Компьютерное моделирование тепловых процессов в однофазном трансформаторе с учетом анизотропии тепловых свойств активных элементов

Abstract

Разработаны математическая модель и компьютерная методика расчета тепловых процессов в трансформаторе с учетом анизотропии теплопроводности материалов активных элементов – магнитопровода и обмоток. Созданные вычислительные средства предусматривают моделирование двух способов охлаждения трансформатора – на основе свободной конвекции воздуха и с применением внешнего охлаждения вентилятором. Такие режимы охлаждения исследованы на примере однофазного трансформатора с магнитопроводом броневой конфигурации. Показано снижение температуры в случае принудительного охлаждения по сравнению с естественным охлаждением трансформатора. Разработанные компьютерные средства могут быть использованы при проектировании трансформаторов и для изучения различных режимов их работы.

Розроблено математичну модель і комп'ютерну методику розрахунку теплових процесів в трансформаторі з урахуванням анізотропії теплопровідності матеріалів активних елементів – магнітопроводу та обмоток. Створені обчислювальні засоби передбачають моделювання двох способів охолоджування трансформатора – на основі вільної конвекції повітря та із застосуванням зовнішнього охолоджування вентилятором. Такі режими охолодження досліджено на прикладі однофазного трансформатора з магнітопроводом броньової конфігурації. Показано зниження температури у разі примусового охолоджування в порівнянні з природним охолоджуванням трансформатора. Розроблені комп’ютерні засоби можуть бути застосовані при проектуванні трансформаторів та для вивчення різних режимів їхньої роботи.

The mathematical model and computer technique are developed to compute and study the thermal processes in a transformer taking into account the anisotropic heat conductivity of materials for active elements – magnetic core and windings. The created computing facilities provide a possibility to simulate two methods of transformer cooling – on the basis of free air convection and with the use of the external forced cooling by fan. Such two cooling conditions are investigated on the example of single-phase transformer with shell-type core. The decrease of temperature is shown in the case of forced cooling as compared to the natural cooling of the transformer. The developed computer facilities can be used for transformer design, study of different regimes and monitoring of transformer operation.