et la puissance nécessaire à la réalisation d'applications économiques.

Technologies industrielles

Le soudage est employé pour joindre de façon permanente deux ou plusieurs pièces de métal entre elles. Il implique la fonte du matériau de base. Pour cette raison, diverses sources de chaleur, comme le gaz, les arcs électriques ou les rayons laser sont utilisés, chacun d'entre eux nécessitant une alimentation de haute puissance fiable et contrôlable. Afin de réaliser d'importantes économies d'énergie, les industries se sont efforcées d'améliorer l'efficacité des blocs d'alimentation utilisés lors des procédures de soudage. Les responsables de ce projet avaient pour objectif d'assister les ingénieurs de conception durant tout le processus de développement des blocs, afin d'optimiser les performances et la fiabilité des produits de soudage. Par conséquent, ce projet a donné lieu à un nouvel ensemble de modèles thermiques modernes permettant d'améliorer la procédure de conception des composants magnétiques à employer dans les blocs d'alimentation. Ces composants modernisés devraient contrebalancer les effets haute fréquence qui se produisent durant les processus de soudure qui utilisent plus efficacement l'énergie. En particulier, les responsables du projet sont parvenus à développer des modèles thermiques compacts susceptibles de réduire de manière significative la taille et le poids des unités. Basés sur des calculs mathématiques, ces modèles compacts ont été paramétrés avec précision selon les propriétés géométriques et thermiques des matériaux utilisés. Par ailleurs, les modèles compacts ont été paramétrés en rapport avec la convection du transfert thermique au travers des composants, en fonction de propriétés d'écoulement comme la vélocité, la viscosité et la densité. Deux modèles ont été produits qui peuvent être utilisés comme réseaux thermiques résistifs dans les simulateurs électriques, comme le dispositif Simplorer, utilisé pour les besoins de ce projet. Le premier se compose de deux noeuds thermiques et de trois résistances thermiques, alors que le second se compose de quatre modèles secondaires dotés de deux à huit noeuds thermiques et de plusieurs résistances thermiques. Disponibles dans des formes et des types d'enroulement divers, les modèles peuvent donner lieu à des économies importantes en termes de coût, de temps et d'efforts durant la conception de composants magnétiques pour les blocs d'alimentation de soudage.

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