185 – 大型変圧器の漂遊損の解析

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概要

変圧器は長期にわたる運用が想定されるため、損失によるランニングコストを抑えることが重要な設計指針のひとつです。損失には巻線の銅損、コアの鉄損、また容量の大きな変圧器ではコアから漏れ出す漏れ磁束によるタンク等の漂遊損などがあります。漂遊損はトータルの損失値だけでなく、漂遊損失により局所発熱を生じる恐れもありますので、損失分布も確認する必要があります。
上記のような各種の損失やそれらによる発熱の予測は変圧器の設計において重要な指針ですが、机上の計算で予測することは困難であるため、有限要素法による詳細な解析と評価が不可欠です。
ここでは、駆動状態での部品ごとの損失分布を求め、局所過熱を確認します。

ジュール損失密度分布

タンクの磁束密度分布を図1に、電流密度分布を図2に、ジュール損失密度分布を図3に示します。図1よりトランスからタンクに磁束が漏れていることがわかります。この漏れ磁束により、図2のようにタンクに渦電流が発生します。図3より、電流密度の高いところほどジュール損失も大きくなっていることが確認できます。
また、遮蔽板、クランプ、あて板のジュール損失分布を図4から図6に示します。部品ごとのジュール損失分布から、局所過熱の危険性を確認します。

鉄損密度分布

コアの鉄損密度分布を図7に示します。図7より、内側の角部分の鉄損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集中するためです。

損失値

各部品の損失値を表1に示します。

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