133 – 三相トランスの熱解析

アプリケーションノート・モデルデータ

概要

トランスの設計においてもっとも重要な指針のひとつは、運転時の損失を如何に低く抑えることができるかということです。トランス内部で発生するコイルの銅損やコアの鉄損は効率を悪化させるだけでなく熱源にもなるため、コイルの絶縁皮膜をはじめとする各部品の耐熱設計の観点から、事前に発熱状態を把握し、対策をとる必要があります。
銅損や鉄損を熱源とした発熱現象を、温度分布を含めて定量的に評価して熱設計にフィードバックするためには、有限要素法による解析が有効です。
ここでは、三相トランスの鉄損および銅損を熱源とした温度分布を確認した事例についてご説明します。

発熱密度分布、温度分布

コアの発熱密度分布を図1、コアおよび巻線の温度分布を図2に示します。
図1よりコアの内側の角部分で発熱密度が高くなっていることがわかります。これは磁束が磁気回路中の最短経路を流れようとして内側の角に集中しているためです。発熱密度がコアの中央の足の付け根で高いため、図2(a)のように、コアはその周囲の温度が高くなります。そのため、巻線は中央の足の巻線の温度が高くなります。

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