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基于ANSYS的管型母线损耗计算

吐松江·卡日希望·阿不都瓦依提

(新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830046)

摘要：基于ANSYS仿真分析管型母线的损耗分布，通过对管型母线厚度进行优化，计算获得损耗最小的厚度。

关键词：ANSYS；管型母线；损耗

0引言艮

母线用于连接各种电机和电器，以传输电流和功率并通过+＼＼母线外

配电装置分配电能。材料利用率高、机械强度大、集肤系数小

及安全性能好等优点使得管型母线在大型发电厂和变电站中移≮妒j子

广泛使用。管型母线温升是其运行过程中需要考虑的重要方

面u‘40。除了外部日照因素外，集肤效应导致的焦耳热是造成

母线温度升高的重要原因。本文基于ANSYS仿真分析母线损搭

耗，通过厚度的优化，降低母线损耗。＼、、—～梦

1管型母线电磁场数学模型图1管型母线结构

表1管型母线结构及物性参数

1．1电磁场控制方程

假设母线无限长，则通过二维仿真代替三维；根据麦克

斯韦方程组，引入矢量磁位，母线区域的电磁场控制方

程为：

V×(uv×A)一J(1)

式中，口为媒质的磁阻率；A为矢量磁位；’，为源电流密度。

二维电磁场求解过程中矢量磁位和电流密度只有Z轴分

量，即A，=A，一o，J。一J，一O，则式(1)改写成：

基(u警)+毒(。警)一．，：㈤

而：

j：一j。J广1：t孙

图2仿真模型

L一口警(4)

3管型母线损耗计算

式中，．，。为已知源电流密度；J。：为导电区域中感应出的涡电流

密度；口为导电区域的电导率。

引人库仑规范v·A—O，并在离外壳较远处设置远端边界

条件A：一0，构成管型母线电磁场边值问题‘“。

导体、壳体VOI。T自由度。选择谐波分析法，施加载荷，流过中

1．2短路电流方程

心导体电流J一3150

A。设置空气边界A。一o，构成本次仿真

管型母线承载的工作电流表达式如下：

的边界条件。

“一√2fcos(∞f+函)通过ANSYs后处理过程，可以计算求得单位长度母线产

生的损耗P一7．47

毛一厄Jc。s(“+妒一孥)(5)W／m，其磁场分布如图3(a)所示，母线损耗

如图3(b)所示，可知母线损耗主要集中于导体表面，这是集肤

蠢一厄，(。件汁警)效应所致。

式中，，为工作电流有效值；莎为初相角。

150

本文取j一3A，曲一o。。

2管型母线基本参数

通常情况下管型母线由中心导体和外壳构成，其结构如图

1所示，其中导体与外壳材料均为铝。本文仿真模型结构及材