7. Nội dung luận văn gồm phần mở đầu và 4 chươn g:
3.2. Nghiên cứu truyền nhiệt trong MBAkhô có lõi thép VĐH
3.2.1 Đặt vấn đề
Nghiên cứu truyền nhiệt của MBA khô 50 kVA có dây quấn đúc trong epoxy. Khi mang tải, có tổn hao trong dây quấn và trong lõi thép do đó các dây dẫn và cách điện hệ thống bị tăng nhiệt. Để xác định sự phân bố nhiệt độ trong dây quấn và cách điện, ta cần biết các thông số nhiệt của hệ thống cách điện và các điều kiện biên. Ta xác định được các điểm phát nóng vượt quá giá trị bình thường nhờ mô hình số. Dưới đây sẽ tính thông qua các biểu thức dẫn nhiệt, lan truyền nhiệt trong cách điện và nhiệt dung của vật liệu. Độ dẫn nhiệt thu được bằng thực nghiệm nhờ các nguồn nhiệt có thể điều chỉnh được nhiệt độ trong phạm vi từ nhiệt độ trong phòng tới 1550C, đó là giới hạn nhiệt của lớp cách điện cấp F. Các thông số truyền nhiệt trong điện môi thu được nhờ ước lượng tham số bằng cách lắp mô hình phân tích xấp xỉ dữ liệu nhiệt độ-thời gian của thí nghiệm dẫn nhiệt. Nhiệt dung riêng được thu thập từ các định nghĩa khả năng tải nhiệt và mật độ cách điện-hệ thống. Để cải thiện đặc tính điện theo các tiêu chí MBA, ta sử dụng một mô phỏng số của các cấu trúc điện môi khác nhau đã được thực hiện bằng chương trình máy tính. Các điều kiện biên cho giai đoạn mô phỏng nhiệt cũng được xác định bằng thực nghiệm từ kiểm tra nhiệt độ. Cuối cùng, để có được dữ liệu cho thiết kế nhiệt, một mô phỏng số của gia tăng dòng điện trong dây quấn. Giai đoạn mô phỏng nhiệt được thực hiện ở các mật độ dòng điện khác nhau trong dây dẫn có và không có màn tĩnh điện để xác định trường nhiệt độ và nhiệt độ có thể đạt tối đa. Nhiệt độ tối đa đạt được chỉ thấp hơn giá trị cho phép 15-200 C.
3.2.2 Giới thiệu nội dung
MBA khô được sử dụng ở những nơi có yêu cầu cao về phòng chống cháy nổ: nơi đông ngươi qua lại, các công trình gần biển, các toà nhà cao tầng, dưới lòng đất. Nhiệt độ cho phép từ 150°C và 180 C (lớp nhiệt F và H). MBA epoxy thường hoạt động ở chế độ đầy tải. Do đó, nhiệt độ do tổn hao đồng làm nóng dây dẫn và cách điện lớn. Cách điện
bằng nhựa epoxy trộn với bột silica theo một tỷ lệ xác định, cung cấp đầy đủ tính chất nhiệt, cơ khí và điện. Hệ thống cách điện cấp F chịu giới hạn nhiệt 155°C. Do đó MBA được thiết kế sao cho khi làm việc định mức nhiệt độ không được vượt quá trị số cho phép. Mặt khác, việc tính toán thực hiện trong điều kiện của trường nhiệt độ ổn định. Việc tính toán trong trạng thái quá độ nhiệt bằng thực nghiệm.
Tìm hiểu tính chất nhiệt của hợp chất nhựa epoxy, silic và chất kết dính thông qua sáu mẫu vật liệu cách điện cấp F. Trong đó ba mẫu trộn epoxy với phụ gia theo tỷ lệ, bột silic 50% và khối lượng chất kết dính 0,5%. Ba mẫu còn lại theo tỷ lệ bột silic 50% và khối lượng chất kết dính 0,5%. Các phép đo được tiến hành ở 25 ° C.
Các bước:
a) Thiết lập quan hệ truyền nhiệt trong dây quấn, truyền nhiệt và nhiệt dung trong điện môi theo hàm của nhiệt độ theo tỷ lệ phụ gia silic 50%, kết dính 0,5%.
b) Thực nghiệm đo nhiệt độ biên theo 4 chế độ tải khác nhau.
c) Giải bằng mô hình số theo các chế độ khác nhau của nhiệt độ, xác định giá trị và vị trí nhiệt độ lớn nhất.
Độ dẫn nhiệt được xác định bằng các nguồn nhiệt thay đổi tám mức nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ môi trường và 151°C [23]. Trong mô hình này, tính dẫn nhiệt và khuyếch tán nhiệt trong cách điện xác định sự gia tăng nhiệt độ trong môi trường vô hạn gây ra bởi một nguồn nhiệt [23]. Khuyếch tán nhiệt được xác định từ các dữ liệu nhiệt độ theo mô hình dẫn nhiệt sử dụng ước lượng tham số. Đó là bài toán dẫn nhiệt trong môi trường vô hạn được thu thập từ các dữ liệu để xây dựng mô hình toán học thích hợp, trong đó mô tả vật lý của thí nghiệm.
Các điều kiện biên nhiệt độ của MBA được đo ở 29 vị trí được lựa chọn dọc theo bốn cạnh của tiết diện ngang sử dụng cặp nhiệt ngẫu và hệ thống máy tính thu thập dữ liệu. MBA được cấp nguồn và được theo dõi cho đến khi điều kiện trạng thái ổn định đã đạt được. Cuối cùng, các điều kiện biên và độ dẫn nhiệt của lớp cách điện F được cài với một mã máy tính bằng phần tử hữu hạn để tính toán trường nhiệt trạng thái ổn định ở mật độ dòng điện khác nhau. Bằng cách này, nhiệt độ tối đa mà MBA sẽ đạt được trong điều kiện hoạt động bình thường không được vượt quá nhiệt độ tối đa cho phép.
Mục tiêu của nghiên cứu để đưa ra các tiêu chí về điện môi và nhiệt cho chế tạo MBA khô bọc trong epoxy. MBA có công suất đầu vào 70 kVA - 22 / 0,4kV. Để tránh phóng điện, trong dây quấn sử dụng màn tĩnh điện. Trong nghiên cứu với các mô phỏng, các khu vực quá áp đã sử dụng phương pháp ngoại suy, tính đến điện áp đến 35 kV.
Trong phần tính nhiệt, các tính chất nhiệt của vật liệu đã được xác định là hàm của nhiệt độ. Sau đó, các điều kiện biên nhiệt cho giai đoạn mô phỏng nhiệt được xác định từ kiểm tra nhiệt độ ở một số trạng thái. Để có được dữ liệu cho thiết kế nhiệt, thực hiện thông qua một mô phỏng số của những dây quấn quá áp. Giai đoạn mô phỏng nhiệt được thực hiện ở các phụ tải thay đổi sử dụng Callie-2D. Cuối cùng, xác định được nhiệt độ có thể đạt được tối đa khi thay đổi tải sẽ hỗ trợ nhiều cho mục đích thiết kế và vận hành an toàn.