リング本体の温度上昇シミュレーションの比較検討

リングメインユニットは、スチール製の金属製キャビネットに取り付けられた、または電気機器の組み立てられた間隔を空けたリングネットワーク電源ユニットで作られた高電圧開閉装置のグループです。ロードスイッチと導電回路の全体的な構造は、リングユニットのメインコアを構成するいくつかのコンポーネントを含む導電回路で構成されています。しかし、内部構造がコンパクトなため、リング本体は放熱性に課題があります。これにより、高温環境で長期間運転すると、熱変形や経年劣化につながる可能性があります。これらの問題は、ユニットの耐用年数に影響を与えるだけでなく、その絶縁特性にも影響を及ぼし、安全上のリスクをもたらします。特に、機器の損傷や電気事故が発生する可能性が高くなり、重大な安全上の問題を引き起こします。

さまざまな研究分野で、学者は架空送電線開閉装置の温度上昇に関する一連の研究を行い、温度分布に影響を与えるさまざまな要因を分析してきました¹。Polykrati et ^al.2では、短絡障害時の配電ネットワークに設置された部品の温度上昇を推定するための数学的モデルが提示されています。このモデルは、ネットワークの一般的な切断スイッチに適用され、結果の特性は、短絡電流波形の非対称部分のさまざまな形式と短絡DC電流成分の初期値に従ってプロットされました。一方、Guanらは、接触界面をシミュレートするための等価な接触ブリッジを構築することにより、接触抵抗と電磁反発を考慮に入れ、電磁-熱結合場と温度上昇実験³をさらに分析しました。さらに、研究者らは、有限要素シミュレーションによってリング本体内部の動的接点と静的接点の温度場と熱応力分布を調査し、サーキットブレーカーの寿命⁴の研究の基礎を提供しました。最後に、Muellerらはヒートシンクの幾何学的特性に焦点を当て、材料の選択、総表面積、温度均一性、および最大表面温度が熱性能に及ぼす影響を評価しました⁵。これらの研究は、開閉装置の性能と信頼性を向上させ、温度上昇を抑え、機器の寿命を延ばすための貴重な洞察と方法を提供します。Wangらは、電気リングキャビネットの故障診断を検出する目的で、UPIOT環境におけるMiNET Deep Learning Model(MDLM)を提案し、他の方法よりも大幅に高い99.1%の識別精度を持つことが確認されました⁶。Leiらは、磁気流体熱連成解析法を使用して定常状態のGISバスバーの熱性能を研究し、温度上昇シミュレーション結果⁷に基づいて導体とタンクの直径を最適化しました。Ouerdaniらは、RMU温度上昇シミュレーションモデルを使用して、その内部の重要な位置での温度上昇を決定し、それにより、それに応じてRMU内部のコンポーネントの最大過負荷の持続時間を固定しました⁸。Zhengらは、2次元モデルを構築し、電磁界計算に有限要素法(FEM)を適用することにより、高電流開閉装置のモデルにおける従来の長方形バスバーについて説明しました。これにより、バス導体、電流密度、電力損失の分布を得ることができました。イレギュラーバスバーは、近接効果と表皮効果の影響を考慮した上で設計されました。この不規則なバスバー設計により、従来の長方形バス^バー9の性能が向上しました。

アイスパックシミュレーションの側面としては、Wangらが渦場、気流場、温度場の理論を通じて温度上昇シミュレーションを行い、自然対流下ではリング本体の温度上昇がより深刻になることを発見しました。彼らは、強制空冷を追加し、内部接点構造¹⁰を改善することにより、温度上昇レベルを減少させることに成功しました。Zhu et ^al.11 は、アイスパックを使用して熱モデルをシミュレートし、PCB 上のサーマルビアの存在とヒートシンクの存在がパワーデバイスの温度に及ぼす影響を比較しました。最後に、理論解析をシミュレーション結果と比較し、理論解析の正確性を検証します。Mao et ^al.12 は、icepakシミュレーションのCAEソフトウェアに基づく熱シミュレーションにより、夏季の運転条件下での温度と内部気流分布を研究しました。冷却効率を向上させ、複数の銀メッキ接点の温度上昇を制御する方法の問題が提起され、シミュレーションでキャプチャされた温度と内部の気流の輪郭は、シーリングユニットに取り付けられた6つの銀メッキ接点の冷却スキームの設計の基礎となります。逆に、定常状態の熱モジュールの使用では、代替の過渡手順を使用して高圧ブッシングの熱ネットワークを解くためのZhang¹³ モデリング法について説明します。テスト結果とシミュレーション結果は、ブッシュの熱定常状態と非定常状態とよく一致しています。次に、過渡結果を使用して、ブッシングの過負荷容量を評価します。Vaimann et ^al.14 は、同期リラクタンス モーターのさまざまなコンポーネントの温度と設定された合計パラメーターの熱ネットワークを予測するための解析熱モデルを開発および分析しました。

リング本体などの電気機器の研究が進む中、従来の温度上昇試験や製造方法は比較的非効率的でした。したがって、オフラインテストと組み合わせた有限要素技術を活用することで、設計コストの問題に対処するだけでなく、シミュレーションに基づいて実際の問題に迅速に調整と最適化を行うことができます。上記の研究の進歩を踏まえると、ANSYS Icepakと定常熱連成を比較解析に使用していることはほとんど言及されていません。したがって、プロトコルでは、有限要素のメカニズム研究について説明し、数値と形態学の組み合わせを使用してエンクロージャの有限要素温度上昇シミュレーションモデルを確立し、2つのシミュレーションモジュールの結果を比較することにより、2つの解析モジュールの結果に基づく有限要素温度上昇シミュレーションモデルについて説明します。2つのシミュレーションモジュールの比較を通じて、リング本体の温度上昇傾向の特性を取得し、リング本体の温度上昇を軽減するための戦略に必要な基礎と研究アイデアを提供するために、最も適切な方法を見つけます。