變壓器散熱方案分析
案例概括
變壓器內(nèi)部由于各種損耗產(chǎn)生大量的熱量,這些熱量會對變壓器內(nèi)部部件的使用壽命產(chǎn)生嚴重影響。精確預(yù)估變壓器繞組與鐵芯損耗、研究正常模態(tài)下變壓器溫升特性,對于大功率變壓器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和散熱設(shè)計至關(guān)重要。采用磁場–溫度場間接耦合方法,計算變壓器在電流激勵下的損耗和溫升特性。根據(jù)變壓器實際結(jié)構(gòu)建立三維模型,進行磁場仿真計算,得到鐵芯損耗、高壓繞組損耗、低壓繞組損耗以及渦流損耗,根據(jù)損耗計算出鐵芯、高壓繞組損耗、低壓繞組損耗以及機構(gòu)件的發(fā)熱量以及熱流密度。最后,將變壓器的損耗作為載荷導(dǎo)入CFD軟件進行溫度場仿真計算。通過對不同工況的變壓器整體溫度場、鐵芯以及繞組的溫度分布進行仿真分析,找出變壓器及各組件的最熱點分布及相應(yīng)的溫度值。
項目挑戰(zhàn)
1.既要考慮到主流場的液體流動變壓器部件眾多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,計算工作量大;
2.電磁場數(shù)據(jù)和流體場數(shù)據(jù)的無縫傳遞。
解決方案
1.結(jié)合變壓器內(nèi)部熱量傳遞過程對變壓器各個部件進行適當簡化;
2.網(wǎng)格劃分工具可用于劃分高質(zhì)量的網(wǎng)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(shù)據(jù)傳遞。
用戶價值
1.同時,為設(shè)計不同用途,在設(shè)計過程中,即可通過CFD計算模擬變壓器內(nèi)部熱量傳遞情況,校核變壓器內(nèi)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(shè)計改進提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ);
2.經(jīng)過建模、劃分網(wǎng)格、求解和后處理等階段,計算了在變壓器運行過程中內(nèi)部溫升;
3.借助于電磁場和流體場的數(shù)據(jù)耦合,模擬結(jié)果更接近真實情況。