Диссертация Методика численного расчета нестационарных тепловых полей высоковольтных коммутационных модулей

Особенности расчета нагрева электродов вакуумной дугогасительной камеры

жүктеу/скачать 0,52 Mb. бет 14/28 Дата 19.10.2022 өлшемі 0,52 Mb. #44245 түрі Диссертация

3.4 Особенности расчета нагрева электродов вакуумной дугогасительной камеры В данном параграфе проводится сравнение различных подходов к проведению численного расчета нагрева электродов вакуумной дугогасительной камеры токами короткого замыкания. В частности, анализируется вопрос, как следует моделировать дополнительное тепловыделение, связанное с наличием значительного контактного сопротивления, величина которого зависит от типа вакуумной дугогасительной камеры. В работе [6] этот источник тепла равномерно распределялся по всей кажущейся поверхности соприкосновения контактов, хотя реально он локализован в окрестности контактных пятен. Покажем, что такое приближение хорошо работает, в том случае, когда интерес представляют распределения тепловых полей вдали от накладок электродов. Решим ряд модельных задач с электродами с простой геометрией, которые позволят нам выявить возможные расхождения в определении температурных полей. Рассмотрим два подхода к моделированию прохождения токов короткого замыкания. . Решается задача, в которой учитывается прохождение тока через отдельные контактные пятна. Источником тепловыделения является джоулев нагрев. В этом случае мы учитываем конфигурацию контактных пятен, и дополнительное тепло выделяется в объеме электрода из-за эффекта стягивания, локализация которого зависит от расположения пятен. . Во втором подходе предполагается, что токопрохождение происходит через всю контактную поверхность, и учитывается эффективное тепловыделение на кажущейся контактной поверхности. В результате суммарное тепловыделение будет складываться из двух составляющих: джоулева нагрева в результате токопрохождения через проводник без учета контактных пятен и теплового потока, который позволяет учитывать дополнительное тепловыделение, возникающее за счет эффекта стягивания тогда, когда учитывается конфигурация контактных пятен. Стоит отметить, что задача в такой постановке принципиально отличается от задачи, учитывающей реальные контактные пятна (или пятно). Здесь не учитывается тепловыделение из-за эффекта стягивания тока к контактному пятну. Тепло, которое выделялось бы в объеме при учете контактных пятен, заменяется на тепловой поток с поверхности контактной области, соответствующий контактному сопротивлению, величина которого будет изменяться в зависимости от распределения температуры на поверхности по линейному закону. В качестве примера реализации такого подхода рассмотрим задачу о нагреве током цилиндрических медных электродов одинаковой формы с одним контактным пятном. В силу осевой симметрии решим задачу в осесимметричной постановке и для одного электрода. Будем изменять радиус модели r, геометрия которой представлена на рис. 3.10, оставляя неизменной площадь контактного пятна, радиус которого составляет 1 мм, т.е. изменять соотношения площадей кажущейся и реальной контактной поверхностей. Подбираем ток такой амплитуды, чтобы к моменту окончания токопрохождения, равному 4с, значение максимальной температуры достигло 1000К. Рис. 3.10. Геометрия модели. Рассмотрим полученные результаты. Обратим внимание на то, насколько сильно решение с применением второго подхода будет отличаться от решения задачи с учетом контактного пятна. Для этого посмотрим на достигаемую максимальную температуру на контактном пятне, а также на распределения вдоль оси симметрии модели. Ниже, на рис. 3.11, представлены линейные графики температуры вдоль оси симметрии для различных радиусов модели и моментов времени. В том случае, если радиус модели составляет 5 мм, наблюдается наименьшее различие распределений. К концу нагрева разница температуры на контактном пятне составляет примерно 300К, и при удалении от области контакта она уменьшается. С течением времени различия в распределениях также уменьшаются. Если радиус модели равен 10мм, то ошибка в определении температуры составляет около 550К. В этом случае к 10 секундам разница значений температуры вдоль оси симметрии становится не столь существенная, максимальное расхождение для обоих случаев составляет 40К. жүктеу/скачать 0,52 Mb. Достарыңызбен бөлісу: