CN109977549A - 一种新型的变压整流器热分析模型处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型的变压整流器模型处理方法。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。模型包含绕组、汇流条、聚乙烯薄膜、绝缘漆。单层铜圈采用整体厚度建模方式，多层铜片通过叠加简化成两层，聚乙烯薄膜采用翘导热模型简化处理。汇流条保留原始模型不做简化。汇流条插在不同绕组之间，其他部分接触面采用共节点形式。绕组及汇流条缠绕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，得到的结果满足三方面的设计需求：1）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；2）可以得到绕组不同厚度及不同位置的温度场值；3）可以得到汇流条不同位置的温度值。
Description
技术领域
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。
发明内容
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。
Claims (5)
1.一种新型的变压整流器热分析模型处理方法，其特征在于：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。
2.根据权利要求1所述的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，将三层铜片简化成两层网格模型，每层铜片表面包裹聚乙烯薄膜，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。
3.根据权利要求1所述的变压器的绕组有四层，每层绕组之间有两层聚乙烯薄膜，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。
4.根据权利要求1所述的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。
5.根据权利要求1所述的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。
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