本文關鍵詞：大電流連接器的熱分析與熱設計

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【摘要】：在電力系統中,連接器是為兩個導體界面提供連續(xù)可靠的電流通路的基本元件。目前在大電流設備中,主要連接器結構是銅排之間通過螺栓螺母緊固得到穩(wěn)定連接。由于銅排具有優(yōu)良的導電性能以及較大的可折彎度,這種銅排連接器在電源機柜匯流排、高低壓輸電設備和開關觸頭等產品中運用廣泛。 當前大電流連接器面臨的主要問題是溫升和電蝕。而低電壓中溫升又是影響產品載荷容量和可靠性的關鍵。連接器的溫升是由工作時的焦耳熱帶來的,因此決定連接器溫升的因素主要是接觸電阻與機械結構。 連接器應具有低而穩(wěn)定的接觸電阻來保證接觸區(qū)溫升在材料允許的溫度范圍內。機械結構一方面為連接器提供可靠的接觸條件,另一方面不同尺寸銅排直接影響著連接器整體的電阻。本文根據電接觸理論對連接器接觸電阻影響因素進行了分析,并通過Greenwood-Williamson接觸模型進行了接觸電阻的計算,對接觸力、表面粗糙度對接觸電阻的影響進行了定量分析。同時對連接器進行了ANSYS有限元熱-電耦合分析以及理論分析,得出了連接器熱穩(wěn)態(tài)下的熱分布情況以及對連接器熱特性的有效數值分析方法。通過這種方法對大量銅排模型進行了分析,得出結構與溫升的關系,并根據這些關系指導連接器的熱設計。 為了降低溫升的影響,提高連接器載流量,本文對連接器熱設計提出了兩種方案,一是改變連接器結構,如銅排寬度、厚度、搭接形式來改變銅排的載流能力；二是通過改變對流散熱情況,增強散熱能力。根據分析結果可以看出,此兩種方法對連接器熱穩(wěn)態(tài)下的溫升有著很明顯的降低作用。 本文旨在通過對典型產品的分析研究,建立大電流連接器的熱分析方法和仿真模型,以期對此類連接器的設計提供依據和熱設計方法。
【關鍵詞】：銅排 大電流連接器 熱分析 ANSYS 接觸電阻
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM503.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 熱分析技術國內外現狀及發(fā)展趨勢10-12
• 1.2.1 熱分析技術國內外現狀10-11
• 1.2.2 連接器熱分析發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 電接觸理論國內外現狀12
• 1.4 計算機熱仿真國內外現狀12-13
• 1.5 課題研究內容13-14
• 1.6 論文章節(jié)安排14-15
• 第二章 大電流連接器熱設計理論基礎15-20
• 2.1 傳熱學基本理論15-17
• 2.1.1 熱傳導理論15
• 2.1.2 熱對流理論15-16
• 2.1.3 熱輻射理論16-17
• 2.2 電接觸理論17-19
• 2.2.1 接觸電阻的形成17-18
• 2.2.2 接觸電阻的影響因素分析18-19
• 2.3 本章小結19-20
• 第三章 大電流連接器的熱分析20-36
• 3.1 ANSYS有限元仿真軟件介紹20-22
• 3.2 連接器選型22
• 3.3 接觸電阻模型及計算22-26
• 3.4 有限元仿真26-33
• 3.5 熱應力分析33-34
• 3.6 本章小結34-36
• 第四章 大電流連接器的熱設計36-49
• 4.1 結構設計37-46
• 4.1.1 搭接形式設計37-39
• 4.1.2 寬度與厚度設計39-40
• 4.1.3 螺栓設計40-44
• 4.1.4 接觸電阻溫升與結構的關系44-45
• 4.1.5 連接器結構優(yōu)化設計45-46
• 4.2 散熱優(yōu)化46-47
• 4.3 本章小結47-49
• 第五章 總結與展望49-51
• 5.1 論文總結49
• 5.2 展望49-51
• 參考文獻51-54
• 致謝54-55
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文55

【參考文獻】

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本文編號：575137