Диссертация Методика численного расчета нестационарных тепловых полей высоковольтных коммутационных модулей
Учет тепловыделения в датчике тока (Задача 5)
жүктеу/скачать 0,52 Mb.
|
Магистерская. Физика
| Учет тепловыделения в датчике тока (Задача 5)
В высоковольтном выключателе в режиме короткого замыкания источником тепла кроме самой токоведущей системы может служить датчик тока. Тепло в нем выделяется за счет джоулевого нагрева при прохождении через обмотку. Коэффициент трансформации тока для датчика, используемого в данном выключателе, составляет 1000. При токе короткого замыкания, амплитуда которого составляет 20кА, ток, протекающий через датчик тока будет составлять 20А. Сопротивление обмотки возьмем равным 8Ом. Количество тепла, выделяющегося в результате джоулева нагрева, составляет 1600 Вт. Далее, это тепло зададим в виде теплового потока на поверхности датчика тока и контактирующей с ним изоляции. Рассмотрим значения тепловых потоков от датчика тока и токоподводящей шины в объем изоляции, представленные на рис. 4.25. В момент времени 4с значение теплового потока с токоподводящей трубы превосходит поток с датчика тока примерно в 5 раз. С течением времени это соотношение несколько уменьшается, но всегда поток с шины больше потока с датчика тока. Исходя из данных, представленных выше, тепловыделением в датчик тока можно пренебречь. Рис. 4.25. Значения тепловых потоков от датчика тока и токоподводящей шины в объем изоляции. На рис. 4.26 представлено распределение температуры в области датчика тока в 4с, 20с и 60с. Сам датчик тока к 4с нагревается до температуры 310К, что значительно меньше значения максимума температуры локализованного в области контакта вывода терминала и изоляции. Далее, при перераспределении тепла, максимум также располагается на поверхности вывода. Рис. 4.26. Распределение температуры в области датчика тока в 4с (а) и 60с (б). На рис. 4.27 представлено распределение температуры на поверхности выключателя в 60с. Температура в области датчика тока на поверхности изоляции незначительная и составляет примерно 300К. Рис. 4.27. Распределение температуры на поверхности выключателя в момент времени 60с. Учет внешней ошиновки (Задача 6). Подключение коммутационного модуля к сети осуществляется при помощи токоведущих шин прямоугольного сечения, которые подключаются к верхнему выводу и шине нижнего терминала. Площадь сечения обычно используется такой, чтобы шины способствовали охлаждению модуля. Сравним результаты, полученные при учете внешних шин сечением 80х 20мм, со случаем адиабаты на торцах вывода коммутационного модуля, то есть с исходной моделью. На рис. 4.28 представлен график зависимости теплового потока через сечение верхнего вывода и сечение шины нижнего терминала. Значения теплового потока положительные, что соответствует отводу тепла из коммутационного модуля во внешние шины. Рис. 4.28. Зависимости теплового потока через сечение верхнего вывода и сечение шины нижнего терминала. Рассмотрим графики зависимости температуры в контрольных точках от времени для задачи с ошиновкой и с адиабатой (рис. 4.29). Местоположение точек следующее: одна расположена в области шины нижнего терминала в непосредственной близости от внешней шины, а другая в области верхнего вывода рядом с внешней шиной. Красные линии на графике соответствуют случаю с внешней ошиновкой, а синие соответствуют исходной модели. В момент окончания нагрева значения температуры практически одинаковые. После окончания токопрохождения динамика нагрева в контрольных точках различна. Для верхнего вывода масимальная достигаемая температура при использовании ошиновки меньше примерно на 40К, по сравнению с исходной моделью. а б Рис. 4.29. Зависимости температуры в контрольных точках от времени для задачи с ошиновкой и с адиабатой: в области шины нижнего терминала (а) и в области верхнего вывода (б). жүктеу/скачать 0,52 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|