脉冲大电流下的CuCr触头温度场计算

电器开关触头温度场的研究,对于电器开关的正常运行有着重要意义。文中针对真空灭弧室Cu Cr触头,采用数值分析法,考虑触头材料硬度随温度的变化及触头间的电动斥力,提出了一种导电桥半径在仿真中实时变化的MATLAB算法,得到了触头在脉冲大电流下的瞬态温度场分布,并通过试验验证了仿真的正确性。结果表明,在对大电流的仿真中,对触头硬度随温度变化的考虑是十分必要的,文中提出的算法也是准确有效的。     

低压断路器瞬态电热分析技术研究

研究了低压断路器瞬态电热分析的仿真计算方法,考虑集肤效应导致的电流非均匀分布和表面散热系数,重点分析了触头接触、带镀层导体、接线端以及连接导线或者母排等环节的接入电阻计算和仿真等效建模.利用有限元软件建立了低压断路器大电流短时间加热的瞬态仿真分析模型,分析了导电回路触头和母排温度变化,并用试验验证了该方法是可行的.     

大功率直流接触器温度场仿真及影响因素分析

对大功率直流接触器的温度场进行了三维有限元热-电耦合仿真.在建立热分析模型时通过热源等效处理,综合考虑了动、静触头间接触电阻和电磁系统中线圈的发热对接触器温升的影响.在仿真中基于热相似理论计算了接触器各向表面的对流散热系数,考虑了连接铜板对散热的影响,并利用试验对仿真结果进行了验证.基于该模型,进一步研究了接触压力、接触墩外露表面的散热面积、外壳的厚度和材料、连杆材料对接触器温度场分布和触头温升的影响规律,并利用数据拟合得到了触头温升与接触压力的函数关系,为接触器的性能改进和提升提供了理论依据.该研究成果也适用于其他同种类型的开关电器.     

交流接触器温度场仿真及影响因素的分析

通过对交流接触器的热学分析,考虑接触器内部传导散热和外表面的对流和辐射散热,建立了接触器的稳态热分析模型.采用非线性瞬态磁路法计算电磁系统线圈和分磁环的功率损耗;考虑回路电阻、动静触头接触电阻、接线端以及连接导线的发热作用,利用热电耦合分析主回路的温度分布;基于流体相似理论和Stefan-Boltzmann定律计算接触器表面散热系数.用三维有限元方法对一额定电流为100A的交流接触器温度场进行了仿真分析,并进行了实验验证.应用此热分析模型对主回路接线端拧紧力、主触头弹簧终压力以及连接导线截面对接触器温度场的影响进行了研究,为接触器的设计和优化提供了依据.     

低压电器短路分断对自身通信的干扰机理研究

建立控制与保护开关电器(CPS)触头系统和电弧运动的数学模型,对短路电流进行仿真计算,结果与试验结果较吻合。在Maxwell仿真环境下建立了主回路导体和电缆线模型,仿真短路电流下通信电路周边的瞬态空间电磁场分布,进一步得到通信电缆产生的感应电压和感应电流。根据仿真和计算结果,给出了低压电器的设计建议。     

开关磁阻电机磁-热耦合仿真分析

采用有限元法对三相18/12开关磁阻电机进行了电磁场与温度场的耦合仿真。应用Ansoft Maxwell软件建立了样机的有限元仿真模型和驱动控制电路,通过瞬态场仿真得出电磁场和铁耗、铜耗分布情况,作为热源耦合到温度场分析模块。采用ANSYS Workbench软件的耦合分析功能,计算了样机的稳态温度场及各主要部件的瞬态温度曲线,并将仿真结果与实验结果进行对比。二者结果基本一致,表明磁热耦合仿真能够准确地分析电机内部的温度分布情况,为今后开关磁阻电机的设计与优化提供了基础。     

低压开关电器稳态电弧特性的仿真

研究了低压开关电器稳态电弧特性仿真。在磁流体动力学基础上,针对低压断路器简化灭弧室建立了稳态空气电弧等离子体模型,并引入了P1辐射模型进行仿真分析,分析了低压稳态空气电弧等离子体内各项参数的分布。该成果为电弧等离子体动态特性研究提供了帮助。     

基于三维热场有限元分析的电力连接器触头温升测量方法

采用三维有限元方法建立了电力连接器的瞬态温度场模型,通过仿真分析得到连接器触头温度和其接线端部温度之间的定量关系,从而实现连接器触头温升的间接测量。进一步分析了接触电阻变化和电流波动对连接器触头温升的影响。结果表明,接触电阻变化对温升影响明显,而10%以内的电流波动对仿真结果影响可以忽略。     

GW16型隔离开关热稳定性仿真分析

以GW16型高压隔离开关接触系统为研究对象,首先运用NX建立其接触系统的三维简化模型,然后利用Maxwell与ANSYS Workbench联合进行动静触头温升仿真,分析其接触系统动静触头在稳态和瞬态条件下的温升情况可知,GW16型高压隔离开关在3 150 A下正常工作,其接触系统最高温升为59.606℃,同时可以满足瞬时大电流的冲击。将仿真结果与试验数据对比,误差小于5%。分析表明:利用Maxwell与ANSYS Workbench进行GW16型高压隔离开关动静触头温升仿真分析,可以确定其动静触头温度分布状况,避免传统理论计算查询参数的复杂性及计算的繁琐性,为提高GW16型高压隔离开关的可靠性提供强有力的参考依据。     

气体绝缘母线三维涡流场有限元分析研究

涡流损耗是气体绝缘母线(GIBs)温升的主要原因,为了提高GIB温升计算精度,建立准确的涡流场分析模型尤为必要。以某126 kV三相共箱式气体绝缘母线为研究对象,对触头结构进行了适当简化,考虑了触头接触电阻,并对其进行等效处理,采用A,φ-A法建立母线正弦稳态三维涡流场数学模型,并利用伽辽金法对模型进行有限元离散,计算出近似额定负载电流条件下GIB的电流密度及焦耳热损耗分布。结果表明,因接触电阻产生的焦耳热损耗约占GIB整体功率损耗的40%,在进行母线热分析时不能够忽略触头接触电阻对母线温度场计算造成的影响。该模型对于提高GIB温升计算的准确性具有实际意义。     

Electromagnetic and thermal analysis of high-Tc superconductor in application of current limiting devices

Superconducting fault current limiters (SCFCL) offer an attractive way to limit short-circuit currents in power systems. Analysis into electromagnetic and thermal behaviors of superconductor material is crucial in order to develop a novel design concept of a fault current limiter. A new scheme, which can treat electromagnetic field of the type-II superconductor under transient temperature field, is proposed. In this analysis, one of the critical state models, the Bean model was employed to determine the current distribution in the superconductors and effect of magnetic flux flow was also taken into account. Numerical results indicate that the flux flow strongly affects the stability against the quench in Bi-2212 material. High-T_c superconductor material (Bi-2212) was chosen for the current limiting application. In order to investigate characteristics of the current-quenched Bi-2212 bulk, a 2-dimensional heat transfer equation was numerically solved using the finite element simulation. Heat distributions among the superconductor bars were also simulated and by comparing both the experimental and simulated results, it was found that non-uniformities in a current density or a temperature may exist in the quenching of bulk Bi-2212 superconductor.     

基于瞬态电流的螺管式电磁铁闭合动作特性分析

针对一种新型螺管式电磁铁结构,建立其瞬态场数学模型。通过仿真分析线圈瞬态电流特性与衔铁闭合动作特性之间的规律,探讨了驱动电压、线圈绕组匝数和负载质量等主要参数对闭合动作特性的影响,并与试验结果进行对比验证,为通过电磁铁内在参数对电磁阀的位移检测、电磁阀及系统的故障诊断提供理论依据。研究结果表明,仿真结果与试验结果基本一致,证明建立的瞬态场数学模型是正确的;电流特性呈现先增大后减小再增大的变化过程,可以判断电磁铁闭合动作时间约20 ms(9 V)。     

单级同步感应线圈炮电枢的磁场-温度场有限元分析

为了研究电枢在同步感应线圈炮发射过程中的温度分布规律以及影响电枢温度分布的因素,依据瞬态涡流场和计算传热学的相关理论建立单级同步感应线圈炮电枢磁场-温度场耦合分析的数学模型,利用APDL建立了电枢和驱动线圈的有限元模型,将线圈炮发射过程中电枢中感应的焦耳热损耗作为体积热源,通过顺序耦合的方法实现电枢的磁场一温度场有限元...     

ESD辐射场的计算及对传输线的耦合研究

为分析静电放电的辐射场及其对传输线与负载终端的影响,采用了一种基于脉冲函数的静电放电电流波形解析表达式计算了静电放电电磁脉冲辐射场并给出了近场和远场波形。结果表明放电电场包括由初始电荷引起的静电场和由放电电流引起的辐射场,在放电电极附近,静电场远大于辐射场,但静电场随空间距离衰减得很快,在远区场主要由放电电流引起的辐射场。利用传输线理论建立静电放电场对电长导线的耦合计算模型得出了静电放电辐射场在线上的感应电压和感应电流计算方程。     

石英砂熔断器弧前时间数值仿真

分析了熔体熔断过程的电流场和温度场的变化,并根据能量守恒定律将电流场和温度场方程联立起来,建立了描述熔体熔断过程的热电耦合数学模型。采用有限元分析软件Ansys对该模型进行分析求解,为熔断器的选择以及熔断器在使用过程中带来的热效应和过电压问题的解决提供依据。     

纵磁下真空电弧阳极热过程的仿真

建立了纵磁下真空电弧阳极热过程的二维瞬态轴对称模型,并对极限开断条件下不同能流密度作用下纯铜电极的阳极热过程进行了仿真分析.通过仿真获得了阳极温度沿径向、轴向的变化过程.仿真结果表明,随着能流密度的增大,阳极温度逐渐增大,但由于温升导致蒸发作用增强,温度的增幅减弱;阳极温度最大值并没有出现在能流密度峰值时刻,而是有所滞...     

基于Rmxprt与Maxwell2D的开关磁阻电机特性仿真

在Ansoft机电系统Rmxprt模块中建立了SRM的二维模型,且在Rmxprt中仿真,得到了开关磁阻电机的相电流、转矩、功率、效率等特性曲线,得出了电机在额定转速下效率最高输出功率却不是最大的结论;并将其导入Maxwell2D中,在XY平面中,对模型分组、材料设置、边界及激励源设置等相关设置后,做了进一步的基于瞬态场的有限元分析,得到了电机在不同时刻的磁力线、磁通密度、磁密矢量等信息;最后通过对比两个仿真结果,再次验证了此建模仿真方法的正确,这为SRM的分析与控制提供了有效的理论依据。     

径向磁场与环向电流作用的电磁发射模式

常规线圈型电磁发射器的径向应力远大于轴向加速力,因此构建了径向磁场与环向电流作用的多极矩场电磁发射模式;介绍了多极矩场电磁发射器的系统设计,分析了弹射部分和多级加速部分电磁力的产生,基于抛体电流丝法建立了发射系统的机电方程;采用电磁场有限元与瞬态电路耦合法,仿真分析了单级8极矩场电磁发射的瞬态过程;搭建原理性缩比实验,验证了多极矩场电磁发射模式的可行性。     

一种电流互感器仿真分析平台构建方法

电流互感器暂态饱和特性及其对差动保护的影响研究是工程现场亟待解决的难题。介绍了一种电流互感器暂态饱和特性仿真分析平台。该平台可根据实际分析需要,灵活组态构建一次系统运行场景,模拟不同形式的电力系统复杂暂态过程。通过选配所开发的不同类型电流互感器(P级、PR级和TPY)的数字仿真模型,能够准确地模拟电流互感器的暂态饱和过程,实现电流互感器暂态特性及差动保护动作性能的分析评估。动模试验与现场应用实例验证了该平台的有效性与准确性。