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浅谈Ansoft Maxwell软件在小型化真空灭弧室绝缘优化设计中的应用

2012-11-21 来源:微波射频网 字号:

引言

跟随着涡流箱控制开关枝术的从而提高成长,涡流箱灭弧室不停的地通往小规模化,涡流箱灭弧室室内隔绝技术技术的合理的设定已听上去愈加必要,并成邻域内普及的关注的探究领域,涡流箱灭弧室室内交变消除静交变人体静电反应磁场强度的生长是室内隔绝技术技术设定的关键的,而室内交变消除静交变人体静电反应磁场强度浅析探究是哪项极较为复杂的动图隔绝问題,其框架是涡流箱灭弧室室内静交变消除静交变人体静电反应磁场强度问題的探究。此处仅从涡流箱灭弧室的外部交变消除静交变人体静电反应磁场强度来两只手浅析,在小规模化涡流箱灭弧室设定与从而提高工作效率具体步骤中,充分运用Ansoft Maxwell图片软件的静交变消除静交变人体静电反应磁场强度浅析系统能能对涡流箱灭弧室室内各组成的开关元件的不一样的图行和不一样的部位下的静交变消除静交变人体静电反应磁场强度确定浅析,会按照浅析没想到不停的地懂得调整,以后使其室内静交变消除静交变人体静电反应磁场强度超过均匀布置生长的方式,然后从而提高了小规模化涡流箱灭弧室的室内隔绝技术技术。

1、Ansoft Maxwell软件介绍

Ansoft Maxwell器具是国际英文上流行时尚的新型实用比较有限器具包,是的功能更强的电磁炉场防真器具,通常软件应用于电电磁波、人体电磁波、涡流效应场、热场等领域行业的计算的与研究分析中。

Ansoft Maxwell软件是完全的Window程序,友好的用户界面,使用起来直观、方便。该软件较比其它有限元分析软件具有如下几点优势:
(1)具有强大的数据处理功能。
(2)拥有简便易行的绘图功能的同时兼有模型输入端口,可以方便的导入其他绘图软件形成的模型。
(3)在剖分过程中,可进行手动剖分和自动剖分,网格形状和疏密程度灵活多样,能量误差可减小到任意指定值。
(4)能够进行各类线性和非线性分析。

2、Ansoft Maxwell软件在小型化真空灭弧室绝缘优化设计中的应用

重力作用室灭弧室室内基本由触头、导电杆、屏蔽掉罩、水纹管等组件分为,不良影响其室内接地带含量的关键因素众多,但室内设备构造的适宜构思可以有效的保证 室内各厚度当中的电阻均衡教育,室内磁场线效果占比光滑,然而提高自己室内接地带含量。下文是某某人在办公中做Ansoft Maxwell 二维小软件对小型的化重力作用室灭弧室室内设备构造和磁场线做分析一下优化方案的一下最简单的方法和就体会,供同仁们探析。

2.1真空灭弧室计算模型的建立

Ansoft Maxwell的二维静电感应场数据深入分析重要的包扩3个组成部分:前工作包块、数据深入分析包块和后工作包块。重要的时候为实现模型工具、设备的的边界、基本概念相关材料、给予的的边界因素和承载力、剖分、解微分方程和后工作等。 进口真空灭弧室是典范的轴中心对应点格局,其内层静电场线能够被当做轴中心对应点静电场线,因此在建设计算方法出作图时只需用制图总量一半的格局图就可,是这样可简单化为二维轴中心对应点毛病来了解,可削减后操作的时候中的计算方法出量。作图可在Ansoft Maxwell 中建设,也能够在任何作图工具中制图,接下来采用插入网络端口导到作图。盛福小编推荐在AUTO CAD或CAXA中建设作图,导到Ansoft Maxwell 中后就可施用,电动机所成的体就可被当做推导喜欢的人。格局作图如图甲一样1一样:

图1  负压灭弧室估算建模图 模型建立起来后,设置边界条件很关键,事实上真空灭弧室电场的求解是属于开域场问题,这里我们为了合理确定真空灭弧室电场无界计算区,我们通常取相当于灭弧室内部区域的5倍距离处作为开域场边界,其外部即可视为一无限远空间,如图2所示:

图2  抽真空灭弧室整场比赛域静电场算起沙盘模型场域磁盘分区 1—涡流灭弧室  2—气流3—很大远换算范围  4—开域场界线

2.2 静态电场的计算

电算需要会依照结构特征制定对各种类型材料使用赋值,将无尽远的边界线线名词解释为大空气球的边界线线。测算出具体水平为:动触头及及其说接入的轻金属制件电势差差设为零,静触头及及其说接入的轻金属制件电势差差设为10kV,手机屏蔽罩配置为漂浮电势差差,无尽往远的大空气球的边界线线配置为交流输出功率,此地的响声端交流输出功率具体水平的控制同时反进来。会依照控制的具体水平,Ansoft Maxwell 应用运营自习惯网格剖分科技,自己转为剖分机组,使用比较有限元交变电场进行分析,下图3下图。其测算出粗差可降低到其中任何更改值,论文测算出中能力粗差值为1%。

图3  自不适应剖分结杲 Ansoft Maxwell手机app兼有更强的后解决功能性,就能够研究电磁场的密度方面的多重方面,举例电磁场的密度的密度、电业线生长范围、电感、滤波电容等,这篇文章主要的从层次性点的电磁场的密度的密度和瓷壳沿面的电业线生长范围来研究。

2.3 小型化真空灭弧室内部结构优化设计

真空环境灭弧室小行化后,的的内部各设计件的面积、样式形态下列关于能够 部位社会关系对的的内部电绝缘标准的影晌更加大,今天真对那种不一样的的设计来进行分析一下,设计举手图如下图3如下图所示。

图3—a与图3—b的区别在于屏蔽罩的装配方向与位置不同;
图3—c与图3—b的区别在于静端屏蔽罩的设置。

 图3有差异的来设计组成 运用Ansoft Maxwell工具各自对3种工作方案实现分折计算公式,在给予一模一样荷重的具体条件下获取的导致截然相反的。

2.3.1电力线的分布

涡流灭弧室的电压击穿电压点皆是现象在瓷壳上,瓷壳任何有固定的绝缘层比强度,但要是灭弧室内外部组成部分属相相克理,可使瓷壳沿面的电磁场强度生长不匀称,就几率在日常动态电磁场强度用下会导致瓷壳局部性电压击穿电压。 对这分为三类的结构做统计后,到的用电线规划组合图形如图已知4如下:a、b、c为静端加髙压症状;a1、b1、c1为动端加髙压症状。

a  a1

b b1

c c1  图4 输配电线的生长图 【浅析】

4—a:电力线的分布明显不均匀,中间电位线偏向静端很多,这样就增大了靠近静端的瓷壳沿面的电位梯度,当在静端施加高电压时很容易导致靠近静端的瓷壳沿面发生击穿;图4-a1中,在动端施加高电压时的情况稍好些,但中间电位线也是偏向静端的,同样会导致瓷壳沿面的电位梯度不均匀,所以这种方案可以不予考虑。

4—b、图4-b1、图4-c、图4-c1:瓷壳沿面的电力线分布基本均匀,且中间电位线基本趋于瓷壳沿面的中间位置,这样在瓷壳沿面上的电位梯度变化就会比较均匀,有利于降低瓷壳沿面的击穿率,尤其在结构c中增加了端屏蔽罩后,虽然静端施加高电压时体现的不很明显,但当变为动端施加高电压时,中间电位线基本就位于瓷壳沿面的中间位置了,这样整个瓷壳沿面得电位梯度不会出现突变,提高了瓷壳沿面的绝缘水平,所以加了端屏蔽罩后的结构c要好于其他两种结构。

2.3.2电场强度的分析

抽涡流灭弧室电耐压装修设计的概念的另1个至关重要点就抽涡流、电耐压塑料外壳与环境的单相电源毗邻处的交变电场线力度线标准。大体积大小的抽涡流灭弧室是可以从快速设置端禁掉罩、均压罩等保护来减少,但小形化的抽涡流灭弧室则不宜从这角度就着手,只使用对内部的结构各电子器件的形式持续不断的地使用计算和科学的布置装修设计并使用交变电场线力度线标准校核,终究系统优化出内部的结构交变电场线力度线不匀规划、单相电源毗邻处的交变电场线力度线标准以便小的装修设计的概念方式。 使用同样的制定水平,对出现以下几种成分来计算后的电磁场抗弯强度分布区图图甲5已知:a、b、c为静端加髙压时候;a1、b1、c1为动端加髙压时候。

a 静端三相交界处Emax:5.33 e+004kV/m  a1 静端三相交界处Emax:4.27e+004kV/m 
   动端三相交界处Emax:1.86 e+004kV/m 动端三相交界处Emax:2.66e+004kV/m

b 静端三相交界处Emax:3.73e+004kV/m b1 静端三相交界处Emax:3.32e+004kV/m
   动端三相交界处Emax:2.4 e+004kV/m 动端三相交界处Emax:2.4e+004kV/m

c 静端三相交界处Emax:3.46e+004.kV/m  c1 静端三相交界处Emax:3.2e+004kV/m
   动端三相交界处Emax:2.33e+004kV/m动端三相交界处Emax:2.4e+004kV/m 图5为电场线硬度布局图 【定性分析】

图中所示的数值是相对一定的设定参数而测得的。
结构a:所示数值表明,无论在静端施加高电压还是在动端施加高电压,其静端的三相交界处的电场强度均明显高于动端的三相交界处,所以很容易在靠近静端出现绝缘破坏,这与上面的电力线的分析结果是一致的。
结构b:动静端三相交界处的电场强度低于结构a,且施加高电压时动静端的电场强度差值缩小,较结构a的绝缘水平得到了优化。
结构c:在静端增加了端屏蔽罩后,静端三相交界处的电场强度又降低到更小值,而动端变化不明显,这就使得灭弧室的绝缘水平得到进一步的优化。所以三种结构比较而然,结构c是最优的。

从上述的两个研究分析事情看看,在灭弧室的绝缘层网站优化的数据是一样的的。 往上仅对更有效的这些解决方案参与了减少研究阐述,此次简介Ansoft Maxwell图片软件的关键选用。在对微型化高压气灭弧室的耐压减少方案中,还必须要 从大多数方便参与减少研究阐述,词有触头的尺码、圆的直径、曲率圆的直径、触头与杯座的缓冲间连接、屏幕罩的接口款式与曲率圆的直径、触头与屏幕罩的多远、响声触头范围内的收拢多远等。还不错将电力网线的研究阐述与静电场线抗拉强度的研究阐述衡量同吃来要考虑,固然这些减少整个过程很死板,但确认一这一的减少研究阐述后,不错促进我适当的方案各元器件封装的尺码并适当的布置设计各元器件封装的具体位置,不错更有效减少微型化高压气灭弧室的内部的静电场线数据分布,提升 微型化高压气灭弧室的耐压技术水平。

3、结束语

1)Ansoft Maxwell软件的应用,为领域内的设计者们提供了科学的设计依据,大大缩短了设计周期,为我们提供了竞争条件。
2)利用Ansoft Maxwell软件优化后的小型化真空灭弧室,内部绝缘水平能够得到很大的提高,从而进一步适应了市场对高压产品的小型化需求。
3)本文探讨的计算方法仅是笔者在工作中的一点应用体会,并且仅适用于二维静电场的定性分析,更多的应用还有待同仁进一步探讨。

参考文献:
[1]王季梅主编  《真空灭弧室设计、制造及其应用》西安交通大学出版社,1993
[2]刘韬,马志瀛《高电压真空灭弧室内部电场分布的影响因素》高电压技术2007年1月,136-139
作者简介:女,高级工程师。从事真空灭弧室的设计和工艺工作。

主题阅读:Ansoft  Maxwell  电磁场仿真