Tehomuuntajan epämagneettisten metalliosien lämpeneminen suurvirtajohtimien läheisyydessä
Dits, Ilkka (2010)
Dits, Ilkka
Vaasan ammattikorkeakoulu
2010
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2010060911907
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2010060911907
Tiivistelmä
Suurvirtajohtimien magneettikentät synnyttävät muuntajan seinämiin ja muihin metallirakenteisiin paikallisia häviökeskittymiä, jotka ilmenevät rakenteiden lämpenemisenä. Ilmiötä tutkittiin vuonna 2006 tehdyssä diplomityössä, jossa tutkittiin tehomuuntajan rautaosien lämpenemistä. Tässä työssä tuota tutkimusta jatkettiin tutkimalla erilaisten epämagneettisten seinämärakenteiden ja sydämen puristus-palkkeina käytettyjen metalliosien lämpenemistä suurvirtakiskoston läheisyydessä. Kaikki mittaukset tehtiin mahdollisimman samankaltaisesti kuin edellisissä mittauksissa, jotta saataisiin vertailukelpoisia tuloksia.
Työssä tutkittiin teorian avulla epämagneettisten materiaalien fysikaalisia ominaisuuksia ja laboratoriokokeiden avulla epämagneettisten rakenteiden lämpenemän riippuvuutta syöttövirrasta, testikappaleen ja johtimien etäisyydestä sekä syöttövirran taajuudesta. Epämagneettisia rakenteita käytetään esimerkiksi uuni- ja tasasuuntaajamuuntajissa, joiden kuormitusvirta voi olla hyvin yliaaltopainotteinen.
Testikappaleina käytettiin suojaamatonta austeniittiteräslevyä, kuparilla suojattua austeniittiteräslevyä sekä kolmea erilaista tehomuuntajan sydämen puristuspalkkeina käytettävää palkkia.
Tavoitteena oli löytää laboratoriotestien ja tietokonelaskelmien avulla matemaattiset mallit muuntajan metalliosien lämpenemän laskemiseksi. Laboratoriomittauksia tehtiin 40 kappaletta ja niistä saatiin lämpenemän riippuvuudet syöttövirrasta 10 kA asti, syöttövirran taajuudesta 250 Hz asti sekä johtimien ja kappaleen etäisyydestä 200 mm asti.
Työssä tutkittiin teorian avulla epämagneettisten materiaalien fysikaalisia ominaisuuksia ja laboratoriokokeiden avulla epämagneettisten rakenteiden lämpenemän riippuvuutta syöttövirrasta, testikappaleen ja johtimien etäisyydestä sekä syöttövirran taajuudesta. Epämagneettisia rakenteita käytetään esimerkiksi uuni- ja tasasuuntaajamuuntajissa, joiden kuormitusvirta voi olla hyvin yliaaltopainotteinen.
Testikappaleina käytettiin suojaamatonta austeniittiteräslevyä, kuparilla suojattua austeniittiteräslevyä sekä kolmea erilaista tehomuuntajan sydämen puristuspalkkeina käytettävää palkkia.
Tavoitteena oli löytää laboratoriotestien ja tietokonelaskelmien avulla matemaattiset mallit muuntajan metalliosien lämpenemän laskemiseksi. Laboratoriomittauksia tehtiin 40 kappaletta ja niistä saatiin lämpenemän riippuvuudet syöttövirrasta 10 kA asti, syöttövirran taajuudesta 250 Hz asti sekä johtimien ja kappaleen etäisyydestä 200 mm asti.