[논문]F.E.M.을 이용한 단상 변압기의 전자력 해석

이현진; 허창수; 정중일; 조한구; 박영두

F.E.M.을 이용한 단상 변압기의 전자력 해석
The analysis of the single transformer by using F.E.M 원문보기

이현진 (인하대학교) , 허창수 (인하대학교) , 정중일 (한국전기연구소) , 조한구 (한국전기연구소) , 박영두 (동미전기공업(주))

The single transformer appeared the electro-magnetic force must be constructed to support it. it must construct the single transformer to supporting the electro-magnetic force appeared by the cut-off current. the problem is that the electro-magnetic occurs the modification of the single transformer and an serious accident. In the case of the molding-transformer, the part of the molding cast used in the construction occurs the crack, because of the strong force. therefore, in this paper, the molding material used in the molding-transformer is settled by comparing the results from commercial soft ware of F.E.M and a out-equipment circuit.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이때, 변압기 내부 코일에 단락 전류가흐르게 되면, 코일간에 최대 힘이 발생하게된다. 본논문은#50〔kVA〕몰드변압기를제작하기 위하여, 설계와 동시에 단락전류가발생함에 따른 전자력을 계산하여 이 힘이변압기에 작용했을 때 코일사이에 있는 몰딩수지가 힘을 견딜수 있는 기계적 강도를 가지고 있는지를 F.E.M.방법을 통해 알아보았다. 단락 전류에 의한 전자력에 의해 절연을 담당하고 있는 epoxy수지가 힘을 견디지못하면 사고로 이어지므로 절연부를 맏고 있는 에폭시 수지는 1차 코일과 2차 코일에서발생한 힘을 견뎌야 한다.

가설 설정

실험 제작된 변압기의 기본 재질의 사양을표 1에서 나타내었다. core은 포항제철의 PN-30 계열의 B-H Curve를 근사화하여 입 력 하였으며 포화자속밀 도는 1.5 [Wb/m2], 초기 선형 비투자율은 1500으로 가정하였다

제안 방법

외철형인 변압기의 해석을 평면 F.E.M.으 로 해석하기위해 변압기의 반 즉, 그림 1에 서 결정한 해석 영역을 토대로 F.E.M.해석 을 하였다
해석 프로그램으로는 FLUX2D를 사용하였고, 결과치를 산출하는데 있어서는, 각 부분에 작용하는 힘을 개별로 산출하여 이를 토대로 각 부분에미치는 힘을 벡터 합으로 결과를 도출하였다. 이 힘을 에폭시 수지의 기계적 강도와비교 하였다. 에폭시 수지의 특성표는 일반적으로 사용되는 에폭시 몰드 수지의 배합종류와 일반 에폭시 수지의 물성 값을 토대로 작성한 것이다.

대상 데이터

F.E.M.해석 영역으로는 그림1에서 철심과 1.2차 코일 그리고 공기 덕트로 구성된 영 역을 선택하였다. 몰드 변압기의 단면 전체 를 해석하는 방법도 있다.

데이터처리

단락 전류에 의한 전자력에 의해 절연을 담당하고 있는 epoxy수지가 힘을 견디지못하면 사고로 이어지므로 절연부를 맏고 있는 에폭시 수지는 1차 코일과 2차 코일에서발생한 힘을 견뎌야 한다. 해석 프로그램으로는 FLUX2D를 사용하였고, 결과치를 산출하는데 있어서는, 각 부분에 작용하는 힘을 개별로 산출하여 이를 토대로 각 부분에미치는 힘을 벡터 합으로 결과를 도출하였다. 이 힘을 에폭시 수지의 기계적 강도와비교 하였다.

성능/효과

결과적으로, F.E.M.을 통해 분석한 그림 5, 6, 7에서 얻어낸 정전 응력 값을 벡터합으로 계산하여 결과를 산출할 수 있었다.
결과적으로, 단상, 50〔kVA〕몰드변압기에서는 몰딩 수지의 기계적 강도가 단락 전류에 의한 코일간에 작용하는 응력을 견딜 수있었다. 이 결과를 토대로.

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