Nel presente articolo e` presentata una procedura analitica 1D per il calcolo del campo termico, in regime di tempo variabile, di un trasformatore planare ad alta frequenza, assunto come parete piana multi-strato con generazione interna di calore. La proce- dura utilizza il metodo delle funzioni di Green, particolarmente adatto per risolvere problemi termici conduttivi non omogenei, unitamente al metodo di espansione ortogonale relativo al problema omogeneo associato. Il confronto a regime con la soluzione numerica 3D agli elementi finiti - ottenuta con il software COMSOL Multi-physics - indica uno scostamento percentuale di circa il 14 % sia in convezione naturale che forzata. Gli effetti di deviazione 2D e 3D del campo termico sono, pertanto, trascurabili ed il modello analitico 1D proposto si presta, quindi, ad essere impiegato con buona affidabilita` non solo in sede di verifica, ma anche di progetto. In fase di progetto, infatti, e` importante disporre di un algoritmo analitico per la ricerca della configurazione ottimale onde ridurre, a parita` di numero di strati di rame (primari e secondari) e di isolanti (mylar e vetronite), le sollecitazioni termiche sul trasformatore planare che possono limitarne le prestazioni.

Ottimizzazione termica di trasformatori planari ad alta frequenza

DE MONTE, FILIPPO;
2008

Abstract

Nel presente articolo e` presentata una procedura analitica 1D per il calcolo del campo termico, in regime di tempo variabile, di un trasformatore planare ad alta frequenza, assunto come parete piana multi-strato con generazione interna di calore. La proce- dura utilizza il metodo delle funzioni di Green, particolarmente adatto per risolvere problemi termici conduttivi non omogenei, unitamente al metodo di espansione ortogonale relativo al problema omogeneo associato. Il confronto a regime con la soluzione numerica 3D agli elementi finiti - ottenuta con il software COMSOL Multi-physics - indica uno scostamento percentuale di circa il 14 % sia in convezione naturale che forzata. Gli effetti di deviazione 2D e 3D del campo termico sono, pertanto, trascurabili ed il modello analitico 1D proposto si presta, quindi, ad essere impiegato con buona affidabilita` non solo in sede di verifica, ma anche di progetto. In fase di progetto, infatti, e` importante disporre di un algoritmo analitico per la ricerca della configurazione ottimale onde ridurre, a parita` di numero di strati di rame (primari e secondari) e di isolanti (mylar e vetronite), le sollecitazioni termiche sul trasformatore planare che possono limitarne le prestazioni.
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