CN111881597B - 一种绕组绝缘导热系数的推算方法 - Google Patents

一种绕组绝缘导热系数的推算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种绕组绝缘导热系数的推算方法，具体步骤为：根据绕组结构和材料，建立绕组有限元瞬态温度场求解模型；给定绕组的初始绝缘导热系数，进行有限元瞬态温度场仿真；将仿真结果与绕组温升实验结果进行对比分析，若误差超过10％，则重新给定初始绝缘导热系数并计算温度场，不断迭代直至误差在允许范围内；根据对比结果确定绕组的绝缘导热系数。本发明利用绕组绝缘表面的温度变化推算绕组的绝缘导热系数，解决了绕组绝缘导热系数与电机温度的之间关联性问题，对于探究绕组绝缘老化规律有重要意义。

Description

一种绕组绝缘导热系数的推算方法
技术领域
本发明涉及电气工程领域，具体涉及一种绕组绝缘导热系数的推算方法。
背景技术
随着电机和变压器不断向小型化、轻量化和高功率密度的方向发展，绝缘系统的要求也越来越高，绝缘导热性能成为重要的指标。绝缘系统导热性能合理，可以在一定程度上降低温升，保证安全可靠运行，并且运行更加节能环保高效。
绕组绝缘导热系数不但可以直接表征绝缘系统的导热性能，同时也与绝缘老化程度密切相关。若能根据绕组的温度变化反演出绕组绝缘导热系数的变化，将对预估寿命和绝缘老化程度以及提高运行可靠性等具有重要意义，进一步可提高绝缘老化的预警能力。因此，推算绝缘导热系数是进一步优化电机和变压器性能亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种绕组绝缘导热系数的推算方法，以解决上述背景技术中的问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种绕组绝缘导热系数的推算方法，包括以下步骤：
步骤1：根据绕组实际参数，建立绕组有限元瞬态温度场求解模型，绕组有限元瞬态温度场求解模型包括：绕组导条21和绝缘层22；
步骤2：给定初始绝缘导热系数，把绕组温升实验中记录的输入功率转换为绕组体热源，进行有限元瞬态温度场分析，记录绕组绝缘层表面的温度变化情况；
步骤3：将步骤2中记录的绕组绝缘层表面的温度变化情况与绕组温升实验测得的温度变化情况进行对比分析，若误差超过10％，则返回步骤2重新给定初始绝缘导热系数并计算温度场，如此迭代直至误差在允许范围内；
步骤4：根据上述对比结果确定绕组的绝缘导热系数。
优选地，所述绕组温升实验为对绕组进行温升实验，并记录实验结果，实验结果包括：绕组所施加的输入功率及绕组绝缘表面的温度变化情况。
优选地，所述步骤2中有限元瞬态温度场分析的具体过程为：
步骤21：对有限元瞬态温度场求解模型进行网格划分；
步骤22：根据绕组基本参数，确定绕组导条21和绝缘层22的材料属性，材料属性包括：材料密度、比热容和初始绝缘导热系数；
步骤23：根据绕组的体积和温升实验的实验条件，对绕组的有限元瞬态温度场求解模型施加热源及对流换热系数；
步骤24：根据绕组的有限元瞬态温度场求解模型、电机传热理论以及上述初始绝缘导热系数、热源、对流换热系数进行有限元瞬态温度场分析。
优选地，对流换热方式为绕组绝缘层外表面与空气接触自然散热。
本发明优点在于：本发明可以根据绕组绝缘表面温度的变化推算绕组绝缘导热系数的变化，提高绕组老化预警能力，对于进一步优化导热性能具有积极意义。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为本发明所述一种绕组绝缘导热系数的推算方法的流程图；
图2为绕组线棒有限元瞬态温度场仿真模型，其中：21-绕组导条，22-绝缘层。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供的一种绕组绝缘导热系数的推算方法的流程图如图1所示，具体包括如下步骤：
步骤1：根据绕组实际参数，建立绕组有限元瞬态温度场求解模型，绕组有限元瞬态温度场求解模型包括绕组导条21和绝缘层22；
步骤2：给定初始绝缘导热系数，把绕组温升实验中记录的输入功率转换为绕组体热源，进行有限元瞬态温度场分析，记录绕组绝缘层表面的温度变化情况；
绕组温升实验为对绕组进行温升实验，并记录实验结果，实验结果包括测试绕组所施加的输入功率及绕组绝缘表面的温度变化情况。
有限元瞬态温度场分析的具体过程为：
对有限元瞬态温度场求解模型进行网格划分；
根据绕组基本参数，确定绕组导条21和绝缘层22的材料属性，材料属性包括材料密度、比热容和初始绝缘导热系数；
根据绕组的体积和温升实验的实验条件，对绕组的有限元瞬态温度场求解模型施加热源及对流换热系数；
根据绕组的有限元瞬态温度场求解模型、电机传热理论以及上述初始绝缘导热系数、热源、对流换热系数进行有限元瞬态温度场分析。
步骤3：将步骤2中记录的绕组绝缘层表面的温度变化情况与绕组温升实验测得的温度变化情况进行对比分析，若误差超过10％，则返回步骤2重新给定初始绝缘导热系数并计算温度场，如此迭代直至误差在允许范围内；
步骤4：根据上述对比结果确定绕组的绝缘导热系数。
本实施例的具体过程：首先通过绕组温升实验获得绕组的输入功率和绝缘层表面的温度变化情况。然后建立有限元瞬态温度场仿真模型，设定初始导热系数0.35W/m·K，根据绕组线实验功率和绕组线棒模型的体积计算热源，热源数值随绕组绝缘老化模拟实验所测的功率而变化，换热方式为绕组绝缘层外表面与空气接触自然散热，对流换热系数14.2W/m2·℃，室温18℃，得到绕组线棒绝缘层表面的温度仿真结果，将该仿真温度与实验温度进行对比分析，若误差较大则重新给定导热系数并进行仿真计算，直至仿真结果与实验结果误差在允许范围内，则停止迭代，从而得到实验温度下绕组的导热系数。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种绕组绝缘导热系数的推算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据绕组实际参数，建立绕组有限元瞬态温度场求解模型，绕组有限元瞬态温度场求解模型包括：绕组导条(21)和绝缘层(22)；
步骤2：给定初始绝缘导热系数，把绕组温升实验中记录的输入功率转换为绕组体热源，进行有限元瞬态温度场分析，记录绕组绝缘层表面的温度变化情况；
所述有限元瞬态温度场分析的具体过程为：
步骤21：对有限元瞬态温度场求解模型进行网格划分；
步骤22：根据绕组基本参数，确定绕组导条(21)和绝缘层(22)的材料属性，材料属性包括：材料密度、比热容和初始绝缘导热系数；
步骤23：根据绕组的体积和温升实验的实验条件，对绕组的有限元瞬态温度场求解模型施加热源及对流换热系数；
步骤24：根据绕组的有限元瞬态温度场求解模型、电机传热理论以及上述初始绝缘导热系数、热源、对流换热系数进行有限元瞬态温度场分析；
步骤3：将步骤2中记录的绕组绝缘层表面的温度变化情况与绕组温升实验测得的温度变化情况进行对比分析，若误差超过10％，则返回步骤2重新给定初始绝缘导热系数并计算温度场，如此迭代直至误差在允许范围内；
步骤4：根据上述对比结果确定绕组的绝缘导热系数。
2.如权利要求1所述的绕组绝缘导热系数的推算方法，其特征在于，所述绕组温升实验为对绕组进行温升实验，并记录实验结果，实验结果包括：绕组所施加的输入功率及绕组绝缘表面的温度变化情况。
3.如权利要求1所述的绕组绝缘导热系数的推算方法，其特征在于，对流换热方式为绕组绝缘层外表面与空气接触自然散热。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109255192A (zh) * 2018-09-21 2019-01-22 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种变压器绕组温升特性的仿真计算方法
CN109900477A (zh) * 2019-02-25 2019-06-18 河海大学 基于热源细分的双绕组无轴承开关磁阻电机温度场模型

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108334687B (zh) * 2018-01-29 2021-06-25 扬州大学 一种大中型电机运行温升可靠度的预测方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109255192A (zh) * 2018-09-21 2019-01-22 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种变压器绕组温升特性的仿真计算方法
CN109900477A (zh) * 2019-02-25 2019-06-18 河海大学 基于热源细分的双绕组无轴承开关磁阻电机温度场模型

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
小型电机绕组导热系数的研究;吴尧辉等;《微电机》;20150428(第04期);27-29,37 *

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