一种用于获取高频变压器绕组温升的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于获取高频变压器绕组温升的方法，该方法包括以下步骤：（1）针对不同变压器绕组中导体之间的接触方式，选择相应的等效热阻模型；（2）获取预紧力作用下的所述等效热阻模型的等效接触热阻；（3）依据所述等效接触热阻获得变压器绕组的温升。本发明专利技术考虑了直接影响变压器绕组之间导线热传导的预紧力的大小，更加准确的得出了变压器的温升，同时便于普通工程人员使用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于获取高频变压器绕组温升的方法
本专利技术涉及高频变压器的
，具体涉及一种用于获取高频变压器绕组温升的方法。
技术介绍
工程领域中高频变压器温升的精确计算对于变压器优化设计具有重要意义。变压器温升直接决定变压器性能以及运行稳定与否，而变压器作为电能传输的重要电磁设备，对于电网安全稳定运行具有重大意义。采用热路法计算变压器绕组温升具有计算快速的优点，但是计算精确略差。目前采用热路法计算变压器温升时未考虑变压器预紧力的影响，而预紧力大小直接影响绕组之间导线热传导的等效热阻值，为更准确计算变压器温升同时便于普通工程人员使用，现提出一种新的用于获取高频变压器绕组温升的方法。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提供一种用于获取高频变压器绕组温升的方法，考虑了预紧力的影响，用于更加精确的计算高频变压器绕组的温升；可直接用于考虑预紧力影响的高频变压器温升计算，为科研及工程人员准确设计及优化高频变压器提供了工程参考。一种用于获取高频变压器绕组温升的方法，该方法包括以下步骤：步骤1：针对不同变压器绕组中导体之间的接触方式，选择相应的等效热阻模型；步骤2：获取预紧力作用下的所述等效热阻模型的等效接触热阻；步骤3：依据考虑了所述预紧力影响的所述等效接触热阻获得变压器绕组的温升。进一步的，所述等效热阻模型包括棒-板等效接触热阻模型和柱面等效接触热阻模型。进一步的，所述棒-板等效接触热阻模型中，考虑预紧力作用的等效接触热阻为Rc：N*＝NΔ/2wD其中kc-导线的热导率，kF-平板热导率，N-法向负载，E-杨氏模量，V-泊松比，w-1/2导线长度，D-导线直径，下标c、F分别表示导体、平板。进一步的，所述柱面等效接触热阻模型中，根据Hertz弹性理论，在两个接触面完全光滑的情况下的接触半径aH和最大点压力p0，H为：p0，H＝2P/πaH其中aH为Hertz接触半径，p0，H为Hertz最大接触压力，E’为等效弹性模量，E1、E2分别为柱面1和2的弹性模量，μ为泊松比，P为均匀线性载荷，P＝N/2w，N为负载，2w为柱面长度；考虑预紧力作用的柱面等效接触热阻为Rc：ks＝(k1+k2)/2k1k2其中kS为导热系数，k1为接触面1的导热系数，k2为接触面2的导热系数，aL为实际接触半径。本专利技术还包括一种电子设备，所述电子设备具有一非易失性存储介质，所述非易失性存储介质中存储有如权利要求1-4任一项所述的方法的应用程序文件。本专利技术具有如下的技术效果：(1)充分考虑了高频变压器绕组温度获取过程中的相关因素，特别是预紧力因素对高频变压器绕组热传导的影响；在等效热阻模型中将预紧力对热阻的影响考虑进去，可提高变压器绕组温升计算的准确性；(2)针对变压器绕组中导体之间接触类型不同，将等效接触热阻模型精细化分为棒-板模型、柱面等效热阻模型，针对不同的接触类型选用适当的接触热阻模型尽可能的提高计算的精度及准确性。附图说明图1高频变压器绕组各匝导线与铁芯/绕组骨架示意图；图2高频变压器绕组导线布置形式示意图；图3平行布置导体的基本元胞；图4交错布置导体的基本元胞；图5棒-板等效接触热阻模型；图6柱面等效接触热阻模型。具体实施方式下面将参考附图描述本专利技术的实施方式。注意，本专利技术可以以各种不同的模式实现，并且本领域的技术人员将容易认识到，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，可以以各种方式修改本专利技术的模式和细节。因此，本专利技术不应被解释为限于对实施方式的描述。注意，在下面描述的本专利技术的结构中，在不同的附图中共同使用表示相同部分的附图标记。一种用于获取高频变压器绕组温升的方法，该方法首先通过建立高频变压器的等效热阻模型，对热网络模型中的各等效热阻推导，得到变压器各节点位置的温升。考虑预紧力效应后，绕组中的各匝导线之间的热量传递有两个途径：导体之间气隙及导体之间的固体传热等路径。导体气隙热路的等效热阻采用类比静电场的电容解析模型推导得到；导体之间由于预紧力作用产生的热传导通路，其等效热阻可依据相应的接触热阻模型获取。图1示出了高频变压器绕组各匝导线与铁芯/绕组骨架位置关系，包括导线与铁芯/骨架排列关系和变压器初次级绕组部分导体通过绝缘板隔离的位置关系；图2示出了高频变压器绕组导线布置形式，包括平行排列类型绕组和交错排列类型绕组；图3示出了用于计算平行布置导体间气隙等效热阻计算的基本元胞结构；图4示出了用于计算交错布置导体间气隙等效热阻计算的基本元胞结构；图5示出了棒-板等效接触热阻模型；图6示出了柱面等效接触热阻模型。下面给出两类等效热阻模型的具体的解析表达式。1)导线之间气隙热路的等效热阻对于平行排列的导体，假设绕组线圈在同一层上的温度均匀分布，即各层导线上的温度相同，而不同层导线温度不同，热流方向从温度高的线圈层传递至温度低的线圈层。为获得平行排列的导体间电容，这里以图4所示两平行布置导体组成的元胞推导得到，导线气隙之间的等效热阻Rorth：其中，λair-空气热导率；λiso-导线绝缘层热导率；Iw-导线长度；δ导线绝缘层厚度；r0-导体半径；λlay-导线间绝缘隔板热导率；h-导线间绝缘隔板厚度；类似地，交错排列的导体构成的基本元胞推导得到的导线气隙之间的等效热阻Rcyc，2)考虑预紧力作用的等效接触热阻(1)棒-板等效接触热阻模型导体与铁心/骨架、导线与绝缘板之间的几何结构可利用图3所示棒板几何结构等效，那么棒-板几何结构的等效接触热阻Rc为，考虑预紧力作用的等效接触热阻为Rc：N*＝NΔ/2wD其中kc-导线的热导率，kF-平板热导率，N-法向负载，即作用在导线上的法向预紧力，E-杨氏模量，V-泊松比，w-1/2导线长度，D-导线直径。下标c、F分别表示导体、平板。(2)柱面等效接触热阻模型对于图2布置形式的导线可利用图4所示柱面几何结构等效，根据Hertz弹性理论，由负载和材料物性，得到理想状况下，即在两个接触面完全光滑的情况下的接触半径aH和最大点压力p0，H分别为：p0，H＝2P/πaH其中aH为Hertz接触半径，p0，H为Hertz最大接触压力，E’为等效弹性模量，E1、E2分别为柱面1和2的弹性模量，μ为泊松比，D为柱面半径；P为均匀线性载荷，P＝N/2w，N为负载，2w柱面长度。考虑预紧力作用的柱面等效接触热阻为Rc：ks＝(k1+k2)/2k1k2其中ks为导热系数，k1为接触面1的导热系数，k2为接触面2的导热系数，aL为实际接触半径。依据上述方式获得的等效接触热阻，进一步获得变压器绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于获取高频变压器绕组温升的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤1：针对不同变压器绕组中导体之间的接触方式，选择相应的等效热阻模型；/n步骤2：获取预紧力作用下的所述等效热阻模型的等效接触热阻；/n步骤3：依据考虑了所述预紧力影响的所述等效接触热阻获得变压器绕组的温升。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于获取高频变压器绕组温升的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：针对不同变压器绕组中导体之间的接触方式，选择相应的等效热阻模型；
步骤2：获取预紧力作用下的所述等效热阻模型的等效接触热阻；
步骤3：依据考虑了所述预紧力影响的所述等效接触热阻获得变压器绕组的温升。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1为：所述等效热阻模型包括棒-板等效接触热阻模型和柱面等效接触热阻模型。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3为：所述棒-板等效接触热阻模型中，考虑预紧力作用的等效接触热阻为Rc：



N*＝NΔ/2wD



其中kc—导线的热导率，kF—平板热导率，N—法向负载，即作用在导线上的法向预紧力，E—杨氏模量，v—泊松比。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海林，申永鹏，刘普，王乾，梁伟华，杨小亮，王延峰，和萍，谢小品，于福星，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41