一种轻量化车载牵引变压器相对老化率的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种轻量化车载牵引变压器相对老化率的计算方法，包括以下步骤：建立轻量化车载牵引变压器轴对称二维模型、布置温度监测节点、计算各部分热阻、为绕组温度节点分配发热功率、求解绕组温度节点温度值、获取热点温度、计算相对老化率。本发明专利技术的有益效果在于：相比于建模繁琐且消耗大量计算资源和时间的计算流体动力学方法，本发明专利技术能够实现轻量化车载牵引变压器相对老化率的高效快速计算，为轻量化车载牵引变压器整体结构优化、热特性提升和负载利用调控提供新的手段，减少设计和运维过程中人力物力的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化车载牵引变压器相对老化率的计算方法
本专利技术涉及电气绝缘在线检测与故障诊断领域，特别是一种轻量化车载牵引变压器相对老化率的计算方法。
技术介绍
车载牵引变压器作为动车组牵引系统的核心设备，担负着动车组列车全部电能的供应任务，其性能极大地影响整车运行的可靠性和安全性。变压器的故障很大一部分源自绝缘失效，因此在设计阶段高效地获取变压器的相对老化率，准确计算变压器在不同设计参数、负荷和特殊情况过负荷下的寿命损失意义重大。热点温度是变压器相对老化率的重要影响因素，因此变压器的热点温度必须被准确获知。轻量化车载牵引变压器由于取消了油箱和绝缘油等部件，重量远低于油浸式车载牵引变压器，但散热条件更为苛刻且其负载损耗远高于同容量地面变压器，因此其相对老化率更需要被准确计算。计算流体动力学是变压器热点温度计算的常用手段，其计算精度较高且能够提供丰富的流动和传热细节数据，但对时间和计算机资源消耗非常巨大，在变压器设计等需要大量试探计算的场合具有一定局限性。因此，急需一种针对轻量化车载牵引变压器热点温度的快速、批量计算方法，以便高效获取变压器的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻量化车载牵引变压器相对老化率的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步、建立轻量化车载牵引变压器的轴对称二维模型/n根据轻量化车载牵引变压器结构特点进行初步处理：删除绕组出线端子、夹件、撑条等对温度分布影响较小的结构，将冷却风道简化为内外两个壁面同时或独立具有恒定的热流量的环空管道；/n第二步、布置温度监测节点，所述温度监测节点包括：绕组温度节点、绝缘纸边界节点、环氧树脂边界节点和空气温度节点，节点之间通过热阻相连，形成轻量化车载牵引变压器热网络模型；节点的布置方法具体如下：/n1)在绕组导体每一匝中心布置1个绕组温度节点，绕组温度节点间根据绕组结构在轴向和辐向对齐；/n2)在...

【技术特征摘要】
1.一种轻量化车载牵引变压器相对老化率的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、建立轻量化车载牵引变压器的轴对称二维模型
根据轻量化车载牵引变压器结构特点进行初步处理：删除绕组出线端子、夹件、撑条等对温度分布影响较小的结构，将冷却风道简化为内外两个壁面同时或独立具有恒定的热流量的环空管道；
第二步、布置温度监测节点，所述温度监测节点包括：绕组温度节点、绝缘纸边界节点、环氧树脂边界节点和空气温度节点，节点之间通过热阻相连，形成轻量化车载牵引变压器热网络模型；节点的布置方法具体如下：
1)在绕组导体每一匝中心布置1个绕组温度节点，绕组温度节点间根据绕组结构在轴向和辐向对齐；
2)在绕组温度节点的上、下、左、右4个方向分别布置4个绝缘纸边界节点；
3)在上、下绝缘纸边界节点的上、下侧分别布置2个环氧树脂边界节点；
4)在冷却风道两侧的2个环氧树脂边界节点之间设置1个空气温度节点；
5)绕组温度节点与绝缘纸边界节点之间通过绝缘纸热阻相连，绝缘纸边界节点与环氧树脂边界节点之间通过环氧树脂热阻相连，环氧树脂边界节点与空气温度节点之间通过对流热阻相连，空气温度节点之间通过空气热阻相连；
第三步、计算各部分热阻
1)绝缘纸热阻Rp使用如下公式计算：



式中，kp为绝缘纸的热导率(W·m-1·k-1)，lp为在该绝缘纸热阻的热流方向上绝缘纸的厚度(m)，Sp为在该绝缘纸热阻的热流方向上绝缘纸与铜导体的接触面积(m2)；
2)环氧树脂热阻Re使用如下公式计算：



式中，ke为环氧树脂的热导率(W·m-1·k-1)，le为在该环氧树脂热阻的热流方向上环氧树脂的厚度(m)，Se为在该环氧树脂热阻的热流方向上环氧树脂与绝缘纸的接触面积(m2)；
3)空气热阻Rair使用如下公式计算：...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁帅，周利军，丁诗林，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51