[논문]유한요소법을 이용한 체적저항과 접촉저항 발열 해석

유한요소법을 이용한 체적저항과 접촉저항 발열 해석
Volume and Contact Resistance Heat Analysis using Finite Element Method 원문보기

정용호 (전남대 기계공학과) , 최성원 (전남대 기계공학과) , 김성훈 (남부대 산학협력단) , 이경원 (남부대 산학협력단) , 윤희석 (전남대 기계시스템공학부) , 최정욱 (케이유엠(주)) , 김성웅 (케이유엠(주))

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해석적 접근을 위해서는 발열해석에 대한 모델 정립이 우선 필요하다. 따라서 본 연구의 목적은 발열해석을 위한 해석적 모델을 정립하는데 있다.
전장 부품 및 소자의 전기저항 발열해석 기법을 정립하기 위해 본 연구를 수행하였다. 체적 저항 발열 특성에 대해서는 유한요소 해석 결과와 이론치를 비교하여 신뢰성을 확인 하였으며, 접촉저항 발열 특성은 대류 열전달과 전선의 전기저항 발열, 접촉저항 발열을 고려한 해석모델을 구성하고 실험결과와 비교하여 해석 기법의 신뢰성을 확인하였다.

5와 같이 실험장치를 만들어 실험을 수행 하였다. 인가전압은 13V, 인가전류는 1A, 5A, 10A, 15A, 20A, 30A를 적용하였다.
접촉저항 유한요소 해석을 실험과 동일한 조건으로 수행하였으며, 이때 실험에서 구한 접촉저항 값을 적용하였다. Fig.
전장 부품 및 소자의 전기저항 발열해석 기법을 정립하기 위해 본 연구를 수행하였다. 체적 저항 발열 특성에 대해서는 유한요소 해석 결과와 이론치를 비교하여 신뢰성을 확인 하였으며, 접촉저항 발열 특성은 대류 열전달과 전선의 전기저항 발열, 접촉저항 발열을 고려한 해석모델을 구성하고 실험결과와 비교하여 해석 기법의 신뢰성을 확인하였다.
2는 전류량에 따른 체적저항 발열 온도를 측정하기 위한 실험의 개념도를 나타낸 것으로 발열 온도는 중앙에서 열전대를 이용하여 측정하였다. 체적면의 끝단에 전류를 직접 인가하였고, 전선이 포함된 경우는 전선의 끝단에 전류를 인가하여 발열 온도를 측정하였다. 실험 시편은 MAX251C를 사용하였다.

3을 보면, 실험과 유한요소 해석결과에서 큰 온도 차이를 보이는데 이는 대류 열전달과 전선의 전도 및 방열효과를 고려하지 않았기 때문으로 판단된다. 따라서 등가 저항법을 이용한 전선의 전기저항 발열특성 해석 기법[1]을 적용하여 전선의 발열 및 방열 조건을 포함한 해석을 수행하였다.

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