【解决方案】云道智造开关行业仿真解决方案

2016年1月31日 09:09 阅读 70
综述

       开关作为电力系统中的重要基础设备,担负着关/合电力线路、保护系统安全的双重功能。由于受制造和建设成本、安装空间、维护方便性等各种因素的影响,开关设备面临着整体运行可靠性的挑战。采用数值仿真技术(CAE技术)能够对开关内部的电磁场、温度场、流场、结构及多场问题进行准确计算,有利于解决开关设备的电磁干扰问题、可靠性问题、温升问题等。


       主要应用:各高/低压产品——断路器、隔离开关、GIS、互感器、绝缘子、电抗器、避雷器等。




1、开关电磁场问题解决方案

       在开关的研究和设计中,电磁特性决定了开关的开断能力、耐压特性、响应、效率和能耗等,采用CAE仿真分析可以帮助设计人员分析开关的电场分布、磁通量、磁导率、电磁力等电磁特性,为产品的验证优化提供量化的依据和指导。

计算实例

550kV  GIS断路器耐压能力计算

       耐压能力是衡量断路器工作能力的一个重要指标。耐压能力的计算结果可以判断断路器是否具备非常高的耐压能力,以及是否满足设计需求。

采用CAE技术部分替代了试验,降低了产品研发成本,缩短了研发周期。


触头系统电动斥力计算

       在开发和优化断路器时,分析作用于触头系统上的电动斥力是非常重要的。电动斥力的大小直接关系到断路器在短路时的工作情况。


高压开关柜电场计算

       绝缘问题一直是影响高压开关柜稳定、可靠运行的重要因素。通过计算,可以获得开关柜任意位置的电场分布,能够确定在不同的工作条件下开关柜的电场分布和变化情况,从而为设计和优化提供明确的量化参考数据。


2、开关结构分析解决方案

       开关的结构数值仿真一般用于以下方面:

       开关机构各零部件的刚度、强度;

       电磁力作用下各零部件的应力和变形;

       开关插拔力分析;高低压开关装配应力分析;

       高低压开关执行机构的闭合、断开过程分析。

       云道智造咨询团队立足于自主研发的数值仿真平台国际知名的商业软件作补充,可以出色地解决上述问题,提供完善可靠的开关结构解决方案。

计算实例

绝缘拉杆机构运动过程仿真

       绝缘拉杆机构的运动过程决定了开关能否按照要求开闭的功能。使用CAE仿真技术,可以获得各个时刻绝缘拉杆各部件的位移和变形情况,为机构的优化提供所需要的参考数据。


3、开关流热分析解决方案

       开关设备在工作时会有电流通过。断路器等元件在开、断的时候,有瞬间大电流通过,会产生很大的能量,导致温度升高。因此,合理地设计开关的散热结构能够保证开关的工作温度保持在许可范围内,提高产品性能和使用寿命。

       云道智造的咨询团队可以通过电磁、流体和热的耦合分析,计算开关内部的发热情况和流体系统的冷却情况,准确计算获得开关各部件的温度分布,为开关的热管理优化提供参考。


计算实例

真空开关电磁-热耦合分析

       真空开关的温度是由大电流通过时产生的焦耳热导致的,因此是电磁与温度场的耦合问题。

        CAE仿真技术不仅可以对真空开关进行电磁场计算,而且可以将焦耳热作为温度场的激励,进行热分析,获得开关各部件的温度分布。进而能够为开关的结果布置和散热设计提供直观可靠的优化参考。





开关模拟实验室

       云道智造可以针对客户的开关产品提供专门的开关仿真实验室订制服务。基于自有的大型数值计算软件(含求解器与前后处理器),我们为合作客户提供产品相关的专业技术、经验公式、材料参数等数据,共同开发出针对于开关产品的仿真专有工具或者一体化仿真软件平台,整合仿真、试验数据管理系统,最终形成产品的虚拟实验室。这样可以形成对开关某一方面性能的仿真计算专有工具。


  

        随着专有工具的逐步增加,最终将开关在研发设计阶段所需要进行的仿真计算全部流程化,形成针对开关的完整的整体仿真工具箱。最终达到仿真完整嵌入设计开发流程,大部分替代物理样机和试验,建成开关的仿真虚拟实验室。



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