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.     

磁悬浮承重装置中发热与温升分析计算

准确的热分析是磁悬浮系统电磁装置优化设计、防止过热的前提。提出了基于等效热路模型的电磁装置发热及温升计算方法,并与基于"场"的仿真分析结果进行比较,验证其正确性。首先,利用ANSYS软件建立电磁装置的瞬态温度场模型,并将装置中动铁心随大轴旋转时与空气产生的风摩擦损耗包含在模型中,通过仿真分析,得到电磁装置温度分布;然后,通过对散热路径的分析建立了电磁装置的等效热路模型,从"路"的角度计算出本电磁装置各位置的温升;最后,将基于"路"的计算结果与基于"场"的仿真结果进行了比较分析,各部分温升误差均在允许范围内,验证了等效热路模型计算电磁装置发热及温升方法的准确性和可行性。在基于"场"和"路"的两种分析中,均考虑了电阻率随温升的变化,散热分析中均计及了导热系数和对流散热系数随温度的变化。     

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。     

小型直流电磁继电器温度场仿真分析

利用ANSYS软件建立了小型直流电磁继电器热电耦合分析模型。热源包括电磁线圈与触头回路,其中触头接触处按接触电阻相等的原则等效为小圆柱体,触头引出脚处外接导线的发热及散热按热通量相等进行当量折合,导电部件均考虑了电阻率随温升的变化。散热分析中计入了热传导、对流及辐射的影响,并考虑导热系数及对流传热系数随温度的变化。运用所建模型,对直流继电器带外壳和不带外壳时,在不同线圈电压下进行稳态热分析,得到了继电器各部分的温度场。根据有限元计算结果计算了各种情况下的线圈平均温升,并与实验数据进行了比较,结果表明两者能较好吻合。     

航空电机及控制器的温度场仿真分析

对一种航空用高功率密度无刷直流电机,建立电机和控制器一体的三维热仿真模型。根据电机系统内部热交换及传热学相关理论,确定系统内散热系数与热边界条件,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对建立的热仿真模型进行温度场仿真与分析,得到了不同环境温度变化情况下电机和控制器的温度场分布和温度对时间变化的曲线。经与试验得到数据进行对比分析,验证了仿真的准确性。这对电机和控制器的设计与温度场计算提供了依据。     

电磁继电器温升特性的仿真研究

继电器在动作和载流时,其接触系统、电流线圈和金属导电体均为其典型发热部件。在温升超过一定范围后,继电器金属材料的机械强度及绝缘材料的绝缘强度都会降低。若长期工作温度过高,继电器寿命则会减少,甚至失效,进而影响整个电器系统的稳定性。因此,对继电器内部典型发热部件进行热特性分析十分重要。本文采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件,完成了无壳和有壳下线圈恒定通电时,电磁继电器温度场的仿真。通过与实验数据结合等方法,保证了仿真精度,确定了该实验条件下各部件的散热系数。仿真结果与实测数据最高偏差仅为2.10℃。本文研究为之后的仿真研究打下基础,同时也证明了所提出仿真方法的可靠性。     

交流电磁阀三维温度特性仿真分析

电磁阀是一种常用的电磁电器,对其电磁机构的电磁场和温度场进行分析,对提高电磁阀各项性能指标很有帮助。提出了通过电磁热耦合的方式计算交流电磁阀稳定温度的思路,建立了交流电磁阀三维有限元模型,由电磁场仿真计算得到电磁机构各部件功率损耗,再由热场仿真模型计算电磁机构的温度场分布,通过实验验证了仿真模型的有效性。同时,分析了匝数、线径、磁轭厚度、包封层厚度、材料特性等参数对电磁阀温度分布的影响,为电磁阀优化设计提供了参考。     

射频同轴开关热特性仿真分析

基于Ansys Workbench建立射频同轴开关的电磁热耦合计算的3D有限元模型,由HFSS计算得到射频切换系统各部件的功率损耗,将其导入稳态热分析模型作为热源,再由相似原理计算得到射频同轴开关外表面对流散热系数,最后得到射频同轴开关各部件的温度场分布.试验验证了仿真模型的有效性.分析了信号频率、功率,导体及绝缘支撑的材料属性对同轴开关温度分布的影响,对同轴开关的优化设计提供了参考.     

密封电磁继电器接触系统机电热耦合仿真分析

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。其接触系统的稳态温度场分析是产品可靠性设计中的关键环节之一。本文在建立了接触半径计算和热电耦合计算的数学模型的基础上,通过有限元软件应用机-电-热耦合分析的方法对接触系统进行仿真分析,实现了触点接触电阻引起的发热量的精确计算,得到了接触系统的热场分布及电流密度分布的准确计算结果,为接触系统的可靠性优化设计打下了坚实的基础。     

非正弦激励下高频变压器的温度分布计算与分析北大核心CSCD

高频变压器是DC/DC变换器的重要电气元件,其内部温度过高会加速绝缘老化,准确预测高频变压器的温度分布有助于其散热设计。文中考虑温度对高频变压器材料电磁特性和空气热物理特性的影响,利用Infolytica有限元软件建立高频变压器的瞬态磁场—温度场双向耦合模型,通过仿真分析,得到高频变压器的磁密分布、损耗分布和温度分布。在此基础上,根据高频变压器的散热路径建立其等效热路模型,计算出稳态温度分布。通过比较分析可知分别使用有限元法和等效热路法得到的计算结果相吻合,验证了使用等效热路模型法计算高频变压器温度分布的可行性和精度。得出如下结论:热路模型的计算代价低,计算速度快,可应用于高频变压器结构的优化设计。磁场温度场耦合计算模型的计算精度高,但计算代价大,适合对设计结果的校核。     

电磁脉冲模拟器仿真与实验研究

为了获得电磁脉冲模拟器工作区间内瞬态电磁场的分布情况并用时域有限差分法对自建的电磁脉冲模拟器进行了建模和数值仿真,并用三维瞬态电场测量系统和瞬态磁场测量系统实际测量了模拟器工作区间内的瞬态电磁场。仿真和测量结果表明,该电磁脉冲模拟器可产生上升沿为20~30ns的强电磁脉冲,且二者吻合较好。基于建立的模型得到了有界波电磁脉冲模拟器工作区间内瞬态电磁场的分布规律:电磁脉冲强度由工作区间中心向两侧逐渐减小,随高度的增加,电磁脉冲强度逐渐增大。基于上述模型通过数值仿真可检验电磁干扰和电磁防护实验结果的准确性。     

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。     

工频磁场对电磁继电器动态特性影响的三维有限元分析

外部磁场对于电磁继电器动态特性的干扰,是研究继电器电磁兼容性的一个重要内容.本文以典型的拍合式电磁继电器为研究对象,针对其受到工频磁场干扰的情况,采用三维有限元方法建立了仿真模型.通过仿真计算,详细分析了继电器的吸合时间、电磁力矩、吸合速度以及吸合电流随外部工频磁场变化的规律,并定量给出了动态特性的各参数随磁场变化的曲...     

继电器电磁兼容性的网络化测试系统

设计了继电器电磁兼容性网络化测试系统的总体方案,采用星型拓扑结构搭建了基于客户机/服务器（C/S）模式的网络化测试平台,开发了服务器端管理软件和客户端软件,实现了对继电器的电磁兼容性试验功能。     

电磁发射拦截系统发射线圈三维温度场数值计算

为了更好地对电磁发射拦截系统的发射装置进行设计和实验研究,分析了发射装置的工作原理,建立了发射瞬间发射线圈温度场的数学模型。用有限元软件编制仿真程序建立了发射装置的仿真模型,并对其进行了三维温度场的有限元仿真,得到了发射线圈的温度随时间变化的规律;分析了线圈电流峰值载荷变化对线圈温度的影响规律。结果表明:由于发射线圈中脉冲电流产生焦耳热的作用,线圈的温度瞬时升高,但加载过程的前段时期内线圈的温度分布很不均匀,最高温度位于最里圈的内侧,随着放电时间的延长,由于受到热传导的作用,线圈的温度逐渐下降并趋于均匀;发射线圈的温度随着电流载荷峰值的增大而迅速升高,若温度过高,会影响发射装置的发射效率和使用寿命。故当发射线圈的电流载荷较大时,应采用必要的冷却措施,以减少发射线圈的温升。     

静电放电电磁脉冲在线缆网络中的作用规律

针对目前国内外较少研究电磁脉冲在供电线缆、通讯线缆和数据线缆等构成的各种传输网络及其重要电子终端设备中的传导耦合规律、效应评估的现状,以典型人体-金属模型(BMM)静电放电(ESD)电磁脉冲(EMP)作为注入源,对静电放电电磁脉冲在线缆网络中的传导耦合规律进行了仿真和实验研究。建立了树形结构和环形结构线缆网络的电磁拓扑仿真模型,并运用电磁拓扑理论中的BLT超矩阵方程,采用将网络传递函数和时域卷积相结合的计算方法,得到了各结点瞬态响应的仿真结果。搭建了静电放电电磁脉冲实验平台,对理论建模仿真结果进行了实验验证,实验结果与仿真结果具有较高的一致性,从而验证了理论方法的有效性。研究结果表明,线缆网络中某一端口的脉冲响应不仅与网络结构有关,而且受到网络中线缆长度、负载阻抗等变化的影响。     

电磁继电器的电磁兼容性测试

针对某型号电磁继电器进行了电磁发射和电磁敏感度测试,并对结果进行了定量分析。研究表明,电磁继电器的电磁传导发射对外干扰较大;而在敏感度方面,继电器对电快速脉冲群和尖峰电压的抗扰度较高;对短时中断和电压暂降的抗扰度较低;外部幅值〉0.05T的磁场会使继电器发生误动。     

继电器电磁机构电磁-热耦合模型建立与计算方法

继电器电磁机构的动态特性受其本身发热及环境温度的共同影响,在仿真时忽略以上因素会导致结果准确性降低。为解决该问题,通过分析动态特性和热场计算的数学方程,提出一种基于有限元仿真的电磁-热耦合建模方法。该方法旨在通过Flux与Simulink联合仿真,结合相似原理、电阻温度系数和J-A模型,建立一个综合考虑传热学系数、线圈电阻和软磁材料性能的耦合仿真模型。以大功率直流继电器GL200为例,运用耦合建模方法,对不同环境温度和反复短时工作状态下电磁机构动态特性进行仿真分析,并通过与实测数据的对比,证明电磁-热耦合模型仿真结果比忽略温度的模型仿真结果更加合理。     

宽带电磁脉冲测试系统的分步辨识建模方法

系统辨识作为一种常用的"黑箱"系统建模方法,为评估测试系统在瞬态测量中的动态特性提供了重要依据。通过理论分析和仿真计算阐述了在全频带范围内建立宽带电磁脉冲(EMP)测试系统动态数学模型的局限性,在此基础上给出了一种连续域的分步辨识建模方法,可用于解决测试系统在全频带范围内的数学建模问题。仿真分析结果表明,分步辨识建模方法有效融合了测试系统的低频和高频动态校准数据,得到的一体化连续域辨识模型能反映测试系统从低频至高频全频带范围内的动态特性。实验测试结果也验证了此方法的可行性。