การออกแบบหม้อแปลงไฟฟ้าด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

Abstract

งานวิจัยนี้นำเสนอแนวทางการจำลองการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าโดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ แบบ 3 มิติ โดยใช้หม้อแปลงไฟฟ้า 1 เฟส แบบเชลล์ ขนาด 165 VA, 220/12 V และหม้อแปลงไฟฟ้า 3 เฟส ขนาด 1 KVA, 6,000V/380 V โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาเปรียบเทียบผลจากการทดสอบจริงในห้องปฏิบัติการและผลการจำลองการทำงานด้วยวิธีไฟไนเอลิเมนต์ ซึ่งจะพิจารณาเกี่ยวกับค่าความหนาแน่นของเส้นแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ความร้อนที่เกิดขึ้นในหม้อแปลงไฟฟ้า รวมถึงประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้า โดยจากผลการศึกษาพบว่าแบบจำลองหม้อแปลงไฟฟ้าที่สร้างขึ้นสามารถจำลองการ  ทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าได้ ซึ่งค่าของแบบจำลองหม้อแปลงไฟฟ้า 1 เฟส ที่ได้จากวิธีไฟไนเอลิเมนต์ มีค่าใกล้เคียงกับค่าที่วัดจริงจากห้องปฏิบัติการ มีค่าความคลาดเคลื่อนประมาณ 2.89% และแบบจำลองของหม้อแปลงไฟฟ้า 3 เฟส มีค่าความคลาดเคลื่อนประมาณ 2.13% ดังนั้น สามารถสรุปได้ว่าแบบจำลองที่สร้างขึ้นสามารถนำไปใช้จำลองการทดสอบหม้อแปลงในห้องปฏิบัติการได้

This research study proposes a model design of transformer by using finite element method (FEM). The transformer used in this experiment is the single-phase transformer rated 165 VA, 220/12 V and the three-phase transformer rated 1 KVA, 6,000V/ 380 V. The objective of the study is to compare the results of actual measurement and finite element analysis by focusing on the magnetic flux density, heat transfer, and transformer efficiency. The results show that the studied model can be used to simulate the transformer. The parameters of the transformer model created by finite element method are similar to those collected by the actual measurement.  The single-phase transformer model has error about 2.89% and the three-phase of transformer model has error about 2.13%. It can be concluded that the design of transformer by using finite element method can simulate the operation of transformer in the actual operating efficiently.