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제안 방법
- 온도상승을 일으키는 열원으로는 변압기의 부하손실인 동손과 무부하 손실인 철손이 있다. 권선에서 발생되는 동손은 고압측 권선과 저압측 권선의 손실로 나눌 수 있으며 유한요소법을 이용한 전자계해석으로 각각의 권선에 발생하는 손실과 철심에서의 자속밀도를 해석하였다. 철심 내부에 교번자속이 지나가게 되면 와전류손실과 히스테리시스손실이 발생하게 되는데 철심 내에서 발생하는 손실은 스타인메츠의 실험식인 식 (10)에 의해 단위무게당 손실을 산정할 수 있다.
- 본 논문에서는 전력용변압기의 온도분포를 해석하기 위해 열전달 해석법을 수행하였으며, 이를 위해 열전달 지배 방정식을 정식화 하였으며, 해석 시간의 단축을 위해 전력용변압기의 형상을 단순화하여 모델링 하였다. 온도상승을 일으키는 열원인 전력손실은 유한요소법을 이용한 전자계해석을 통해 산정하였으며, 계산된 손실은 열전달 해석을 위한 열원으로 사용되어 변압기의 권선과 철심에서의 온도분포 해석에 이용하였다.
- 본 논문에서는 전력용변압기의 온도분포를 해석하기 위해 유한요소법을 이용한 전자계해석과 스타인메츠의 실험식을 이용해 권선과 철심에서의 전력손실을 해석하였다. 이렇게 얻어진 전력손실은 열전달 해석의 입력값인 열원으로 사용되며 전자계-열계 결합 방정식을 통해 온도분포를 해석하였다.
- 본 논문에서는 전력용변압기의 온도분포를 해석하기 위해 열전달 해석법을 수행하였으며, 이를 위해 열전달 지배 방정식을 정식화 하였으며, 해석 시간의 단축을 위해 전력용변압기의 형상을 단순화하여 모델링 하였다. 온도상승을 일으키는 열원인 전력손실은 유한요소법을 이용한 전자계해석을 통해 산정하였으며, 계산된 손실은 열전달 해석을 위한 열원으로 사용되어 변압기의 권선과 철심에서의 온도분포 해석에 이용하였다.
- 변압기는 매우 복잡한 구조를 가지고 있어 모델링하기 어려우며 요소 분할에 있어서도 어려움을 가진다. 이러한 문제점을 고려하여 계산시간을 줄이며 해의 수렴성을 높이기 위해 각종 지지물과 절연물을 생략하여 변압기의 형상을 단순화시켰다. 본 논문의 대상 변압기 모델의 사양은 그림 1과 표 1에서 나타내고 있다.
- 온도분포를 해석하기 위해서는 각각의 경계면에 적절한 경계조건을 부여해 주어야한다. 전력용변압기의 온도분포를 해석하기 위해 온도에 대한 열전달계수를 산정해 경계면의 경계조건으로 적용하였다. 이러한 열전달계수를 산정하기 위해서는 먼저 자계해석을 통해 전력손실을 구해야 한다.
대상 데이터
- 변압기의 구조는 단상 내철형 변압기이며 고압측 권선과 저압측 권선 그리고 철심으로 구성되어 있다. 권선과 철심에서 발생되는 열을 순환시키기 위해 냉각 매질인 광유를 사용하였다.
이론/모형
- 본 논문에서는 전력용변압기의 온도분포를 해석하기 위해 유한요소법을 이용한 전자계해석과 스타인메츠의 실험식을 이용해 권선과 철심에서의 전력손실을 해석하였다. 이렇게 얻어진 전력손실은 열전달 해석의 입력값인 열원으로 사용되며 전자계-열계 결합 방정식을 통해 온도분포를 해석하였다. 이를 통해 전력용변압기의 권선과 철심에서의 온도분포를 예측하여 높은 온도분포를 가지는 부분에 알맞은 절연물의 선택하여 열화를 감소시킬 수 있다.
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