基于磁-热-应力耦合计算的密集型母线槽热性能分析

利用ANSYS软件建立了密集型母线槽的磁-热-应力耦合分析的二维模型.首先计算了三相五线制密集型母线槽的工频磁场、焦耳热;然后将焦耳热作为热源,通过间接耦合方法分析了母线槽内部的温度场,得出其导体及外壳上的温度分布;相应地将温度作为载荷,计算母线槽的应力场,得出母线槽由于热膨胀而产生的变形.     

基于有限元的隔离开关触头系统电-热耦合场计算与热稳定性分析

隔离开关在高压电网中使用量巨大,其工作可靠性将直接影响电网的稳定运行。导电回路(尤其是动、静触头接触部位)过热经常给隔离开关正常运行造成隐患。本文采用电-热间接耦合的有限元法,首先进行涡流场计算以求出电流密度与生热作为载荷;随后综合运用接触力学和电接触相关理论,计算了接触电阻以及热流密度;最终论文分析了自然对流条件下触头系统热稳定性情况。通过分析温升,证明其具有较强热稳定性。本文研究结果具有一定的工程实用价值与指导意义。     

密集型母线槽电动力及热性能分析

利用ANSYS软件建立了密集型母线槽的磁-热耦合分析3-D模型,计算了三相五线制密集型母线槽的工频磁场、涡流场、焦耳热、铜排承受的短路电动力及由此电动力产生的位移,再将焦耳热作为体积热源,通过间接耦合方法分析了母线槽内部的温度场,得出其铜排及外壳上的温度分布。     

增强型电磁轨道炮瞬态温升时空分布

轨道瞬态温升时空分布特性对于增强型电磁轨道炮发射效率具有极其重要的作用。该文从接触电阻瞬态特性、枢轨接触压力瞬态特性的角度,对轨道电阻焦耳热与摩擦热共同影响轨道瞬态时空温升的分布特性进行研究。通过发射试验得到的炮口电压、轨道电流、电枢位移等数据建立这几个物理量之间的数学模型,计算分析了增强型电磁轨道炮枢轨接触电阻瞬态特性,获得了轨道接触电阻焦耳热分布;应用瞬态接触压力计算方法模拟枢轨接触压力的瞬态特性,获得了轨道摩擦热分布。为研究轨道瞬态温升时空分布特性,通过电枢运动位移、速度与时间的关系,对轨道进行分段建立瞬态温度场计算模型并采用电-磁-热耦合的计算方法,得到了以电阻焦耳热与摩擦热为热载荷共同作用下的轨道温升时空分布特性。数值模拟结果表明:随着电枢高速运动,摩擦热随之逐渐上升,接触电阻热较小;发射过程中临近炮尾的轨道温升较大,表明了炮尾轨道为热管理的关键部位,为电磁轨道炮的热设计提供了理论依据。     

基于电磁-热耦合场的架空输电线路载流量分析与计算

架空输电线路的允许载流量是保证其安全运行的重要参数之一。根据架空输电线路产热和散热的特点,建立了架空导线的磁场-温度场耦合二维有限元分析模型,确定电磁-热耦合场分析的边界条件,求解得到了架空输电导线内部电磁场分布。将得到的焦耳热损耗作为热源耦合至热场模型进行计算,并采用数值迭代法求解得到架空输电导线的允许载流量。此外,基于该仿真模型通过仿真分析得出了不同外部环境因素对架空输电线路载流量的影响规律。该研究成果可以为架空输电线路的热分析和载流量计算提供一定的参考。     

基于磁热双向耦合的永磁电机损耗和温升分析

为了研究永磁电机材料（铜、钕铁硼）的温度特性对高速永磁电机的损耗和热性能的影响,在考虑电机部件装配间隙的基础上,提出一种磁-热双向耦合方法,根据电机电磁场实际损耗分布加载到其温度场中,绕组、永磁体等部件损耗随温度变化情况实时更新至电磁场,通过3-D瞬态有限元方法实现电机电磁场-温度场的多重迭代收敛计算。以一台15kW高速永磁电机为例,通过两种（磁-热双向、磁-热单向）不同的计算方法对该类电机在不同供电条件（正弦波供电及变频器供电条件）下的损耗及温升计算结果与样机试验结果进行对比和分析。结果表明,通过磁-热双向耦合方法所获得的结果与实验结果更为一致,验证了所提出的磁-热双向耦合法的准确性及优势,为提高该类电机损耗和温升计算精度提供指导。     

中频感应加热器在机械装拆中的运用研究

介绍了中频感应加热器的原理、结构和系统组成,并用Ansys有限元分析软件的磁-热耦合分析功能对中频感应器加热进行了计算机数值模拟分析,用顺序耦合的方法计算了热磁耦合作用下的温度场分布,通过对中频和工频温度场的对比说明中频感应加热器的优点。本系统利用单片机的优良控制功能,可以对需加热工件进行时间或温度自动控制。     

基于热-电耦合有限元法的隔离开关热稳定性分析

运行状态中的隔离开关由于电阻损耗发热而温度升高,极端情况下会超过允许温升,影响电力系统的工作稳定性。为了分析其工作可靠性,使用三维有限元方法建立某型号隔离开关的有限元模型,对隔离开关进行热-电耦合仿真分析,得到稳态及瞬态的温度分布云图与最高温升数值,现场试验结果验证了仿真分析的准确性。该方法可为产品设计提供参考,并为隔离开关可靠运行提供理论计算依据。     

不同冷却条件下干式变压器温升研究

为了研究不同冷却条件下干式变压器的温升,使用有限元的方法对变压器的温度分布进行计算。首先建立变压器的温度场-流体场耦合计算模型,根据变压器的产品出厂报告,推算出等效的计算模型热源荷载。然后分别对自然冷却和强迫风冷两种情况下的热-流耦合场进行计算求解,得到各个情况下铁心和变压器的温度分布情况。最终,比较分析两种不同冷却条件下的温升情况,从而得出冷却条件对变压器温升的影响情况。     

铆钉电触头接触温升与接触电阻特性研究

铆钉触头材料的接触温升与接触电阻直接关系到电气连接的可靠性.通过设计触头材料电接触试验系统,实现了球-平面电接触对接触温升与接触电阻的测量方法,从而研究了接触压力和电流对于稳定温升和热时间常数的影响.为获得接触斑点的发热状态,应用COMSOL Muhiphysics有限元软件建立了包含触头对、触头夹具及热电偶的多物理场耦合仿真分析模型,根据试验环境确定了仿真边界条件,进而分析了膜电阻、接触压力和电流对于斑点稳定温升的影响.     

密封电磁继电器内部稳态温度场分析方法的探讨

密封电磁继电器耐受恶劣工作环境能力突出,在航天工程等可靠性要求高的领域广泛应用。其内部稳态温度场分析是产品可靠性设计中的关键环节之一。文章说明了应用有限元法进行分析计算的可行性,并应用热路法建立了其内部复杂的热传递路径,最后探讨了包括模型建立、热载荷计算、边界条件施加等采用有限元分析的关键技术,为下一步形成密封电磁继电器的热分析方法奠定了基础。     

电磁继电器接触系统可靠性

文中研究电磁继电器接触系统与电磁继电器可靠性关系,通过对接触系统主要参数的测试和分析,了解接触触点状态,为电磁继电器接触系统可靠性设计提供依据,从而提高电磁继电器的可靠性.     

真空泵用屏蔽式永磁同步电机电磁场-温度场互相迭代计算方法

真空泵用屏蔽式永磁同步电机发热严重,因此在设计阶段准确预测其温度对于真空泵系统的安全稳定运行具有重要意义。针对当前电机电磁场-温度场双向耦合计算方法只能考虑温度对电机材料物理性质参数的影响,提出了一种电机电磁场-温度场互相迭代计算方法。该方法不仅能够考虑温度对电机损耗和永磁体磁性能的影响,还能够考虑温度对电机部件材料导热能力和散热能力的影响,使电机电磁场和温度场预测更加符合实际情况。以一台1.5 kW屏蔽式永磁同步电机作为研究对象,基于提出的方法对电机的电磁性能和温度特性进行分析,并将分析结果与电磁热双向耦合计算结果进行了对比。此外还利用提出的互相迭代法分析了环境温度对电机温升的影响。该研究不仅可以为屏蔽式永磁同步电机优化设计提供理论依据,还可以为其运行安全性和可靠性提供参考。     

基于PLC自动重合闸的设计与实现

针对传统的电磁式重合闸装置存在动作级数多、触点粘连等不可靠因素,采用PLC实现自动重合闸,对其进行硬件设计和软件编程,所用元件极少,故障率大大降低,克服了电磁式重合闸控制方式的不足.控制柔性好,控制系统的供电可靠性高.     

电磁继电器接触系统振动特性的建模与仿真分析

接触系统作为电磁继电器的功能执行部件，是继电器整体的重要组成部分。其接触系统的固有频率与响应振幅特性直接影响电磁继电器的接触可靠性。研究电磁继电器接触系统的耐振动问题是动态接触(碰撞)条件下的非线性问题，以往研究工作很少。文章通过引入局部接触刚度的概念，根据振动力学理论，建立了接触系统的等效数学模型，将接触系统等效成两自由度的线性系统进行模态、谐响应分析，分析与研究了影响接触系统振动特性的主要因素，提出了高频正弦振动条件下接触系统保证接触的合理判据，以此验证接触系统抗振性能。最后，以某型号电磁继电器的接触系统为例，运用ANSYS有限元软件，仿真分析了由尺寸参数及接触点位置参数改变引起的振动特性，仿真结果验证了该模型及理论分析的正确性。研究结论对于电磁继电器接触系统的参数设计具有指导意义，对提高带有机械触点的开关电器的抗振性设计具有一定的参考价值。     

Characterization, numerical analysis, and design of switchedreluctance motors

Material productivity, design preciseness, and time to market are becoming critical in motor manufacturing and can be improved by detailed system design analysis and simulation within manufacturing tolerance. Design by analysis and simulation of switched reluctance motor (SRM) systems and the development method of a new design software are the subjects of this paper, with a focus on the main difficulties. The modeling of geometric, electromagnetic, control, mechanical, and thermal concerns is presented. The electromagnetic approaches include lumped-parameter analysis, finite-element analysis, and boundary-element analysis. The aspects of the study include the following: magnetization curves; controller characterization; system simulation; performance prediction; control system dynamics; vibration modes and frequencies; radial magnetic forces, stresses, and vibrations; and dynamic heat distribution and transfer     

基于模拟退火算法的三相五柱变压器铁芯优化设计

在分析变压器铁芯磁场分布的基础上,将模拟退火算法应用于五柱铁芯旁柱的优化设计。利用磁场与损耗分布的数值计算结果,建立优化设计目标函数,用模拟退火算法求解出具优的五柱铁芯旁柱尺寸。给出了详细的优化设计步骤及计算实例。     

考虑电磁环境约束的大型海上风电场集电网络拓扑博弈优化

随着海上风电的规模化发展,其运行过程中造成的海洋生态失衡问题日益显著,研究海洋电磁环境约束下的集电系统规划具有重要意义。文中以大型海上风电场集电系统全寿命周期成本最小作为优化目标,建立经济模型以研究影响海底电磁环境的海缆感应磁场分布特性,并设置约束限值。同时从海洋电磁环境、经济成本、可靠性等方面对规划方案进行多方博弈评估,以得到考虑经济性、亲环境性和可靠性的最优规划方案。算例分析结果表明,在集电系统规划中考虑电磁环境约束对优化结果具有显著影响。     

航天继电器加速贮存退化可靠性建模和统计分析

以某型号航天继电器为例,通过对失效机理及其接触退化规律的分析,建立贮存退化失效可靠性统计模型,给出了航天继电器接触寿命分布函数。研制了温度应力航天继电器加速贮存退化试验测试系统,可同时对多达40个继电器进行全自动的退化参数监测。试验结果表明,接触电阻的退化情况和统计分析,确定了各试验温度应力下接触电阻的分布情况,并通过最佳线性无偏估计(BLUE)法进行了参数估计,为进一步对航天继电器贮存可靠性评估和贮存寿命预测提供了参考和依据。     

谐波励磁同步发电机空载谐波磁场分析

说明了利用ANSYS有限元分析软件的电磁分析功能对谐波励磁同步发电机空载谐波磁场进行分析,通过对谐波励磁同步发电机的电磁场进行计算,得出了样机的矢量磁位Az、磁力线分布图和磁密分布图。然后对电磁场的计算结果进行后处理,得出了谐波励磁同步发电机的旋转磁场波形、谐波绕组电压波形和谐波绕组空载特性曲线。最后用在谐波励磁同步发电机上的实验结果与计算结果的比较说明了方法的正确性,可为谐波励磁同步发电机的设计提供理论依据。