О теоретическом моделировании охлаждения трансформаторов

Аннотация

УДК 538.3:532

Для теоретического анализа охлаждения трансформаторов используется макроскопическая модель. Рассматриваются предпробойные электрогидродинамические явления в вязких, теплопроводных жидкостях типа трансформаторного масла. Их проводимость зависит от температуры и напряжённости электрического поля. Теплопроводность же в рассматриваемом диапазоне температур предполагается постоянной. Для определения зависимости скорости частичной диссоциации рассматриваемых жидких теплоносителей от температуры используется уравнение Аррениусовского типа. Мы также пренебрегаем влиянием диффузионных членов в выписанных нами электродинамических уравнениях, потому что ранее показано, что влияние этих членов важно только в тонких слоях у поверхностей, ограничивающих рассматриваемые среды. Нагретый у обмоток трансформаторов теплоноситель движется в предпробойном электрическом поле. При этом температура масла у поверхности трансформатора может превосходить комнатную температуру на 100K. Плотность и скорость нейтральной, вязкой компоненты теплоносителя, используемого для охлаждения трансформаторов, близки к скорости и плотности рассматриваемой среды, которой наполняется трансформатор (при этом в масле образуется объёмный заряд). Для уравнения состояния таких теплоносителей в диапазоне температур от 300K до 400K используется достаточно простая формула в виде линейной зависимости плотности от температуры (приближение Буссинеска) с малым коэффициентом теплового расширения. В уравнении притока тепла влияние джоулева нагрева считается слабым. Уравнение неразрывности движущейся жидкости выписывается в приближении её несжимаемости, а уравнение импульсов -в виде уравнения переноса вихрей, так как на охлаждение влияет только вихревая составляющая скорости движения. Кроме того, влияние индуцированного магнитного поля считается слабым. Поэтому уравнения для определения электрического поля сводятся к уравнению Пуассона для его потенциала. Уравнения ионообразования выписываются с учётом диссоциации и рекомбинации зарядов, дрейфа ионов в предробойном электрическом поле, диффузии и газодинамического переноса. При этом константа скорости частичной диссоциации трансформаторного масла зависит от напряжённости электрического поля экспоненциально по Френкелю-Пламли, а коэффициент рекомбинации от подвижностей ионов линейно по Ланжевену. Из полученных решений выписываемых уравнений оценивается коэффициент теплоотдачи при исследуемом охлаждении трансформаторов.

The theoretical model of electrohydrodynamic prebreakdown phenomena in the weakly ionized media is proposed. Differential equations and initial conditions for describing heat transfer in transformator are written.The Nusselt number dependence on high voltage is obtained.

Скачать полнотекстовый PDF. 3110 скачиваний

Menu

Том 46 (2010), Номер 4, стр. 56-59

О теоретическом моделировании охлаждения трансформаторов

Аннотация