고전력 변압기가 과전압으로 인해 치명적으로 고장났습니다. 산업용 CT와 초음파를 통해 탱크 내부의 3D 재구성 결과, 거대한 전자기력이 구리 권선을 물리적으로 이동시킨 것으로 드러났습니다. 이 격렬한 움직임이 종이 절연을 파괴하여 내부 단락을 일으키고 결국 장비가 폭발했습니다.
ANSYS Maxwell에서의 전자기 시뮬레이션 및 구리 피로 ⚡
ANSYS Maxwell을 사용하여 단락 중 과도 자기장을 모델링했습니다. 결과는 고장 전류가 외부 권선에 500kN을 초과하는 로렌츠 힘을 발생시킨다는 것을 보여줍니다. 이러한 주기적인 힘은 짧지만, 어닐링된 구리에 소성 변위를 유도합니다. 재료 피로는 노멕스 절연지를 압축하고 찢는 영구 변형으로 나타나며, 유전 강도를 파괴 지점까지 감소시킵니다.
고장 3D 재구성에서 얻은 교훈 🔍
CT 데이터를 기반으로 SolidWorks로 3D 재구성하여 권선의 축 방향 붕괴를 시각화할 수 있었습니다. 분석 결과, 원래 설계는 어셈블리의 축 방향 강성을 과소평가했으며, 이는 구리의 히스테리시스를 무시하는 피로 시뮬레이션에서 흔한 오류입니다. 향후 설계를 위해서는 ANSYS Maxwell을 주기 변형 피로 모델과 통합하고, 절연이 파손되기 전에 미세 변위를 감지하기 위해 항상 산업용 단층촬영으로 검증하는 것이 좋습니다.
3D로 재구성된 고전력 변압기에서 단락 후 변위된 권선의 내부 응력 재분배가 구리와 절연의 피로 수명에 미치는 영향
(추신: 재료 피로는 10시간 시뮬레이션 후의 당신과 같습니다.)