變壓器之CFD散熱效能分析

變壓器氣流剖面圖

成   果 

       本案運用 Altair SimLab 作為建模前處理器，AcuSolve 為流場求解器進行變壓器盤體的散熱分析。包含:風扇散熱、外圍空氣場及自然對流的效應，對實際變壓器配置進行高擬真熱傳分析。
       分析結果顯示，部分區域最高溫超過容許溫度上限，經增加散熱開孔改良後足以滿足客戶需求。

 

變壓器溫度剖面圖

各部件溫度分布圖

技術特點

• Altair SimLab 前處理器配合 AcuSolve 求解器可最大限度地保留零件細節，包含通風口隔柵、各個 Busbar 等。進而充分考慮到這些部件對氣流流動之影響。

• 經由 CFD 分析可明確得知各組件之最高溫度，及溫度分布情況。由後處理結果也可觀察到靠外側的 500KVA 變壓器由於靠近進風口，所以溫度較另外兩顆低的情況。

延伸應用

       除了評估基本的最高功率溫度預測外，CFD 計算還能有以下應用場景：

1.異常狀況模擬與熱風險評估

       除了正常運轉條件下的散熱分析外，CFD 可用於模擬異常狀況，如風扇失效、濾網阻塞、進出風口遮蔽等，藉此預估最壞情境下的溫度變化與潛在過熱風險。
 

2. 智慧監控與溫度數據驗證模型建立

       可結合實際溫度感測器與物聯網（IoT）技術，將 CFD 模擬結果與現場實測數據進行比對與模型校正，建立更貼近實況的數位雙生（Digital Twin）系統，進一步應用於即時熱監控與預測性維護。
 

3. 設計自動化與優化

       CFD 可整合至設計流程中，與參數化建模與優化演算法結合，自動尋找最合適的進風/排風開口配置、風扇規格、導風板設計等，以達到最佳的散熱效能與成本效益。這在多樣化客製盤體設計中特別有價值。
 

4. 空間規劃與設備布局分析

       在大型變電所或資料中心等空間有限的應用中，CFD 可用來評估多組配電盤或變壓器並列運作時的熱交互影響，協助規劃設備之間的最適距離與空調通風系統配置，避免局部熱堆積（hot spot）現象。
 

5. 環境條件對性能的影響評估

CFD 亦可模擬不同安裝場域的環境條件，如高溫潮濕、低風速、灰塵密集環境等對散熱表現的影響，協助選擇適當防護等級與冷卻策略，特別適用於戶外變電箱或特殊工業場合。