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_里生主坌堑:sneji
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
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