Txertxoko transformatorrentzako Termika Kudeaketa Diseinua
Erabiliaren funtzionamenduan, kaxetan osatutako transformatorrek oinarriko kalore-erlazionatutako arazoak suertatzen dituzte:
Kalorerako optimizazioa lortzeko, lan honetan elementu finituen analisia erabiltzen da 3D transformatorio-modeloa eraikitzeko. Tenperatura-kamposaren banaketak kartografiaz, kalorerako puntu hegainak identifikatzen dira eta saihestu sistema diseinua hobetzen da.
1. Tenperatura-kamposaren oinarrizko kontzeptuak
Tenperatura-kampos bat espazio-denboroko aldaketak deskribatzen ditu, kaloreren sortzea, transferentzia eta banaketa estu egiten ditu. Kaxetan osatutako transformatoriarentzat, kalorea hasierako nucleu eta bornatik dator. Funtzionamenduko egoera/denbora kaloreren patroiak aldatzen ditu, eta multimedioen arteko elkarrekintza (nucleu, bornak, isolamendua) tenperatura-banaket desberdinak sortzen ditu.
Kaloreren transferentzia kanpo konduktiboki (dominantea, kaloreren mugimendua bornatu/nucleutik isolamendu-resina eta azpimarratik) eta konvekzio bidez gertatzen da. Konduktibotasun intensitatea tenperatura-gradientekin lotuta dago—kalorea zati kalorrekoetik zati askoz errazagorako resinara mugitzen da, eta ondoren barratik kanpo airetara disipatzen da. Kaloreren fluxuaren kalkulua hurrengo formula bezala egin daiteke:
Formula honetan: q kaloreren fluxu-dentsitatea adierazten du;λ tenperatura-iragera adierazten du; ∂t/∂x tenperatura-gradientea, distantziarekin aldatzen den tenperaturaren neurria;n kaloreren bihurtze-koefizientea. Posizio desberdinetan tenperatura-desberdintasunak badira, kalorea nagusiki zirkulatzen da tenperatura-balantzea lortzeko, eta hau da kaloreren konvekzioa. Kaxetan osatutako transformatorio baten funtzionamenduan, zati desberdinetan sortutako kalorea airearekin kontaktuan izango da eta horietan transferituko da, inguruko gasen tenperatura aldatzen duena. Prozesu honetan, kaloreren transferentzia kaloreren konvekzio bidez egingo da, hurrengo formula bezala adieraz daitekeela:
Formula honetan, h konvekzio-iragera-koefizientea da, tf flujoaren tenperatura adierazten du, eta tw objektuaren gaineko tenperatura. Objektu baten tenperatura absolutua baino handiagoa bada, kaloreren erradiazioa sortuko da, zerbitzuan kaloreren erradiazioa deritzon. Aldagai besteak berdin geratzen direnean, objektuen artean sortutako erradiazio-kopurua tenperatura altueren arabera aldatzen da (tenperatura jarraitu gehitzen doanean). Kaxetan osatutako transformatorio baten funtzionamenduan, erresina ez datorrik erradiazio termikoarekin kontaktuan, transformatorioaren tenperatura estabilizatzen denean, bere erradiazio-termiko funtzioak kaloreren disipazioa lortuko du, eta prozesu hau hurrengo formula bezala adieraz daiteke:
Formula honetan, S erradiazio-gainazkoa adierazten du, T objektuaren tenperatura termodinamikoa, eta σ erradiazio-konstantea. Kaxetan osatutako transformatorioen kalorerako sistemaren diseinuan, elementu finituen analisiaren (EFA) metodoa erabiltzen da primarioz tenperatura-balantze ekuazioak ezartzea. Kalkulu horien bidez, objektuaren puntu bakoitzeko tenperatura ezagutzeko modu praktikoa da, praktikan lortzeko zaila diren tenperatura-puntuak neurtzeko, puntu hegain optimalak identifikatzeko, eta ondoren koppel-analisi egiteko. EFAren bitartez tenperatura-kamposa deskonposatzeko oinarrizko printzipioak hauek dira:
Hiru dimentsioko fisikoko eremua diskretizatu;
Funtzioak erabiltzea edozein nodoko tenperatura-aldaketak elementuan deskribatzeko;
Elementuen ekuazioak eraikitzeko;
Elementuak bildu eta nodoetan eksternaleko indarrak aplikatu;
Ekuazioak ebazteko, tenperatura-kamposaren muga-baldintzak kontuan hartuz;
Nodo bakoitzeko tenperatura-altuerak kalkulatu;
Elementuen tenperatura-altuerak tenperatura-kamposaren ekuazioetatik lorri.
2 Kaxetan osatutako transformatorioen modelizazioa eta tenperatura-kamposaren simulazioa
2.1 Elementu finituen modelizazioa
