IOPPC光缆拉伸与温升特性的有限元分析

为获取IOPPC新型复合光缆(Insulated Optical Phase Conductor)在架设时所受机械拉伸和运行后电流温升的特性,进行了力学和电热学有限元仿真分析。首先,建立了光缆的多层绞合几何模型,采用扫略六面体进行了高精度网格划分,并对其施加了拉力载荷;然后,建立了考虑传导、对流和辐射的稳态电热模型,对其施加了额定载流量。有限元计算结果表明,在95%额定拉断力下,光单元最大应变为1.09%,没有超出光纤应变窗口,拉伸过程中没有出现单丝断裂;855A额定载流量下,光缆整体温度分布均匀,约为82.3℃,没有局部温度过热点。上述研究可为输电线路新型光缆的设计、研发和运维提供参考。

基于有限元的高压线束温升特性仿真研究

为实现对高压线束温升特性的有限元分析,建立高压线束温升仿真等效模型并对相关仿真参数进行计算。分别在25℃和45℃工况下对高压线束进行温升特性仿真,并选取不同的测试点位与试验结果进行对比验证,误差约为1.2℃,证明基于有限元方法分析高压线束温升特性的准确性和可行性。使用有限元分析法代替试验法研究高压线束的温升特性,对加快高压线束的开发和提升其安全性具有重要意义。

BJ84矩形波导温升有限元仿真

利用有限元仿真软件ANSYS,对BJ84矩形波导在传输10kW连续波时因波导壁表面损耗引起的波导温升情况进行了电磁-热耦合仿真分析。在此基础上,讨论并分析了添加散热片时对温升的影响,并得到相关温升数据。

基于场路耦合有限元的1250A插入式梅花触头暂态温升数值计算与分析

为研究电力系统不同故障电流对1250 A插入式梅花触头触点位置暂态温升特性的影响,文中采用导电桥来模拟触指与导体杆之间的表面接触,基于A-φ法建立了外电路约束下梅花触头三维电路—电磁场有限元计算模型求解触头各部位的功率损耗,将功率损耗作为载荷传递到温度场有限元模型计算获取了梅花触头的温升分布。搭建了梅花触头原型物理温升试验平台,开展物理模拟试验验证了所建立数值计算模型的有效性。基于该模型分析了短路故障电流和变压器合闸励磁涌流冲击下梅花触头触点的暂态温升特性。结果表明,触头触点瞬态温升与故障电流波形存在跟随效应。励磁涌流作用下的触点最大瞬时温升为71℃,短路电流冲击下触点最大瞬时温升达270℃。研究结果可为梅花触头的设计制造和状态检修提供参考。

液态金属型故障电流触发器稳态温升仿真与试验研究

以Workbench为仿真平台建立了液态金属型故障电流触发器的稳态电热场模型,进行了额定及过载通流条件下的温升仿真计算,并制作了额定1 k A的装置样机进行温升试验。试验结果显示额定电流条件下试验结果与仿真一致性较好,能准确计算出触发器各点温升;但过载条件下,当电流为1.2 k A时装置试品起弧分断,表明此时必须考虑电磁力作用影响。所建模型可用于指导液态金属型故障电流触发器的温升特性设计。

基于有限元的铁磁材料表面损伤检测的仿真研究

为了实现对铁磁材料表面缺陷的检测,利用有限元软件进行仿真,研究了感应电流随缺陷深度、宽度和角度变化的规律。仿真结果表明,感应电流随着表面缺陷深度的增加而减少,随着宽度的变大而减少,随夹角的增加而增大,对后续的试验研究具有指导意义。

基于电流场的阵列极板水下通信系统仿真分析

电流场通信是一种无线通信技术,通过传导电流在水体中传播。传统的水下电磁波通信存在信号衰减大、天线复杂、架设困难等问题。因此,结合电流场水下传播理论,提出了一种基于阵列极板的水下通信系统。使用有限元软件Comsol建立了阵列极板电场模型,并通过频域分析模拟了1×4阵列切面的电场和电势分布。同时,在1×4阵列和1×2阵列之间进行了信号接收效果的对比。在此基础上,分析了6组正负极接线方式对信号接收强度的影响。瞬态时域分析则用于模拟输入输出波形的变化。实验证明,在不增加发射功率的条件下,通过增加阵列排布数量,可以有效提高通信效果。同时,传输过程中信号波形基本保持不变,无相位偏移,从而证明了阵列极板水下通信的可行性。研究结果为新型电流场水下通信系统的建立提供了理论基础。

基于ANSYS软件的漏磁检测有限元仿真

通过ANSYS二维电磁场仿真进行漏磁检测的原理验证。采用三维有限元方法分析漏磁场,建立了漏磁检测三维模型,基于ANSYS各种模型求解结果,得出试件无缺陷状态下磁感应分布规律和有缺陷状态下的漏磁场三维各分量的分布规律。同时研究了缺陷几何参数对漏磁场总磁感应强度和轴向分量的影响以及电流强度对漏磁场总磁感应强度的影响。根据ANSYS有限元分析结果,发现测试件端部存在检测盲区。提出了一种在端部添加试件引体的方法来解决端部的检测盲区问题,并用仿真方法验证了试件整体检测的效果。

某型号大电流直流连接器的温升仿真

应用于新能源汽车中的大电流直流连接器,其温升性能直接影响汽车相关部件的性能及安全。本文通过产品仿真条件的分析,使用ANSYS Work Bench中的热——电耦合仿真对某型号大电流直流连接器的温升进行仿真,为该产品设计阶段的热设计提供了依据。仿真验证结果同样可以作为试验阶段的参考,以便在产品后期设计阶段提供改进方案。

大电流连接器热电耦合温升仿真分析

随着大电流连接器应用的不断推广,大电流连接器的可靠性也变得越来越重要。针对连接器使用过程中因温升过高导致的电连接器失效问题,本文以某大电流连接器为研究对象,利用有限元仿真软件建立了电连接器的热电耦合温升仿真模型,分析不同电流大小对其温升的影响,根据仿真获得电连接器的温度场分布,最后通过试验对仿真结果进行验证。研究结果为电连接器的热设计提供了参考依据。

一种基于有限元建模仿真的变压器抗短路能力校核方法及其运用研究

本文介绍了一种基于有限元二维仿真建模的变压器抗短路能力校核方法。运用该方法对一台发生故障的110kV SX变1号主变进行抗短路能力动稳定校核,通过有限元仿真计算其漏磁分布、短路冲击电流,然后根据漏磁与短路电流大小计算得到外线圈平均环形拉伸应力、内线圈平均环形压缩应力、幅向弯曲应力等的分布情况,并与国标推荐值对比,结果表明该主变抗辐向弯曲能力不满足GB 1094.5-2008要求,低压线圈采用扁铜线并绕,扁铜线的抗倾斜能力较弱。解体检查后发现其低压b相线圈有明显炭黑、熔断点、严重变形。低压c相线圈有明显变形、a相线圈有轻微变形。验证了其因抗短路能力不足而发生损坏。另外,用同样的方法对于该主变同厂同型的4台变压器进行校核,发现4台主变存在同样问题,未通过校核;最后给出了相应的运维建议。

气泡对多电极电磁流量计电流密度影响的数值仿真

针对气水两相流动,研究了气泡对多电极电磁流量计电流密度分布的影响。使用量化指标表示电流密度分布均匀程度以及气泡对电流密度分布影响程度,采用有限元方法,对多电极电磁流量计的电流密度进行数值仿真,分析比较气泡大小、形状不同时电流密度的分布情况。仿真结果为研究电磁流量计应用于气水两相流提供了参考。

变压器空载投入电网冲击电流的仿真

本文采用两维非线性时变电磁场与电路方程联合的方法,模拟变压器空载投入电网后的冲击电流,仿真结果与实验曲线基本吻合。

运动导体感应涡电流分布的解析计算与仿真验证

在电磁应用中,分析导体在电磁场激励作用下感应涡电流的分布有利于深入理解导体与激励源之间的相互作用。因其复杂性,运动导体在电磁场作用下涡电流分布的规律尚未得到充分研究。采用二维傅里叶变换方法,推导出圆形通电激励线圈作用下导电平板涡电流分布的积分形式表达式;该表达式与线圈的激励频率、导体的材料特性、形状及运动速度等参数有关。计算并分析了在相同线圈激励条件下,导体以不同速度运动时,表面涡电流密度分布特点,总结了导体运动速度对涡电流分布的影响规律;并用有限元方法对解析计算结果进行了验证。所采用的解析方法具有方便、快速的优点,该方法也可以用于其他涡电流问题的分析计算。

静止条件下轨道炮电流分布特征仿真

目前电磁轨道炮研究的主要问题之一是发生在轨道和电枢之间的放电烧蚀。造成烧蚀的主要原因是轨道和电枢中电流分布的不均匀性。针对静止条件下5种典型的轨道-电枢结构,采用Ansoft12有限元分析软件,对比仿真分析了电流密度分布,结果表明:跑道截面轨道-马鞍体结构电枢的轨道炮具有最均匀的电流密度分布现像;矩形截面轨道-长方体结构电枢的轨道炮具有最大的不均匀电流分布特征。上述结论对抑制放电烧蚀、改善刨削和延长轨道使用寿命等方面有重要参考意义。

电力开关设备温升仿真研究综述

为了准确模拟和预测电力设备的温度变化,综述了电力开关设备温升仿真的模型和方法。从低压断路器、开关柜以及高压电力设备3个方面,介绍了国内外研究学者对各类电力开关设备的温升研究现状,分析了温升仿真采用的模型和仿真方法。可以看出国内外在这一领域的研究逐步深入,为电力开关设备的温升问题的优化设计提供了参考。

基于温升控制的电流连接器改进设计

针对连接器使用过程中因温升过高导致的电连接器失效问题,提出来基于温升控制的电流连接器改进设计。首先根据热传学理论建立了电连接器的传热模型,根据传热模型分析了电连接器温升的影响因素,并提出了增大接触件横截面、更换高电导率材料及加大接触件排列间距的改进措施,采用ANSYS对改进前后的电流连接器进行了有限元仿真,理论验证了改进措施的可行性。对改进前后的电连接器进行了温升验证实验,试验结果表明:改进设计后温升降低26%,有限元模型仿真温升误差在(15.2~29.3)%范围内。基于温升控制的电流连接器改进设计为电连接器的设计提供了参考。

基于新型环保气体的断路器温升特性

由于SF_(6)断路器具有严重的温室效应,基于新型环保气体断路器的研究受到了广泛关注。现有关于新型环保气体C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体的研究大多集中在灭弧、绝缘性能等方面,对其温升特性的研究不够深入,但是绝缘气体的温升特性对断路器的载流能力设计和运行状态监测具有重要意义。为探究新型环保气体断路器的温升特性,本文基于40.5kV瓷柱式断路器样机搭建了温升实验平台,并建立了电磁-热-流多物理场耦合的仿真模型,对断路器温升特性开展研究。结果表明:断路器灭弧室内温升呈左右对称、上高下低的阶梯状分布,热量主要集中在导体和内部绝缘气体顶部;灭弧室内流场分布较为稳定,导体附近的气体由于受热产生了自然对流现象,气体流速随着温度的升高逐渐增大,最大流速出现在喷口位置;在一定条件下,瓷柱式断路器的导体回路、瓷套管外壳和喷口等典型测点处的温升均随着负荷电流的增大而增加,且喷口和导体处的温度上升速率远高于瓷套管外壳;基于不同气体的瓷柱式断路器温升场具有相似的分布规律,其中C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体表现出良好的散热能力,且随着混合气体中C_(4)F_(7)N气体比例的增加,导体温升逐渐减小;各种气体环境下灭弧室内的流场分布也大致相似,气流速度与灭弧室温度和气体黏度密切相关。研究结果可为新型环保气体C_(4)F_(7)N在瓷柱式断路器中的应用提供理论依据,对新型环保绝缘气体在高压断路器温升方面替代SF_(6)具有重要意义。

基于有限元分析的开关柜温度场研究与优化

12kV大电流开关柜广泛用于配电网中,一般采取强迫对流的方式进行散热。文中基于有限元仿真技术和温升试验研究了开关柜在强迫对流条件下的散热过程,分析了开关柜的散热能力。通过对开关柜三维建模、热源计算和边界条件设立仿真模型,分析了开关柜温升和气流场分布情况,在降低成本和改善散热通道的基础上对开关柜进行了散热优化设计,并通过温升试验进行验证。研究结果表明:将电缆室横流风机鼓风换为等风量的轴流风机鼓风后,通过优化散热通道,开关柜温升符合国标温升要求,降低了开关柜的成本。

谐波电流对同步发电机温升的影响分析

小容量发电机组为非线性负荷供电时,大量的谐波电流会流过同步电机的定子电枢绕组。在趋肤效应和邻近效应的影响下,高频谐波电流无法均匀分布在绕组导线截面上,而是沿绕线边缘传导。这增大了同步发电机的绕组电阻,引起发电机发热增加,效率降低,容量减小。分析谐波流经同步发电机定子绕组时趋肤效应和邻近效应的作用原理,用有限元分析软件Maxwell对电流在绕组截面上的分布规律进行仿真研究,并将绕组近似等效为若干个电感线圈,得到一种对谐波电流发热功率的估算方法。