شبیه سازی و تحلیل پارامتریک مسیر خنک کاری زیگزاگ در سیم پیچ های ترانسفورماتور دیسکی به منظور بررسی پارامترهای طراحی موثر بر شرایط خنک کاری

پدیده انتقال حرارت، تعیین موقعیت و دمای نقطه داغ در سیم پیچ های ترانسفورماتور، در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این اقبال ناشی از تاثیرات قابل ملاحظه این امور بر استقامت، قابلیت اطمینان و بازده عملکرد ترانسفورماتورها است. هدف اصلی در این مقاله، توسعه یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی با دقت مناسب و حجم محاسباتی متعادل برای انجام مطالعات پارامتری و به دست آوردن معیارهایی برای طراحی سیم پیچ های دیسکی با مسیر خنک کاری زیگزاگ بوده است. این دیسک ها از سیم های مسی و عایق کاغذی که به دور آنها پیچیده شده، ساخته شده اند. درنظرگرفتن این ناهمگنی، به صورت تفکیک نواحی حل برای به وجودآمدن تعداد نواحی بسیار زیاد با اندازه بسیار کوچک، توسعه مدل و به خصوص شبکه را دشوار می سازد و همچنین هزینه محاسباتی بالایی ایجاد می کند. در این مقاله با استفاده از توابع تعریف خواص روشی ارایه شده است که بدون تفکیک نواحی حل، ناهمگنی دیسک ها به لحاظ جنس و وابستگی خواص ترموفیزیک همچون هدایت حرارتی و لزجت به دما لحاظ شده است. نتایج نشان می دهد که با استفاده از این روش علاوه بر اینکه زمان توسعه مدل و زمان تحلیل، کاهش چشمگیری داشته، دقت تحلیل نیز در حد قابل قبولی بوده و انحراف قابل توجهی در نتایج دیده نشده است. در ادامه نیز با استفاده از قابلیت محیط نرم افزار Ansys WorKbench در تحلیل پارامتری، تاثیر پارامترهای مختلف هندسی و عملکردی بر شرایط خنک کاری ترانسفورماتور بررسی شده و در نهایت پیشنهاداتی برای طراحی این مدل از ترانسفورماتورها ارایه شده است.

کلیدواژه ها:

Transformer ، Hotspot Temperature ، Zigzag Cooling Path ، ترانسفورماتور ، دمای نقطه داغ ، مسیر خنک کاری زیگزاگ