Моделирование температуры обмотки тягового трансформатора
Группа исследователей из Китая разработала и опробовала модель расчёта температуры наиболее нагретой точки обмотки тягового трансформатора. Статья авторов была опубликована в издании IEEE Access в феврале 2021 года.
При моделировании исследователи использовали теоретическое описание процессов генерации тепла в условиях неизменной номинальной нагрузки и в условиях ступенчатого роста нагрузки и процесса рассеяния тепла. Граничные условия для уравнений модели определялись условиями окружающей среды (температурой и скоростью ветра) и тепловым потоком охлаждения. Модель выполнялась при помощи метода конечных элементов и включала в себя первичную и вторичную обмотки, магнитопровод и окружающий воздушный объём.
Результаты моделирования в условиях неизменной номинальной нагрузки показаны ниже.
Распределения температур по высоте обмоток показано ниже.
Из распределений видно, что наиболее нагретая точка обмотки находится на 72% высоты обмотки НН и на 70% обмотки ВН.
При скачкообразном изменении нагрузки форма распределения температуры по высоте обмотки была похожей. Наиболее нагретая точка обмотки находилась на 70% высоты обмотки. Пример распределения температур при скачкообразном изменении нагрузки показан ниже.
Значение температуры наиболее нагретой точки и скорость её изменения зависили от итоговой нагрузки трансформатора как показано ниже.
Для проверки результатов моделирования исследователи выполнили лабораторное испытание трансформатора на нагрев. Полученные в результате распределения температур отклонялись не более чем на 6% от результатов моделирования.
Исследователи затем выполнили формульное описание полученных зависимостей при помощи степенной аппроксимации. Используя формульные описания, исследователи разработали рекомендации по эксплуатации трансформаторов такого типа, учитывающие отраслевые нормы Китая.
Больше новостей и аналитики из мира онлайн-диагностики электрооборудования читайте на нашем Телеграм-канале "ЗВЕЗДА"