本文關(guān)鍵詞：大電流連接器的熱分析與熱設(shè)計(jì)

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【摘要】：在電力系統(tǒng)中,連接器是為兩個(gè)導(dǎo)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(shè)備中,主要連接器結(jié)構(gòu)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(dǎo)電性能以及較大的可折彎度,這種銅排連接器在電源機(jī)柜匯流排、高低壓輸電設(shè)備和開關(guān)觸頭等產(chǎn)品中運(yùn)用廣泛。 當(dāng)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(chǎn)品載荷容量和可靠性的關(guān)鍵。連接器的溫升是由工作時(shí)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(jī)械結(jié)構(gòu)。 連接器應(yīng)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(nèi)。機(jī)械結(jié)構(gòu)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(jù)電接觸理論對連接器接觸電阻影響因素進(jìn)行了分析,并通過Greenwood-Williamson接觸模型進(jìn)行了接觸電阻的計(jì)算,對接觸力、表面粗糙度對接觸電阻的影響進(jìn)行了定量分析。同時(shí)對連接器進(jìn)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(shù)值分析方法。通過這種方法對大量銅排模型進(jìn)行了分析,得出結(jié)構(gòu)與溫升的關(guān)系,并根據(jù)這些關(guān)系指導(dǎo)連接器的熱設(shè)計(jì)。 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(shè)計(jì)提出了兩種方案,一是改變連接器結(jié)構(gòu),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(qiáng)散熱能力。根據(jù)分析結(jié)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(chǎn)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(shè)計(jì)提供依據(jù)和熱設(shè)計(jì)方法。
【關(guān)鍵詞】：銅排 大電流連接器 熱分析 ANSYS 接觸電阻
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-12
• 1.2.1 熱分析技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)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(nèi)外現(xiàn)狀12
• 1.4 計(jì)算機(jī)熱仿真國內(nèi)外現(xiàn)狀12-13
• 1.5 課題研究內(nèi)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(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)15-20
• 2.1 傳熱學(xué)基本理論15-17
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)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(jié)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(jì)算22-26
• 3.4 有限元仿真26-33
• 3.5 熱應(yīng)力分析33-34
• 3.6 本章小結(jié)34-36
• 第四章 大電流連接器的熱設(shè)計(jì)36-49
• 4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-46
• 4.1.1 搭接形式設(shè)計(jì)37-39
• 4.1.2 寬度與厚度設(shè)計(jì)39-40
• 4.1.3 螺栓設(shè)計(jì)40-44
• 4.1.4 接觸電阻溫升與結(jié)構(gòu)的關(guān)系44-45
• 4.1.5 連接器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)45-46
• 4.2 散熱優(yōu)化46-47
• 4.3 本章小結(jié)47-49
• 第五章 總結(jié)與展望49-51
• 5.1 論文總結(jié)49
• 5.2 展望49-51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 致謝54-55
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文55

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：575137