銅排發熱
關注創建者：9899 創建時間：2022-04-05
銅排發熱的實例教程
FLOEFD針對銅排發熱的仿真分析
今天做了一個簡單的銅排通電發熱的分析，只為說明銅排等電氣元器件發熱的考慮方法，做了簡單的熱仿真示意，結果如圖；
其中銅排通電電流50A.
銅排通電發熱溫升仿真分析
Maxwell和icepak的耦合溫升仿真分析
Ansys electric desktop中Maxwell和icepak的耦合溫升仿真分析
在電子設備中，熱一般是由電產生的，電流通過導體，由于電阻產生發熱，發出的熱量導致導體溫度升高，而一般導體的電阻率跟溫度成正相關，即導體越熱電阻越大，在電流不變的情況下，發熱功率也會變大，如此循環直到達到平衡。
本案例主要講解了通電銅排在空氣中的溫升仿真計算。通過ANSYS workbench中的Maxwell仿真軟件，使用Maxwell中的電磁和icepak模塊的耦合，計算得到通電銅排的溫升結果.
主要講解該案例的具體操作方法，包括建模、Maxwell模塊和ICepak模塊的詳細操作步驟；以及相關參數的設置；
問題描述：假設有三根銅排，每根銅排通過有效值為1000A的50Hz的交流電，相鄰兩相間的相位差為120°，考察這三根排在空氣中的溫升情況。
1.首先建立模型
分析的模型為三個銅排，那么著時候就可以采用簡化方法了，在Maxwell的2D中建立三根銅排，如圖所示 ，模型為2維截面
2. 建立相應的電流和邊界條件
如圖所示，選擇三個矩形，添加parallel current，可以將三個斷面考慮成一個導體，自動考慮并聯效果，這樣就有了已知總電流的情況下，其集膚效應的影響，導致的電流分布不均勻現象。
展開 電纜通電時電動力、結構、溫升的耦合仿真
作者：范文哲 專注于ANSYS Workbench系列軟件
電纜、導線和銅排在電氣化產品當中是應用最多的零部件，在電網當中的電流相對于民用設備的電流值是大很多的。由于電流的產生，根據麥克斯韋方程則在導線周圍會產生磁場，而由于洛倫茲力的作用，磁場會使導線之間發生吸引或排斥。另外，電纜在使用過程中大家可以發現有不同的橫截面積，不同的橫截面積是由于其單位長度下電阻的不同，導致其單位體積的發熱量而不同，為了防止火災的發生，因此國家有相關的標準針對不同的電流使用不同橫截面的電纜。由于電磁力的產生和溫度的考慮要求，所以在電氣柜等電網設備的設計當中需要考慮銅排的電動力和結構變形，以及銅排的溫升符合國家標準的要求。
ANSYS作為一個強大的耦合場分析軟件，多個物理場的模擬分析可以很好的結合.ANSYS可以模擬電磁場、結構分析、溫升分析等，本次采用ANSYS Workbench軟件以兩根銅排為例，來說明仿真電磁場的基本方法和原理，同時考慮電磁力對結構的影響，考慮銅排在電流的作用下其溫升的影響。
1.模型建立
本次分析只考慮銅排的影響，因此模型根據實際情況，僅建立3根10mmx100mmx1000mm的銅排，間距為100mm，模型如圖所示。三根銅排布置相互錯開，如圖所示
2.分析過程
電氣柜、斷路器、接觸器和電源開關等設備根據標準要求需要考慮在電路發生短路時候的安全性，查看其電動力對結構的影響是否發生破壞，所以采用maxwell計算兩根銅排的電磁力。將電磁力通過workbench平臺導入到結構分析中，通過瞬態分析查看其銅排在電動力下的運動情況，另外可以考慮銅排的溫度升高可以采用電磁分析中的Maxwell軟件來計算銅排的發熱量，將熱量讀取并在流體分析軟件中模擬溫升情況。workbench操作流程如圖所示。
展開 圖1 發熱點及電流示意圖
二、CT端子箱電纜發熱故障的原因
檢修人員到達現場對發熱的電纜進行檢查，發現電纜屏蔽地線在二次銅排的連接處有斷股現象，導致此處電阻增大而發熱。對燒融的電纜外皮進行清理后發現屏蔽地線為焊接在電纜鎧層上，而屏蔽層銅箔及銅絲未連接地線。
現場對一、二次接地情況進行了檢查，端子箱內二次銅排由絕緣支柱固定在箱體上，并經一根截面積為100mm2的接地線接至電纜溝內二次銅排上，溝內二次銅排與一次構架及地網之間均為焊接連接，端子箱體焊接在CT支柱上，且分別經接地扁鐵連接至主地網，連接情況如圖2所示。
展開 圖1 發熱點及電流示意圖
二、CT端子箱電纜發熱故障的原因
檢修人員到達現場對發熱的電纜進行檢查，發現電纜屏蔽地線在二次銅排的連接處有斷股現象，導致此處電阻增大而發熱。對燒融的電纜外皮進行清理后發現屏蔽地線為焊接在電纜鎧層上，而屏蔽層銅箔及銅絲未連接地線。
現場對一、二次接地情況進行了檢查，端子箱內二次銅排由絕緣支柱固定在箱體上，并經一根截面積為100mm2的接地線接至電纜溝內二次銅排上，溝內二次銅排與一次構架及地網之間均為焊接連接，端子箱體焊接在CT支柱上，且分別經接地扁鐵連接至主地網，連接情況如圖2所示。
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一、一起CT端子箱電纜發熱故障
2021年7月11日，某變電站運行人員進行紅外測溫時發現35千伏某低壓側CT端子箱內電纜接頭發熱至133°C，電纜屏蔽地線與箱內二次銅排連接處發熱至
一、一起CT端子箱電纜發熱故障
2021年7月11日，某變電站運行人員進行紅外測溫時發現35千伏某低壓側CT端子箱內電纜接頭發熱至133°C，電纜屏蔽地線與箱內二次銅排連接處發熱至
一、一起CT端子箱電纜發熱故障
2021年7月11日，某變電站運行人員進行紅外測溫時發現35千伏某低壓側CT端子箱內電纜接頭發熱至133°C，電纜屏蔽地線與箱內二次銅排連接處發熱至77°C
一、一起CT端子箱電纜發熱故障
2021年7月11日，某變電站運行人員進行紅外測溫時發現35千伏某低壓側CT端子箱內電纜接頭發熱至133°C，電纜屏蔽地線與箱內二次銅排連接處發熱至77°C
一、一起CT端子箱電纜發熱故障
2021年7月11日，某變電站運行人員進行紅外測溫時發現35千伏某低壓側CT端子箱內電纜接頭發熱至133°C，電纜屏蔽地線與箱內二次銅排連接處發熱至77°C，端子箱二次接地銅線上電流為38.9A。
將電磁力通過workbench平臺導入到結構分析中，通過瞬態分析查看其銅排在電動力下的運動情況，另外可以考慮銅排的溫度升高可以采用電磁分析中的Maxwell軟件來計算銅排的發熱量，將熱量讀取并在流體分析軟件中模擬溫升情況。workbench操作流程如圖所示。
FLOEFD針對銅排發熱的仿真分析
今天做了一個簡單的銅排通電發熱的分析，只為說明銅排等電氣元器件發熱的考慮方法，做了簡單的熱仿真示意，結果如圖；
其中銅排通電電流50A.
