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.     

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。     

基于磁场-流场-温度场耦合计算的母线槽热性能分析

作为大电流输配电设备，母线槽的发热温升和散热问题是影响其工作稳定性的重要因素之一，为此本文建立了母线槽的磁场－流场－温度场耦合分析模型，首先计算了三相四线空间绝缘型母线槽的工频磁场、涡流场和焦耳热，然后将焦耳热作为体积热源，通过间接接耦合方法分析了母线槽内部气流场和温度场，母排间距对母线温升影响显著，存在一个使母排温升最小的最优母排间距，增大外壳高度或宽度能够降低母排温升。     

大电流母排三维涡流场-温度场耦合分析

利用有限元方法建立大电流开关柜母排的三维涡流场——温度场耦合分析模型,计算三维涡流场,得到磁感应强度和焦耳损耗的大小及分布规律;将焦耳热作为热源,通过顺序耦合方式计算出母排的温度场分布情况.实验结果验证了计算模型的准确性.在此基础上深入探讨不同工作电流对母排产生的温度场的变化规律,对设计大电流开关柜有参考价值.     

离相气体绝缘母线温度场计算及其影响因素分析

离相气体绝缘母线的温升和散热性能是影响其工作稳定性的重要因素之一。笔者先通过涡流场计算得到导体及外壳的焦耳热损耗,然后将其作为体积热源,通过间接耦合方法再计算出母线温度场分布,进而与实验数据进行对比,验证温度场计算结果的正确性,最后分析环境温度、气体压强以及不同负荷电流对母线温度场分布的影响。所得出的结论对离相气体绝缘母线散热设计具有参考价值。     

基于热电耦合的10kV XLPE地下电缆群温度场数值计算

利用有限元计算了地下电缆的焦耳损耗和温度场分布,利用迭代法实现地下电缆温度场和电磁场间的耦合计算,提高了地下电缆温度场计算的精度,利用迭代法确定地下电缆的载流量。本文对地下直埋多芯电缆群的温度场进行了计算,并给出了相应的载流量。耦合计算结果比非耦合计算结果更接近试验结果,完全满足工程实际的需要。     

不同装配结构的气体绝缘母线接头 温升数值计算

为有效监测GIL母线接头温升,建立水平、90°转角单元装配两种不同结构下,GIL母线接头位置包含外部空气在内的GIL母线接头电磁场、流体场以及温度场耦合计算的有限元模型。迭代计算了与温度相关的焦耳热损耗,并将其按照区域映射至温度场、流体场进行温升计算。采用Boussinesq模型模拟GIL母线壳体内SF_6气体及空气的自然对流引起的温度场变化。利用该模型研究了运行电流及母线结构对GIL母线接头温升及外壳温升的影响,并对比了是否考虑气体自然对流时的温升计算结果。计算结果表明,气体对流作用下外壳内表面存在温度敏感点,结论为GIL设计和GIL母线接头温度监测提供了可靠的理论依据。     

不同频率谐波下单芯电缆温度场仿真分析

电力电缆的温度是保证其安全运行的重要参数之一,本文分析了现有电缆谐波温度场模型情况及其局限性,根据电力电缆线路产热和散热的特点,建立了电缆的电磁场-温度场耦合二维有限元分析模型。确定了电磁-热耦合场分析的边界条件,综合考虑电缆敷设方式及谐波情况下的集肤效应和邻近效应,求解得到了电缆内部电磁场分布。将得到的谐波焦耳热损耗作为热源耦合至热场模型进行计算,提出了一种多相电缆谐波温度场仿真模型,并仿真了不同频率谐波下电缆的温度分布情况。该研究可以为电力电缆线路的热分析和热老化寿命评估提供一定的参考。     

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...     

基于磁场-流场-温度场耦合的GIS母线热分析

GIS(气体绝缘组合电器)母线的温升和散热性能是影响其工作稳定性的重要因素之一。基于磁场-流场-温度场耦合的有限元方法分析了GIS母线温度场,通过计算145 k V GIS三相母线的涡流场分布,得到母线导体和外壳的功率损耗,建立流场以及温度场有限元分析模型,将功率损耗作为母线体积热源耦合到温度场模型中,计算母线温度场,将仿真数据与试验数据进行对比,验证了温度场计算结果的正确性。实践证明,该有限元分析方法对GIS母线产品设计具有一定参考价值。     

单级感应线圈炮场路耦合运动时步有限元分析

基于麦克斯韦方程组,提出了一种适用于单级感应线圈炮的场路耦合运动时步分析方法,对于瞬态涡流场与电路耦合问题,应用了Crank-Nicholson法进行求解;对于运动问题,采用运动坐标系的方法进行求解;电磁力采用了节点力法求解;解决了单级感应线圈炮在脉冲供电时场路耦合分析问题,建立了单级感应线圈炮电磁场-电路-运动系统二维耦合模型。应用上述模型对单级感应线圈炮进行分析,计算结果与实验结果相吻合,验证了该模型的正确性。     

光伏变电站用氧化锌避雷器多物理场耦合分析

针对传统有限元法在多物理场耦合计算过程中存在计算量大、精度过于依赖网格划分的缺陷,以某光伏变电站用220 kV氧化锌避雷器为例,提出一种将有限元法与无网格法结合的温升计算方法。首先,建立了避雷器三维流体场有限元模型,得到流体分布;其次,将对流换热系数作为温度场计算的边界条件,分别采用有限元和无网格法计算额定运行下避雷器温升和避雷器老化故障情况下的温升;最后,与基于传统有限元法耦合计算及实验结果进行对比,在验证了所提方法准确性的同时,还发现其求解速度远高于传统有限元法。     

大电流封闭母线磁-流-热场耦合有限元分析

针对用解析法计算母线温升时存在的一些问题,笔者讨论了基于磁场-流场-热场耦合有限元分析的母线温升计算方法。首先计算母线的磁场和导体涡流分布,得到焦耳热源;然后基于流场-热场耦合的共轭传热模型,将前面计算得到的焦耳热加载为热源,进行温度场分析和温升计算。比较12500A大电流离相封闭母线的计算温升与该产品型式试验结果,误差小于2℃。该计算方法对于封闭母线的产品设计人员具有一定参考意义。     

异步牵引电机的温度场分析

建立了三相异步牵引电机温度场分析的有限元模型,分析了电机的发热源、定子线圈等效导热系数、强迫通风冷却条件下通风沟内和气隙内气流的散热系数.用有限元分析软件Ansoft对异步牵引电机的温度场进行了仿真,给出了空载和额定负载条件下包括定、转子在内的电机整体的温度场分布图,列举了一些特殊位置点的温度,并对仿真结果进行了比较和分析.     

电流比较仪多层小气隙磁屏蔽磁场的解析解

磁屏蔽磁场的分析是实现高精度电流比较仪优化设计的关键,然而磁屏蔽气隙结构复杂,有限元法计算量大、计算精度难以满足要求。考虑磁屏蔽分层结构以及一次电流偏心和外部磁场干扰对磁场分布的影响,提出一个二维简化模型,利用极坐标系下Poisson方程解的正交函数展开式推导磁场的解析解,并利用有限元法验证解析解的正确性。通过二维解析模型与三维实际问题有限元计算结果的对比,发现两者具有简单的比例关系,且该比例关系不依赖于干扰源的位置,因此可用二维解析模型对三维实际磁屏蔽结构做出快速有效的评估。对坡莫合金的B-H曲线进行拟合,以线性近似下的磁场解析解为基础,利用安匝平衡时检测线圈的感应电压导出电流检测的误差估算公式,作为磁屏蔽效能分析的定量指标。对不同磁屏蔽结构的分析表明,双层结构比同样尺寸单层结构的屏蔽效能可提高近三个数量级。最后通过实验验证了解析表达式分析实际问题的有效性。     

电动机在平流层环境中的温度场分析

平流层飞行器多采用电动机作为驱动、伺服部件。文章以海拔高度20 km为例,研究平流层环境中电动机运行时的温升情况。进行电动机发热与散热的机理分析,利用有限元仿真软件,确定无刷直流电动机(BLDCM)在平流层环境下的温度场,对比了陆地环境和20 km平流层环境电动机温升过程的差异。并通过试验得到电动机在平流层环境中的温升情况,验证理论分析与仿真结果的正确性。     

混合绝缘液浸电力变压器的热-流耦合场分析及绝缘和散热器结构的改进

由于传统的变压器温升计算公式不再适用于混合绝缘结构的液浸式新型电力变压器设计,为此笔者采用传热学和流体动力学原理建立了变压器热流耦合场的有限元模型,模型中考虑了变压器油热力学参数的非线性和绕组结构中垫快、纸筒对散热的影响,并根据不同的绕组形式进行单元离散。通过对混合绝缘结构的液浸式变压器热-流耦合问题的求解,得到了变压器内部各点的温度和流场分布状况,高低压绕组平均温升与试验结果吻合。结合计算和试验结果对变压器的绝缘材料进行了改进,充分发挥了材料的耐温特性和经济性。最后,提出了通过升高散热器进出口的高度差来达到降低变压器热点温升的有效方法。