變壓器散熱方案分析
案例概括
變壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)內部(bu)由于(yu)各種(zhong)損(sun)耗(hao)產生(sheng)(sheng)大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)熱量(liang)(liang),這(zhe)些熱量(liang)(liang)會(hui)對變壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)內部(bu)部(bu)件(jian)的(de)(de)使用(yong)壽命產生(sheng)(sheng)嚴重(zhong)影響(xiang)。精確預估變壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)繞(rao)組(zu)與(yu)鐵芯損(sun)耗(hao)、研究正常模態下變壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)溫升特性(xing),對于(yu)大(da)功率變壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)的(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)優化和散熱設計至關重(zhong)要(yao)。采用(yong)磁(ci)場(chang)(chang)–溫度(du)場(chang)(chang)間接耦合方法,計算變壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)在電流激勵(li)下的(de)(de)損(sun)耗(hao)和溫升特性(xing)。根據變壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)實際結(jie)構(gou)(gou)建立三維模型,進(jin)(jin)行磁(ci)場(chang)(chang)仿(fang)(fang)真計算,得到鐵芯損(sun)耗(hao)、高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)繞(rao)組(zu)損(sun)耗(hao)、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)繞(rao)組(zu)損(sun)耗(hao)以(yi)及渦(wo)流損(sun)耗(hao),根據損(sun)耗(hao)計算出(chu)鐵芯、高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)繞(rao)組(zu)損(sun)耗(hao)、低壓(ya)(ya)(ya)(ya)繞(rao)組(zu)損(sun)耗(hao)以(yi)及機構(gou)(gou)件(jian)的(de)(de)發熱量(liang)(liang)以(yi)及熱流密度(du)。最后,將變壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)的(de)(de)損(sun)耗(hao)作為(wei)載荷導入(ru)CFD軟(ruan)件(jian)進(jin)(jin)行溫度(du)場(chang)(chang)仿(fang)(fang)真計算。通(tong)過(guo)對不同工況的(de)(de)變壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)整體溫度(du)場(chang)(chang)、鐵芯以(yi)及繞(rao)組(zu)的(de)(de)溫度(du)分(fen)布進(jin)(jin)行仿(fang)(fang)真分(fen)析,找出(chu)變壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)及各組(zu)件(jian)的(de)(de)最熱點分(fen)布及相應的(de)(de)溫度(du)值。
項目挑戰
1.既要考慮到主流場的液體流動變壓器部件眾多,結構復雜,計算工作量大;
2.電磁場數據和流體場數據的無縫傳遞。
解決方案
1.結合變壓器內部熱量傳遞過程對變壓器各個部件進行適當簡化;
2.網格劃分工具可用于劃分高質量的網格;
3.CFD軟件提供了MRF模型和湍流模型,可模擬變壓器的整體模型;
4.仿真平臺提供了電磁和流體的雙向數據傳遞。
用戶價值
1.同時,為設計不同用途,在設計過程中,即可通過CFD計算模擬變壓器內部熱量傳遞情況,校核變壓器內部不同部件的溫升,評估了變壓器的散熱能力,同時也為變壓器的散熱設計改進提供了數據基礎;
2.經過建模、劃分網格、求解和后處理等階段,計算了在變壓器運行過程中內部溫升;
3.借助于電磁場和流體場的數據耦合,模擬結果更接近真實情況。