涂层传热性能对母线散热能力影响分析

为提升电力开关柜散热性能、提高供配电稳定性,本文依据传热学基础理论对电力开关柜传热过程进行分析,采用溶液共混法成功制备了适用于电力开关柜母线散热的涂层材料,并基于电磁-热-流多物理场耦合原理构建了电力开关柜涂层-热分析模型,结合母线负载电流计算理论,从涂层热导率、发射率等方面对涂覆散热涂层前后的电力开关柜传热特性进行分析。结果表明:涂层热导率相比于涂层发射率对母线温升影响较小,母线表面涂覆涂层之后,B相母线表面发射率由0.2增大到0.846时,三相母线最大负载电流与未涂覆相比提升18.75%。

有限双极性软开关焊接电源仿真研究

有限双极性全桥软开关克服了移相全桥软开关过程中的占空比丢失和软开关负载范围小等问题,减小了全桥逆变电路的开关损耗,而焊接过程中的电弧负载存在空载状态,有限双极性全桥软开关空载时难以实现零电压开关。ISOP拓扑结构能够降低开关管的压降,从而选取低耐压的开关管,进一步降低电路的损耗。基于有限双极性控制策略,选取ISOP拓扑结构,采用倍流整流电路以实现全负载范围内的软开关,通过PSpice仿真软件对该电路软开关情况以及超前臂关断损耗进行仿真研究,为实际电路提供研究依据。搭建的焊接电源在全负载范围内实现软开关,同时对比了电源在硬开关和软开关工作情况下的温升情况,空载情况下硬开关温升较小,重载情况下软开关温升较小。

一种换相开关主回路的设计与仿真

换相开关参与抽水蓄能电站多种工况转换,其性能的好坏对抽水蓄能电站运行极为重要。以某抽水蓄能电站400 MW级发电机出口换相开关为研究对象,介绍了其基本结构和运行原理,对主通电回路的通流性能进行了计算分析,根据产品实际运行工况要求,搭建了三维仿真模型并进行了稳态热分析,计算出导体温升的分布规律。针对不同的表面散热系数以及辐射值,进行了仿真温升数据对比,并对换相开关样机进行了温升试验,经仿真结果和试验数据对比,验证了设计的合理性以及仿真的正确性。

燃气采暖热水炉发热评价方法试验研究

现行燃气采暖热水炉技术标准规定的表面温升限值,可能导致在正常使用条件下,表面温度明显超过可接受的安全水平。同时,按照技术标准规定的方法,对燃气采暖热水炉特定的部位表面进行发热试验,结果显示在不同环境温度下,温升测量值呈现较大幅度的变化。传热学分析表明,在较大环境温度变化的运行条件下,以温升限值作为发热试验评价的合格判定依据不具备合理性。同时,对于内部的发热影响评价,以整机运行外部环境作为温升测量的基准条件是不合理的。建议采用在预期运行环境温度上限条件下的温度限值,作为燃气采暖热水炉发热试验评价的合格判定依据;而且,温度限值应在预期的运行环境下,相关部位的温度满足安全性、可靠性的要求。鉴于燃气快速热水器与燃气采暖热水炉在结构和功能方面的相似性,本文也对燃气热水器的发热试验方法进行了分析。

基于温升试验的10kV交联聚乙烯电缆冷缩终端热分析

冷缩终端已被广泛应用于10 kV交联聚乙烯(XLPE)电缆线路,分析并掌握其运行特性是评估电缆运行状态的重要一环,也是实现电缆线路运行状态检修的基础。为此,设计了电缆温升试验平台,采用1种常用的10 kV XLPE电缆冷缩终端,实测了不同载流量条件下电缆终端单相的热稳态温度分布,依据传热学理论推算出等值的电缆终端护套层导热系数为0.024 W/(m·℃)。并建立了电缆终端单相的传热学数学模型,对理论计算和3维建模仿真结果与试验实测结果进行分析对比。试验结果、理论计算和仿真结果均表明:护套内层和外层的热稳态温度随电缆的载流量增加均呈非线性递增关系,这验证了模型的正确性,因此可使用此模型预测和分析实际10 kV电缆冷缩终端热稳态时的温度分布。

大电流条件下真空接触器温升特性的试验测量与仿真分析

搭建适用于大电流条件下的真空接触器温升特性测量试验平台,测量并分析了真空接触器在不同电流等级下的温升特性。通过试验测量的真空接触器指定位置的温升时变曲线,讨论不同电流下真空接触器温升规律及过负载能力。利用COMSOL Multiphysics软件建立真空接触器触头及导电回路的简化三维电-热耦合分析模型,考虑了空气自然对流对散热的影响,对800~2500A电流条件下温升过程进行数值仿真计算,获得了真空接触器温度、焦耳发热功率分布等参数,并与试验数据进行比较,结果表明二者能较好吻合,验证了仿真模型的有效性。该研究可为大容量真空接触器的热设计提供一定参考。

电力开关柜散热因素分析及重要性排序

电力开关柜母线的工作状态受其散热性能和温升影响。为降低电力开关柜母线表面温度,采用有限体积法建立电力开关柜三维热流耦合模型,对影响母线散热的电力开关柜因素进行分析,并通过正交设计分析得出影响母线散热性能的关键因素,同时结合无量纲分析法,引入相对温升比重对母线散热性能进行分析评价,并给出了本模型下三相母线散热性能预测公式。结果表明:当母线偏转角度为60°时,三相母线表面平均温度相比标准工况分别低5.19 K、2.59 K、5.84 K;此外,当三相母线水平间距在50 mm、垂直间距在150 mm处母线表面温度分别达到最小值;同时,利用正交试验设计和Fluent软件模拟结果得出对L_(b)相母线表面平均温升影响重要性排序为:母线相对高度>母线水平间距>母线垂直间距>母线偏转角度>通风进出口面积比>通风进出口相对位移。

变压器绝缘系统性能与绕组温升自动测试系统

对GB 19212.1(IEC 61558-1)标准中关于电子电路类变压器产品中绕组温升的型式试验项目进行了研究。基于Lab VIEW图形化编程环境,采用模块化结构设计,研发了一套智能自动化测试系统。该系统可完成包括试验设备控制、数据分析、实时监测、定时采集与算法处理、试验方案保存与原始记录生成等一系列功能。试验表明,该系统实现了毫秒级物理断开、同步切换和定时采集,克服了温升试验中以往传统人工测试的诸多不确定性,显著减少了人员在线时间,有效保证了试验可复制性、结果一致性和可追溯性。

多柱芯体并联结构避雷器暂态热特性计算方法

多柱芯体并联结构避雷器在特高压交流输电系统和串联电容补偿装置中得到了广泛应用,其暂态热特性的优劣直接影响运行可靠性,应通过合理设计确保其暂态热稳定性。对多柱芯体并联结构避雷器暂态热特性计算方法进行了研究,分析了暂态温升的计算方法,计算了避雷器散热过程的初始条件。根据避雷器散热过程的温度场方程,利用有限元法建立了多柱芯体并联结构避雷器散热特性三维计算模型。设计了避雷器比例单元,进行了暂态温升计算分析和试验,采用2ms方波电流试验方法在较短时间内给芯体注入较大的能量以模拟系统中避雷器芯体的暂态温升过程,测量了每次试验芯体产生的温升。设计了4柱芯体并联结构的避雷器试品,进行了避雷器散热特性计算和试验。试验中,采用工频电流法对避雷器试品进行加热,利用光纤光栅传感器测量避雷器散热过程中的电阻片温度变化。计算和试验对比结果表明,暂态温升的计算结果较实测温升高,计算结果与实测结果的误差均<5%,暂态温升计算方法是有效的。散热特性的计算结果较试验结果偏严,误差<5%,验证了采用多柱芯体并联结构避雷器散热特性计算方法计算避雷器的自然散热特性的有效性。

太阳日辐照量对太阳能热水系统热性能检测影响研究

针对太阳能热水系统热性能评价规范中对太阳辐照量要求差异较大,影响实际操作的问题,开展太阳辐照量对太阳能热水系统热性能测试的影响规律研究。该文进行86 d太阳日辐照量监测和27 d对不同日辐照量下平板太阳能热水系统热性能的短期测试研究。结果显示:南京市满足测试规范要求的日辐照量天气较少,在5~10月约占总天数的28%;随着日辐照量的升高,水箱的温升增加,当日辐照量较大时,贮水箱温升与日辐照量的线性关系不明显;平板太阳能热水系统热性能评定指标系统温升性能Δt17与太阳日辐照量无关,由太阳能热水系统本身性能决定。对太阳能热水系统热性能检测的日辐照量要求可适当放宽,其标准需开展系统研究;太阳能热水器热水系统的日平均热效率,可作为评定指标之一。

翅柱式IGBT水冷散热器的热仿真与实验

为分析翅柱式绝缘栅双极型晶体管(IGBT)水冷散热器的换热性能,利用Hyper Mesh软件对IGBT元件和完整散热器建立高质量的网格,通过FLUENT软件计算得到了水冷散热器内部槽道的流速分布、IGBT元件与水冷散热器的温度场分布。为验证仿真方法的可行性,建立了水冷测试系统进行温升实验。考虑到IGBT元件不能长时间工作在极限工况,损耗特性与结温互相影响以及内部芯片结温不便测量等问题,实验中采用了自制的模拟热源代替IGBT元件。以实验条件作为输入参数,建立模拟热源与水冷散热器的网格模型并求解计算,对比分析表明水冷散热器安装面上测温点仿真结果与实验数据的相对误差在4%以内。

某火炮制退机的散热研究

火炮制退机的温升决定了能持续射击炮弹的发数,而精确计算每发射击后制退机的净吸收热量是很困难的。火炮连续射击时,若制退机的温度过高将影响后坐和复进的运动规律以及密封装置的性能。针对上述问题,以某火炮为研究对象,建立其物理模型,施加有关载荷和边界条件,通过AWE软件计算得到单发射击和连续射击后制退机的温度场及其散热的变化规律,并与传统计算进行比较和分析,为制退机的结构设计及射击试验提供参考。

变压器温升和异常状态试验的自动测量与控制系统

国内附件类产品的自动化检测水平不高,对于变压器产品认证,传统人工测试方式采样速度难以达到规定要求,造成数据后期计算和处理难、误差率高、在线时间长、测试效率低下等问题;针对GB19212.1(IEC61558-1)标准关于电子电力类变压器产品中温升和异常状态型式试验项目的要求,研究开发了一套智能自动化测量与控制系统,采用以软件为核心的模块化架构,配合研制出的集成控制模块组,通过用户自定义需求,可完成包括试验设备控制、数据分析、实时监测、定时采集与算法处理、试验方案保存与原始记录生成等一系列功能,真正实现了变压器测试的"试前一次配置,全流程自动化"的试验过程;试验结果表明,该系统的应用可大幅降低人工测量环节的不确定度、提高测试结果准确率,并有效地保证了试验可复制性、结果一致性和可追溯性。

控制水泵闭式试验装置温升的研究

对水泵闭式试验装置温升及其产生的原因作深入的分析,从系统的热平衡角度出发,应用传热学理论,对系统传热机理进行分析,在此基础上,建立系统热平衡的数学模型,并通过实例验证其正确性。建立的数学模型为闭式试验装置的设计提供了依据。

油气弹簧台架可靠性试验温升分析与测试

该文介绍了油气弹簧的结构与工作原理,对油气弹簧台架可靠性试验过程中温升影响因素进行定性分析并进行温度测试。测试结果表明,在循环水冷却条件下,台架试验各工况油气弹簧内部温度可达到热平衡,且在密封件允许温度范围内。

用于寿命试验仪的扬声器热传递参数测量方法

针对扬声器寿命试验对于扬声器热参数测量的需求,在传统的恒功率热模型的基础上,提出了音圈发热功率不恒定情况下从扬声器音圈温升曲线中提取扬声器热传递参数的方法。该方法能够从扬声器寿命试验仪器测得的各个时刻的音圈温度、音圈直流阻、音圈电流得到扬声器工作在中频频段时的热传递参数。使寿命试验仪可以通过测量扬声器热传递参数随扬声器老化程度的变化规律,分析扬声器的散热设计是否合理,制造工艺是否达标等。经实验证明,该方法可以准确测量扬声器热传递参数。

轴心受压钢管柱恒载升温试验影响因素分析

通过多次轴心受压钢管柱构件在弹性范围内的恒载升温试验,分析4个因素对单个薄壁钢管柱构件在模拟火灾环境下的变形-时间影响规律,包括升温速率、恒温时间、初始荷载水平、目标温度。研究结果表明:火灾环境温度变化快慢、温度延续时间和目标温度对结构构件的影响是显著的,而初始荷载水平影响较小,分析结果对于钢构件的耐火试验方法提供了重要参考。

高压负荷开关稳定温升的计算

本文通过负荷开关与环境空气之间自然对流换热原理分析，得到负荷开关表面局部对流换热系数变化曲线。在负荷开关导电部件简化模型基础上建立了反映其表面温升分布的数学模型，并通过实验给予了验证。本文所采用的分析方法及所建立的数学模型可推广于其它电器产品的稳定温升计算。

基于高速隔离开关的液态金属限流方法研究

对液态金属限流试验装置进行了不同电流下的温升试验。为了满足额定大电流的使用要求,提出了一种液态金属限流与高速隔离开关相结合的限流方法,可解决限流器长期通电发热的问题。对该限流方案进行试验测试,结果表明所提方法的限流效率随短路电流上升而提高。

低气压条件下真空吸尘器及其功率电池的发热试验研究

通过在高海拔与低海拔地区分别进行实地试验,以及使用气压试验箱模拟不同海拔的气压条件,分别对手持式真空吸尘器产品的正常工作状态,以及功率电池的放电运行状态进行了发热试验。通过试验数据的比较,结合被测样品的工作原理,对试验结果进行了分析,说明了高海拔、低气压环境条件对真空吸尘器及其功率电池运行发热所产生的影响。