RT Dissertation/Thesis
T1 Metodología 3d para el análisis de sobrecalentamiento en elementos estructurales de transformadores de potencia.
T2 3D Methodology for the overheating hazard assessment on transformer structural parts
A1 Penabad Duran, Patricia
K1 3306 Ingeniería y Tecnología Eléctricas
AB En elementos estructurales de transformadores de potencia, uno de los principales criterios de diseño es el límite de temperatura causado por el flujo de dispersión debido a conductores de alta intensidad. Las referencias encontradas en la literatura centran sus resultados en las consecuencias del flujo electromagnético de dispersión en términos de pérdidas. El cálculo de las pérdidas por dispersión es por descontado también importante para garantizar las pérdidas totales. Sin embargo, el inconveniente de estas propuestas es que en la mayoría de los casos no se puede medir directamente la distribución de pérdidas, y por tanto estos métodos son difíciles de validar. Por esta razón esta disertación propone calcular las consecuencias del flujo de dispersión en términos, no sólo de pérdidas, sino que también en forma de distribución de temperatura.  El objetivo es ofrecer una herramienta práctica para el cálculo de la temperatura y localizar así las zonas de riesgo que sufren mayor calentamiento por inducción en los elementos estructurales de los transformadores.Se presenta una metodología 3D para el cálculo del sobrecalentamiento basada en una formulación electromagnética analítica conectada con un análisis térmico por el método de los elementos finitos (FEM). La metodología propuesta se centra en esos casos en los que la profundidad de penetración de la onda electromagnética comparada con las dimensiones del transformador es una cuestión clave. Por tanto, las pérdidas dentro de la profundidad de penetración se pueden calcular de manera inmediata con el modelo analítico, basado en la formulación del Vector Poynting. El siguiente paso es calcular la distribución de temperatura a través de un análisis por elementos finitos térmico en 3D, donde la profundidad de penetración establece espesor del  volumen dónde las pérdidas han de ser introducidas.Además, los datos de los materiales necesarios para el cálculo pueden ser erróneos, debido a que normalmente se toman de la literatura o catálogos de los fabricantes. Además las condiciones de contorno son también difíciles de determinar a partir de datos teóricos o medidas.  En esta tesis se propone identificar estos parámetros a través de algoritmos de optimización determinísticos y no determinísticos asegurando así la precisión en los resultados obtenidos. Se presentan además una serie de ensayos experimentales y se comparan los resultados numéricos con las medidas realizadas. Se llevan a cabo ensayos en chapas de acero utilizadas en partes estructurales del transformador, como la tapa y pared del tanque.  Se aplica un amplio rango de valores de corriente y se varian además otros parámetros de diseño como el espesor de la chapa, la distancia entre conductores, o soldando material amagnético, validando de esta manera la metodología de cálculo para una amplia variedad casos. Para destacar la potencialidad de la herramienta, se presentan algunas aplicaciones prácticas que incluyen el diseño de injertos amagnéticos en el caso de pasatapas de transformadores trifásicos y el análisis del sobrecalentamiento en paredes del tranque debido al flujo de secuencia cero y teniendo en cuenta la influencia del devanado terciario de estabilización.
YR 2013
FD 2013-11-08
LK http://hdl.handle.net/11093/207
UL http://hdl.handle.net/11093/207
LA spa
DS Investigo
RD 11-sep-2024