热继电器双金属元件工作原理与稳定性分析

介绍了双金属元件受热发生弯曲变形的原理,建立双金属元件位移变化与热推力的数学模型.采用有限元分析软件Ansys对双金属元件进行了电-热-结构耦合场分析,得到了位移云图和应力云图.将焊接后的双金属元件进行热处理,并进行热校验.结果表明,热继电器脱扣性能符合要求,同时证明了对其稳定性分析的准确性.     

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.     

储能锂离子电池包强制风冷系统热仿真分析与优化

基于电化学-热耦合模型借助ANSYS Fluent平台对储能系统中的锂离子电池包进行仿真分析与结构优化。首先建立电池的热仿真模型,基于该模型利用ANSYSFluent仿真软件得到电池单体温度分布,并通过与实验测量的结果对比验证所建立的仿真模型的准确性。接着进行了电池包风冷系统的仿真分析,完成了对电池包温度分布和风道流速分布的求解。最后通过改变出风孔数量和风扇挡板形状改善了冷却系统的冷却效果。研究结果表明,基于电化学-热耦合模型对储能电池包的温度与内部流速分布的分析是可行的,对强制风冷系统的结构优化能够大幅度提高系统的散热性能,实现更低的最高温度与更均匀的温度分布。     

IGBT模块材料选型的仿真研究

作为电力电子变换器的核心器件,IGBT功率模块的可靠性是目前学术界和工业界关注的重点。本文借助有限元分析软件,根据IGBT模块的实际结构,构建了IGBT模块的电-热-力仿真模型。针对目前IGBT模块键合线失效的难题,研究了不同键合线材料与表面金属化层材料的选型对模块温度云图及应力云图的影响。仿真结果表明键合线材料的选型与模块内部的温度分布具有较强的相关性,金属化层材料的选型与模块内部的应力分布具有较强的相关性。因此,通过合理选择模块表面金属化层与键合线材料类型能极大程度降低模块内部的温度和应力,进而降低键合线失效的风险,提高模块的可靠性。     

柔直换流阀用压接式IGBT器件物理场建模及内部压强分析

压接式IGBT器件是柔性直流换流阀的核心,器件内部压强分布直接影响器件及系统可靠性,而内部压强又受各种材料及复合应力相互耦合作用,针对不同应力耦合效果及其对内部压强的影响,进行压接式IGBT器件物理场模型仿真以及器件内部最大压强分布趋势的研究。首先,基于3.3 kV/50 A压接式IGBT器件实际结构,建立了多物理场模型,分析了机械、机-热和机-热-电不同耦合模型下器件内部压强分布的差异,并获取了器件承受内部最大压强的薄弱环节及各种内部应力作用的耦合效果。然后,基于机-热-电耦合模型,分析了不同环境温度、外部压力、导通电流对压接式IGBT器件内部薄弱层最大压强及性能的影响。最后,建立了压接式IGBT器件功率循环平台,通过恒导通工况和功率循环实验验证了机-热-电耦合模型的有效性和薄弱层分析的合理性。研究结果表明,机-热-电耦合模型能更好地表征压接式IGBT器件多应力耦合作用效果,内部最大压强的薄弱环节为IGBT芯片与发射极钼层间,且内部最大压强随环境温度、外加压力和导通电流的增加而增加。     

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。     

JUM微型温度继电器双金属元件稳定性分析

热双金属元件是温度继电器的核心元件,其性能的稳定性决定了温度继电器动作参数的稳定性。选用JUM型微型温度继电器中的热双金属元件进行分析试验,总结出合理的消除热双金属性元件残余应力的热稳定处理方法——稳定处理温度循环规范与周期数,以确保JUM型微型温度继电器的寿命期内动作参数的稳定性。     

基于流固热耦合的干式变压器温度场数值分析

本文中作者采用有限元法对干式变压器进行二维对称结构的流-固-热耦合数值分析,得到了在不同负载情况下干式变压器铁心和绕组的温度分布规律。     

节能型高天棚照明灯具的散热结构设计

利用ANSYS软件对灯具中光源和电气系统的热-结构耦合有限元分析,掌握灯具热态特性的变化规律,从而为温度测点的合理分布和灯具结构设计提供理论参考依据.同时也提出了一种间接测量灯具中关键元器件温度的方法.     

小型永磁体空间三维磁场测量系统的研究

针对以往照对永磁体个别点进行测量不能反映其磁场分布的缺点,提出了一种采用3个一维霍尔传感器测量三维磁场的方法。所设计的永磁体空间三维磁场测量装置采用ARM做处理器来控制步进电机在所需范围内移动,通过霍尔传感器采集3个方向的磁感应强度分量并发送到上位机,在上位机用VC＋＋编程实时绘制三维磁感应强度矢量云图的分布。该装置具有自动化程度高、灵活性强、测量盲区小、可视化程度高等特点。     

汽轮发电机定子冷却水的温度场分析

采用有限元法对三维流体场和温度场控制方程进行了耦合计算。在保证液体总流量不变的情况下,分析在不同堵塞情况下定子空心股线中流体速度、绕组温度分布的特性。结果表明,空心股线堵塞情况的不同,直接影响定子线棒的温度分布,并且还会影响定子线棒最高温度和最低温度的温差。计算了一台QFSN-220-2型汽轮发电机在不同堵塞情况下定子线棒的三维温度场,与实测值比较,结果表明该模型以及计算方法是正确的。     

笼型感应电机流体流动对温度场分布的影响

以一台Y802-2型笼型感应电机为例,对中小型感应电机三维流体流动与传热进行了研究。根据样机的通风结构及传热特点,建立外部近似无限大流场空间与电机三维有限元结构模型,并在电机内外流场空间中建立了转子表面旋转流体薄层和风扇旋转流体区域。给定流场空间中运动区域与静止区域边界条件及基本假设,采用有限体积法对流体运动方程和能量方程进行耦合求解,可以得到流场中流体介质的运动状态以及电机内外各个表面的散热系数,并以此为依据对电机三维全域温度场进行数值计算。将流体场耦合计算得到的温度场分布和传统温度场计算结果分别与实验测量值进行了比较,证明了中小型感应电机三维流体场与温度场存在着强烈的耦合关系,基于流体流动的温度场计算结果较传统方法得到的温度分布更具准确性与合理性。     

汽轮发电机不同冷却介质对定子传热特性的影响

为研究大型汽轮发电机通风冷却系统对电机定子区域的冷却情况,研究不同冷却介电机温度分布的影响,以200MW汽轮发电机为例,建立半个轴向段的多风路通风系统三维流传热耦合的物理模型和数学模型,采用数值方法对采用不同冷却介质的电机流体场和温度场了耦合计算,定量分析空气和氢气冷却能力对电机温升的影响.分析流体性质的改变对气隙流速...     

直流电缆负荷循环系统中温控介质轴向温度分布仿真研究

对交联聚乙烯绝缘直流电缆负荷循环系统的轴向温度分布进行了仿真研究,提出了流体流速、流体传热和固体传热耦合条件下对被试电缆绝缘层温度梯度进行控制的方案。运用COMSOL Multiphysics软件进行仿真,建立了二维轴对称仿真模型,得出水温、线芯导体温度和绝缘层温差轴向分布规律,指出当进水口和出水口水温温度差符合试验要求时,沿电缆长度各处线芯导体温度和绝缘层温差也将符合要求。     

基于电磁-热耦合模型的架空导线温度分布和径向温差的计算与实验验证

为了得到架空导线的径向温度场分布,以LGJ240/30 mm²导线为例,建立了架空线径向截面电磁-温度耦合场控制方程,采用有限元分析软件,对导线截面电磁场分布以及温度分布进行迭代计算。基于计算结果,探究了电流密度分布以及径向温度分布的规律和成因。通过设计并搭建室内大电流实验平台,对仿真计算结果进行了验证。在自然对流情况下,导线钢芯温度、铝层温度以及铝层表面温度平均误差仅为1.72%。结合IEEE Std 738-2012自然对流下径向温差经验公式,比较了所建模型的准确度。对比结果表明:计算导线径向温差时,考虑集肤效应的热源分布以及空气间隙的热传导作用,计算结果误差较小。     

高压高速电机通风与散热分析

针对YKS规格的高压高速电机单机容量高、局部温升大等特点,以1台YKS-560-2 3 000 kW规格的高压高速电机为例,依据电机实际尺寸,建立了电机端部绕组及定转子模型。采用有限元法对流体场与温度场进行了仿真,计算出电机运行时各个通风槽内冷却气体流动情况,并对电机整体进行流固耦合分析,得到高压电机端部绕组及定转子温度场分布。对仿真计算结果分析,并与样机试验数据比较,结果表明:流体场和温度场耦合的方法能够准确地了解YKS电机各个通风槽内的气体流动情况及电机内局部温升分布。     

典型热分析仪测量精度不确定度评价方法研究

热分析仪炉腔温度场的精密检测与控制方法是实现热分析精密定量检测分析的核心,具有高度非线性耦合强干扰多等运行模式多变的不确定性特征。采用证据理论的可靠性评估与信息融合技术,利用热传导数学模型和实际数据测量相结合原理,提出一种炉腔内温度场热流分布特征的不确定度评价方法。基于Pignistic的指标函数优化算法,建立Pignistic向量的证据相似度度量模型。通过获得静态修正因子对测量结果进行多次修正,解决系统整体温度场热流瞬态分布的检测和热损失参量化计算的估计。实验验证表明,该方法能够评价热分析仪测量精度的不确定度与准确性。     

基于温度场的双馈异步发电机电刷滑环系统故障诊断模拟

应用热电耦合原理,利用ANSYS有限元分析平台建立了双馈风力发电机电刷滑环系统温度场仿真模型,对正常运行状态下的电刷滑环系统温度场进行仿真,给出了系统各部件温度场及电流密度矢量分布。通过对模型中不同电刷加载大小不同的电流载荷来模拟电刷电流分布不均匀故障,对该故障进行暂态仿真分析,同时对刷环系统在正常运行状态下与故障运行状态下的热电场分布做了比较分析。最后,给出相关结论,对电刷滑环系统的温度场状态监测及其过热故障预期具有指导意义。