铜排温度预估仿真.pdf

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1、第17卷第1·2期奄潦鞋般网V0I．17No．1·22014年1·2月P0WERSUPPLYTECHNOLOGIESANDAPPLICAT1ONSJan．&Feb．2014铜排温度预估仿真林雪燕，王强(北京邮电大学自动化学院电连接与连接器可靠性科研室，北京100876)摘要：以铜排为研究对象，给出铜排温度及极限电流的预估方法，通过有限元仿真软件AnsysWorkbench对其进行仿真，验证了利用Workbench对铜排进行热设计的合理性和可行性，并对仿真过程中的注意事项进行了说明，为铜排载流量热设

2、计的效率和方法提供了一定的依据。关键词：铜排；有限元仿真；AnsysWorkbench；热电分析SimulationofCopperBarTemperatureEstimateLINXue-yan，WANGQiangAbstract：Forthestudyofcopperbar，onemethodofpredictingthetemperatureandlimitingcurrentissupplied．Analysethroughthefiniteelementsimulationsoftwar

3、eAnsysWorkbench，whichapprovetherationalityandfeasibilityofusingWorkbenchthermaldesignofcopperbar，andsimultaneouslythepointsforattentioninthesimulationprocessaredescribed，．Theaimistoprovideabasisfortheeficiencyanddesignmethodforcopperbarloadflowheatany

4、sys．Keywords：copperbar，finiteelementsimulation；Ansys；thermal-electricalanalysis中图分类号：TP29文献标志码：B文章编号：0219-2713(2014)01—0036—05铜排是一种大电流导电产品，适用于高低压电载流能力是选用铜排的一个重要依据。根据电流大器、开关触头、配电设备、母线槽等电器工程，其主小选用铜排的尺寸，否则电流大时会出现烧熔铜排要是用在一次线路上(直接与交流电网电源连接的的可能[1]。目前国内对铜排载流

5、量的选择，仅根据型电路)，大电流的相线、零线、地线都会用到铜排。在式试验的一些结果进行。随着大电流铜排应用的不电柜上较大电流的一次元器件的连接都是用铜排．断推广，通流能力变得越来越重要，电力设备因载比如一排电柜在柜与柜之间连接称为主母排．主母流量选择错误引起的问题会造成巨大的经济损失．排分到每面电柜的开关电器(隔离开关、断路器等)因此对铜排载流量预估的研究对实际应用具有相上的是分支母排。用铜排最主要考虑的是载流量．当大的实际意义，为电力设备的持续稳定运行提供很好理论支持收稿日期：2013-10—1

6、8—36一瓣国罐黜1铜排温度预估法计算中空气主要与模型做对流换热，而空气的温度的分布不在考虑范围内，所以可视为一单元一节点1．1研究对象结构。计算模型如图1所示。铜合金母线的技术指标里对铜排的截面形状单元1单元2单元3单元4和规格进行说明，并没有对长度进行说明，但型式Il1试验的要求里对铜排长度进行了说明[31。为了与试

7、验用铜排保持一致，本文采取的计算模型目标参数节点f31l节点1节．．为：图1形状：长方体；尺寸：80x8xl000mm(宽×厚×长)；由热平衡可得导热系数：A=0．401W／mm

8、oC；己／截(一=UIA测(一)铜排为竖放，即底边和地面接触，不计换热。FR2+【，截(一)=【／截(T3一T2)+GA对(一71】)其它面和空气进行对流换热，换热系数h=15x截(一=己／截(一)1()^一6W／ram·℃：[2R3=E，34截(一+E截(一T6)+UIA对(一)周围空气温度为25~C；截(死一)=己截(一Z『6)左端面通以直流电流，_1775A。I2R4+E／4A截(一=截(一Ts)+UA对(T7一)1．2一维传热计算叫截(一Ts)=U1A测(一T1)(3)根据牛顿冷却定律：温

9、度高于周围环境的物体式中：为因子，表示单位面积上的热传递量㈣，i向周围媒质传递热量逐渐冷却时所遵循的规律。当表示对应的单元号：物体表面与周围存在温度差时，单位时间从单位面A截、A测、A对：分别为铜排横截面积、两端面面积散失的热量与温度差成正比，比例系数称为热传积和单元周向暴露在空气中的面积；递系数[41，为电流，(A)；咖=M((1)i为各单元电阻；式中：h为对流换热系数；为节点温度，表示对应的节点号。固体表面温度；为周围流体温度。G=G=U4=(4)根据能量守恒定律式中：A为导热