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Thermische Analyse und Erstellung eines thermischen Berechnungsmodelles für Transformatoren

Die wesentlichen Spezifikationen für die Auslegung eines Transformators sind die Frequenz, die Spannung und der Strom auf der Primär- und Sekundärseite. Die Umwandlung in höhere oder niedrigere Ströme und Spannungen führt zu einem Verlust an elektrischer Energie, die in Wärme umgewandelt wird. In den meisten Fällen ist die Hauptursache für Leistungseinbußen und Komponentenausfälle in industriellen Anwendungen eine übermäßige Erwärmung. Daher muss die in den Transformatoren erzeugte Wärme unter bestimmten Bedingungen nach außen abgeleitet oder an die Umgebung abgegeben werden.

Bild 1: CAD- Trafomodell
Bild 2: Ein gewickelter Transformator

Thermo Management Systems hatte in diesem Projekt das Ziel, zum einen zu klären, wie die Wärme konstruktiv von den Wicklungen des Transformators nach außen abgeleitet werden kann, und zum anderen, wie die Temperaturen an den Wicklungen bzw. der Spule des Transformators bestimmt bzw. vorhergesagt werden können. Basierend auf der Grundlage der Wärmeübertragung und der Strömungslehre wurde ein mathematisches Berechnungsmodell, Knoten-Element Model, auf Excelbasis als VBA-Code für den Auftraggeber zur Verfügung gestellt.

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