本发明涉及机电领域相关变压器的热分析,具体涉及一种新型变压整流器热分析的模型处理方法。
背景技术:
通过计算流体力学的方法模拟变压整流器中自然对流;通过数值模拟,得到温度场的分布,这些结果将辅助变压整流器的设计;在设计和实验中以下几个方面的数据比较关注:1)仿真得到的温度场分布和实验测定的结果之间的误差;2)变压器不同汇流条上温度场的分布;3)绕组不同厚度及位置温度场的分布。
以往均采用相对简化的模型处理方式,在概念设计阶段可以作定型评估使用,但详细化设计阶段很难满足定量分析的需要,即使有些模型处理方法简单的进行了绕组分层的处理方式,也依旧不能满足分析需要。
使用详细化建模方式可以满足结果及精度的定量分析要求,建立的模型基本保留原始构型,包含有绕组、汇流条、聚乙烯薄膜、绝缘漆;除了考虑不同绕组分层外,还考虑了同层绕组分层的影响因素,以及不同部件之间的影响关系,为机电领域相关变压器的热分析提供一种建模的思路和方法。
技术实现要素:
采用详细建模思路,对变压整流器中变压器进行模型处理及网格生成,建立的模型包含绕组、汇流条、聚乙烯薄膜。
变压器的绕组有四层,最外层和最内层的由铜线缠绕而成,采用等厚度一层建模方式处理;第二层(由外向内)绕组由六层铜片叠加而成,每层铜片表面包裹聚乙烯薄膜,将六层铜片简化成两层网格模型,包裹的六层聚乙烯薄膜简化层等同厚度放置在该绕组层中间;第三层(由外向内)绕组由三层铜片叠加而成,每层铜片表面包裹聚乙烯薄膜,将三层铜片简化成两层网格模型;包裹的三层聚乙烯薄膜简化层等同厚度放置在该绕组层中间。
变压器的绕组有四层,每层绕组之间由两层聚乙烯薄膜,聚乙烯薄膜和绕组之间采用共结点形式处理,保留聚乙烯薄膜真实厚度。
汇流条插在不同绕组层之间,汇流条保留原始模型不做简化,汇流条和其他部分接触面采用共节点形式。
绕组及汇流条缠绕之后的间隙由绝缘漆充满,保留主要构型。
通过这种建模思路进行热分析,得到的结果满足设计及精度要求;整体真实的呈现变压整流器的温度场分布,数值模拟的结果和实验对比误差在5%以内;可以得到绕组不同厚度及不同位置的温度场值;可以得到汇流条不同位置的温度值。
附图说明
图1是整流变压器中变压器模型。
图2是变压器中绕组、汇流条、聚乙烯薄膜位置关系。
图3是变压器整体网格模型。
图4是变压器模型处理,
图中:1)第一层绕组(由外向内);2)第二层绕组;3)第三层绕组;4)第四层绕组;5)第一个汇流条(由上向下);6)第二个汇流条;7)第三个汇流条;8)第四个汇流条;9)第一层绕组、第二层绕组及第一个汇流之间的绝缘漆;10)第二个汇流条、第三个汇流条及第二层绕组之间的绝缘漆;11)第二层绕组、第三层绕组及第三个汇流之间的绝缘漆;12)第三层绕组、第四层绕组及第四个汇流之间的绝缘漆。
图5是变压器模型处理。
图6是变压器温度场分布。
图7是汇流条温度场分布。
图8是绕组温度场分布。
图9是绕组温度场分布。
具体实施方式
采用详细建模思路,对变压整流器中变压器进行模型处理及网格生成,如图1和图2所示,整流变压器中的变压器的模型包含绕组、汇流条、聚乙烯薄膜。
如图2、图4、图5所示,变压器的绕组有四层,每一层绕组分别垫有聚乙烯薄膜,厚度为0.15mm,从第一绕组到第四层绕组;第二层绕组包含六层聚乙烯薄膜,厚度分别为0.075mm;第三层绕组包含三层聚乙烯薄膜,厚度分别为0.075mm。
如图2、图4、图5所示,绕组中最外层和最内层的由铜线缠绕而成,采用等厚度一层建模方式处理。
如图2、图4、图5所示,第二层绕组中,将六层铜片简化成两层网格模型,绕组中的6层聚乙烯薄膜简化成1层,厚度为0.45mm,放置在六层铜片简化后的两层网格模型之间。
如图2所示,变压器的绕组有四层,每一层绕组分别垫有聚乙烯薄膜,厚度为0.15mm;每层绕组之间由两层聚乙烯薄膜,聚乙烯薄膜和绕组之间采用共结点形式处理,保留聚乙烯薄膜真实厚度。
如图2、图4、图5所示,汇流条插在不同绕组层之间,汇流条保留原始模型不做简化,汇流条和其他部分接触面采用共节点形式。
如图2、图4、图5,绕组及汇流条缠绕之后的间隙由绝缘漆充满,保留主要构型。
如图6所示,变压整流器的温度场分布,数值模拟的结果和实验对比误差在5%以内。
如图7所示,汇流条整体温度场分布,为汇流条布置及设计提供依据。
如图8和图9所示,绕组温度场分布,可以看到在不同厚度及不同位置温度分布,可以和实验测得不同位置的数据对比,为设计及提供依据。