Диссертация Методика численного расчета нестационарных тепловых полей высоковольтных коммутационных модулей
Конвективное охлаждение внешней поверхности изолятора (Задача 4)
жүктеу/скачать 0,52 Mb.
|
Магистерская. Физика
| Конвективное охлаждение внешней поверхности изолятора (Задача 4)
Рассмотрим, как может повлиять на распределение температуры в токоведущей системе и окружающей ее изоляции теплообмен с окружающей средой через внешние поверхности выключателя. Как было отмечено выше, тепло после окончания токового воздействия перераспределяется между элементами токоведущей системы и изоляции в местах их контактирования. Из-за того, что значение теплопроводности металла значительно больше, чем у изоляции, тепло будет относительно быстро перераспределяться по токоведущей системе, в отличие от скорости распространения вглубь изоляции. Поэтому, теплоотвод с поверхности выключателя конвекцией и излучением в окружающую среду начнется только через определенный промежуток времени. Расчетная модель отличается от исходной модели только тем, что на внешних поверхностях задан коэффициент конвекции, который равен 10 . В действительности при естественной конвекции коэффициент по поверхности будет распределен неравномерно, но для оценочного расчета достаточно использовать постоянное значение. График зависимости теплового потока с поверхностей выключателя от времени представлен на рис. 4.22. Сразу после выключения тока тепловой поток практически равен нулю, и лишь к 20с его значение составляет примерно 0.5Вт. Рис. 4.22. Зависимость теплового потока с поверхностей выключателя от времени. Сравним тепловые потоки с верхнего терминала в изоляцию и с изоляции в окружающую среду. На рис. 4.23 представлены зависимости теплового потока от времени. Значение потока в изоляцию превосходит более чем на порядок поток с внешней поверхности вплоть до 100с. К 200с значения тепловых потоков практически сравниваются, так как к этому моменту времени значительно уменьшается поток в изоляцию с терминала. Даже к 200с тепловой поток с поверхности изоляции выключателя, окружающей верхний терминал, остается незначительным. Рис. 4.23. Зависимости теплового потока от времени. Распределения температуры на поверхности выключателя в 10с, 60с и 200с представлены на рис. 4.24. В момент времени 10с температура поверхности изоляции остается равной начальной температуре, исключая области выводов терминалов. В 60с в момент достижения второго максимума температуры изоляции поверхность выключателя нагрета еще не значительно, и процесс теплопереноса в окружающую среду не сможет внести значимый вклад в охлаждение наиболее нагретых частей, и, соответственно, повлиять на динамику нагрева изоляции. В 200с в областях, соответствующих месту контакта изоляции и токоведущей системы, наблюдается перегрев порядка 50К. Рис. 4.24. Распределения температуры на поверхности выключателя в 10с (а), 60с (б) и 200с (в). жүктеу/скачать 0,52 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|