Güç transformatör kazanın sonlu elemanlar analizi ve iki bar basınç için optimum tasarım

Abstract

Hızla gelişen enerji sektöründe önemli bir ürün olan güç transformatörlerinin (trafoların) zor çalışma koşulları sonucu oluşan kuvvetlere karşı daha dayanıklı dış yapı (Kazan) kurma ihtiyacı doğmuştur. Normal işletme koşullarında ortalama işletme basıncı statik basınç olup yaklaşık 0,7 ile 1,0 bar (0,1 N/mm²) arasındadır. Trafolara yağ doldurma aşamasında vakum uygulanmaktadır (basınç ile vakum eşit olduğundan ?1,0 bar uygulanmıştır).Tez çalışmasında, standart olarak üretilen kazanın basıncı 1 bar dan 2 bar a çıkartılarak kazan yapısını mukavemeti incelenmiştir. Transformatörün kazanın basıncı iki katına çıkarken kazan boyutları (uzunluk, genişlik ve yükseklik) sabit kalacaktır. Kazan konstrüksiyonu katı modeli Autodesk Inventor 2008 yazılımında oluşturulmuştur. Kazan yapısını 2 N/mm² basınç için belirlenen şartlarda ANSYS Workbench sonlu elemanlar yazılımında lineer statik sonlu elemanlar analizi yapılmıştır. ANSYS yazılımı kullanılarak, kazanın tüm yapı elemanları ile birlikte sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Kazanda oluşan deformasyonları ve gerilmeleri azaltmak için sonlu elemanlar analizi ile optimum tasarıma ulaşılmıştır. Tez çalışması sonucunda istenilen mukavemet değerlerine ulaşmak için minimum takviye kullanılarak kazan ağırlığı artışı en aza indirilmiştir.Şu ana kadar geliştirilen transformatör kazanları çok sınırlıdır. Bu nedenle transformatörlerde artan basınca karşı kazanın geliştirilmesi son yıllarda önem kazanmıştır.

In this study, static finite element analysis and structural optimization of the transformer tank, which manufactured for 1 bar (0,1 N/mm²) pressure, is computed. Tank dimensions (width, length and height) are not changed when the pressure increase to 2 bar. Solid model of transformer tank is generated by the Autodesk Inventor 2008 CAD software. Linear static finite element analyses of the transformer tank structure are computed by ANSYS Workbench software under certain defined load combinations and boundary conditions. Finite element model of the transformer tank is generated by using ANSYS software with full details all of the transformer tank?s structural elements. In order to optimum design the structural for 2bar pressure of the transformer tank, the algorithm computes a series of different cross sections which also confirm to defined geometric limits, to optimize the minimum additional structural weight with out exceeding the allowable stress and deformation limits. At the end of the study, the structural weight of the transformer tank is minimum increased by 13%.Today?s developed transformer tanks are very limited. Developing transformer tank for improve pressure is getting importance in recent years because of that.