Modelling of therrmal processes in an electrical transformer dipped into polymerised resin

• Autorzy: Smołka J. , Nowak A. , Wróbel L. , Sobczyk J.
• Konferencja: Problemy Badawcze Energetyki Cieplnej (5; 2001, Warszawa, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper discusses a mathematical model of the heat dissipation processes in an electrical transformer dipped into polymerised resin. In order to obtain all required data to build this model and to be able then to verify it, the numbe5r of electrical and thermal operational measurements have been performed. Operational quantities of this transformer were experimentally measured in order to be verified in a simulation of the transformer`s normal operation. During the experiments, the transformer was cooled using both natural convection (in ambient air) and forced convection (a water cooling system attached to the bottom wall). As the result, analysis of the transformer without water cooling system (Model 1) and with water cooling system (Model 2) in both steady and unsteady-state, were carried out. To build the mathematical model a commercial CFD package, known as Fluent, was used. This software solves energy equations for both, solids and fluids, as well as momentum and continuity equations for fluids. Both models are three-dimensional, but due to two planes of symmetry, only one quarter of the transformer without water cooling system was considered. Presented results generally confirm satisfactory agreement of numerical calculations with experiments. Because of much higher complexity of the Models 2 and 3, resulting from numerical discretization of the cooler, in these cases agreement of measurements with numerical computations is not that impressive but still fairly good.

PL

W pracy przeanalizowano proces wymiany ciepła w transformatorze elektrycznym zalanym żywicą i zbudowano jego model matematyczny. Celem uzyskania danych do budowy tego modelu, a także w celu jego późniejszej weryfikacji, wykonano szereg pomiarów parametrów elektrycznych transformatora oraz pola temperatury w wybranych punktach na powierzchni uzwojeń transformatora po zalaniu go żywicą. Podczas tych badań, transformator był chłodzony, zarówno w warunkach konwekcji swobodnej (w powietrzu atmosferycznym) jak i konwekcji wymuszonej (wodny układ chłodzenia przyłączony do dna obudowy transformatora). W konsekwencji, wykonana analiza dotyczy dwóch modeli: modelu bez chłodzenia wodnego oraz modelu z układem chłodzenia, w stanie ustalonym i nieustalonym. Do budowy modelu wykorzystano komercyjny pakiet komputerowy Fluent. Oprogramowanie, będąc typowym oprogramowanie typu CFD, pozwala na rozwiązanie układu równań zawierających równanie energii (dla ciał stałych i płynów) wraz z równaniem ciągłości i równaniem Naviera-Stokesa dla płynów. Oba analizowane modele są modelami trójwymiarowymi, przy czym dla modelu bez wodnego układu chłodzenia, rozważano jedynie ćwiartkę transformatora (ze względu na symetrię). Uzyskane rezultaty potwierdzają generalnie zadawalającą zgodność modelu matematycznego z badaniami eksperymentalnymi. Ze względu na znaczne wiekssze skomplikowanie drugiego modelu, wynikające z podziału numerycznego chłodnicy, zgodność wyników pomiarów z rezultatami obliczeń jest w tym wypadku nieco gorsza.

Słowa kluczowe

PL

transformator elektryczny; modele obliczeniowe; wymiana ciepła

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika
• Rocznik: 2001
• Tom: z. 190
• Strony: 261--270
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Smołka J.

autor

Nowak A.

autor

Wróbel L.

autor

Sobczyk J.

• Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej Gliwice