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《哈尔滨理工大学》 2010年
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非线性防电晕结构的电—热场耦合仿真分析

王洪波  
【摘要】: 大电机定子线棒端部和电缆终端这类复杂绝缘结构中,防电晕结构是绝缘设计的关键。防电晕结构中,往往采用电导率和(或)介电常数具有很强的场强依赖性的非线性绝缘介质,当局部电场升高的时候,相应区域的电导率和(或)介电常数也会随之增大,导致相应区域场强下降。非线性防电晕结构表面电场、温度场的分布及其测试技术的研究对防电晕结构设计水平的提高具有重要意义。 本文以电机定子端部防电晕结构的电、热场分布为研究对象,采用多物理场耦合分析软件COMSOL分别仿真分析了不同激励下、不同防电晕结构的电、热场的瞬态分布。 为了验证仿真方法的正确性,首先自行开发将图像文件转化数据的软件;而后,考虑经济因素,对含有应变片和不含应变片的电缆终端进行仿真分析和实测。仿真结果和测试结果取得良好的一致性。 在交流电压下,防电晕结构的电、热场均集中分布在远离槽口的防电晕层,且两种场分布形式有较好的对应关系;通过对不同参数下的防电晕结构模型的仿真分析和对比,结果表明:随着非线性防晕层非线性系数的增加,线圈端部表面电场和温度场分布形式不变,电场、温度场的峰值均减小;随着非线性防晕层固有电导率的增加电场的峰值减小,温度场的峰值增加;随着低阻防晕层电导率的减小防电晕结构的电场分布不变,靠近槽口处的温度减小;仿真所得的定子线圈端部的电、热场相互之间的变化关系,说明可以利用红外成像技术测定温度的分布来表征电场的分布。 在脉动阶跃电压作用下,施加电压初期电场集中分布在低阻防晕层,后期稳态之后则集中分布在非线性层,而温度始终集中在低阻防晕层;在冲击电压作用下电场集中分布在非线性层,但温度分布比较均匀,无法反映电场分布。 本文最后仿真分析了多级防电晕结构的电、热场分布,结果表明电场和温度场在各段防晕层中均有峰值出现,且分布形式一致,可以根据线圈端部表面温度场的分布来表征其电场的分布。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM301

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