变压器散热方案分析
案例概括
变压器内部由于各种损耗产生大量的热量,这些热量会对变压器内部部件的使用寿命产生严重影响。精确预估变压器绕组与铁芯损耗、研究正常模态下变压器温升特性,对于大功率变压器的结构优化和散热设计至关重要。采用磁场–温度场间接耦合方法,计算变压器在电流激励下的损耗和温升特性。根据变压器实际结构建立三维模型,进行磁场仿真计算,得到铁芯损耗、高压绕组损耗、低压绕组损耗以及涡流损耗,根据损耗计算出铁芯、高压绕组损耗、低压绕组损耗以及机构件的发热量以及热流密度。最后,将变压器的损耗作为载荷导入CFD软件进行温度场仿真计算。通过对不同工况的变压器整体温度场、铁芯以及绕组的温度分布进行仿真分析,找出变压器及各组件的最热点分布及相应的温度值。
项目挑战
1.既要考虑到主流场的液体流动变压器部件众多,结构复杂,计算工作量大;
2.电磁场数据和流体场数据的无缝传递。
解决方案
1.结合变压器内部热量传递过程对变压器各个部件进行适当简化;
2.网格划分工具可用于划分高质量的网格;
3.CFD软件提供了MRF模型和湍流模型,可模拟变压器的整体模型;
4.仿真平台提供了电磁和流体的双向数据传递。
用户价值
1.同时,为设计不同用途,在设计过程中,即可通过CFD计算模拟变压器内部热量传递情况,校核变压器内部不同部件的温升,评估了变压器的散热能力,同时也为变压器的散热设计改进提供了数据基础;
2.经过建模、划分网格、求解和后处理等阶段,计算了在变压器运行过程中内部温升;
3.借助于电磁场和流体场的数据耦合,模拟结果更接近真实情况。