根据利用 COMSOL 执行的仿真,约韦里和他的同事们针对设备设计提出了几个改进建议。“有时设备冷却零件的尺寸过大,无法解决整个设计中的一些热点。”约韦里说,“利用 COMSOL,我们能够控制这些热点。” 约韦里注意到其实只要做很小的修改就能解决这个问题,并能降低与冷却零件相关的成本。
“COMSOL 是一款非常强大的建模与仿真软件,” 约韦里说,“我们可以通过对计算结果进行数值实验来提升计算的精度,它还可以帮助我们避免失败。我们可以快速检查设计,保证设备质量能够满足整个寿命周期的要求。”
更高效地冷却铁芯
从热力学角度来看,与功率变压器相比,并联电抗器中铁芯和绕组的相对热损要更高,也就是说,电抗器中铁芯损耗与绕组损耗的比例要高于变压器,可能产生过热。因此,设计必须保证电抗器的铁芯能够有效冷却(见图 5)。
图 5 并联电抗器及电力变压器的新油路设计示意图
在这种情况下,西门子模拟了并联电抗器中的润滑油循环及传热,以理解油的行为表现,并希望据此优化设计。设计中的一个微小更改就能改进铁芯的冷却,而且与之前的设计相比,新设计更清洁,所需的维护工时更短,使用材料更少。
图 6 新设计的热流动力学仿真(左图);新的收集管设计(右图)。新设计将管道从之前环绕电抗器外壁的位置移除,现在管道直接从冷却风扇连接至电抗器本身。