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用电安全很重要!abaqus cae模拟仿真分析保险片发热-博天堂登陆

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2024-07-12 | 62 次浏览 | 分享到:

保险片,也称保险卡、保险钢片,是机械设计和电气系统中常见的一种安全机构和保险装置。保险片在电气系统中发挥着不可或缺的作用,作为一道关键的安全屏障,它能够在电路出现短路或过载等异常情况时迅速熔断,切断电路,从而有效防止电流过大对设备和系统造成的损害,保障用电安全。其易检测、更换简单的特点也大大简化了维修工作,提高了系统的可靠性和稳定性。

 

下面以little 125a 保险片为例,它在在通电流为 94a,时间为 30 分钟后保险片的发热情况。以此为前提,对其进行发热安全分析。

 

1、在cae中建立模型

中间的部分为保险片,两端的圆柱体为固定螺栓的简化模型,在此分析中,螺栓起到了传导热量的作用。

 

保险片与螺栓装配体的简化模型 

保险片与螺栓装配体的简化模型

 

2、输入材料参数:

保险片的材料为 cu,中间半圆球形的是 sn,两端的圆柱体是 fe。需要输入的数据有:热导率、密度、电导率、焦耳热系数、比热容。

 

3、assembly 模块:

将保险片和圆柱体螺栓模型装配起来,使它们的表面刚好接触。

 

4step 模块:

选择瞬态分析,分析周期为 1800s,初始增量步为 1,最小增量步长为 1e-5,选择锡点的中心为 t1 点,最细 的部分为 t2 点,腿部为 t3,边缘一点为 t4,设置 t1t2t3t4 点的温度为历史输出数据。

 

5load 模块: 

负载设置一端为电流输入端,电流密度为 0.98a/mm2 ,电流的加载尽可能的模拟实际加载,因为加载面积与温升有着紧密的关系。

 

边界条件设置另一端点电压值为0

 

6interaction 模块

对于此次分析,根据经验判定,保险的发热不超过 150°c,所以它的辐射作用可以忽略,同时 stefan-boltzmann也不用设置,设置腿的部分和熔丝部分的对流系数,但是在此次分析中,因为有壳体的作用,所以中间融丝部分的对流系数不设置。

 

将螺栓与保险片接触的部分用 tie 约束加起来。

 

7mesh 模块:

用分割命令分割模型,模型变为绿色或者黄色。

本分析用到了自由网格划分技术。此时模型的部分变为粉红色。

单元类型为热电耦合单元

 

8、分析结果:

 

保险片与螺栓的温升云图 

保险片与螺栓的温升云图

 

由此图可以得出,保险片最大温升的部分为中间的锡点部分。

 

保险片锡点处的温升图 

保险片锡点处的温升图

 

实验室测得的锡点 p1 的温度曲线如下图:

 

实验室保险片锡点处的温度 

实验室保险片锡点处的温度

 

实验室测保险片的温度如下表:

 

用 abaqus作出的结果与实验室的温度曲线做对比。1800s时温度的差值为:(25 161-141.5)/141.5=0.314=31.4% 

abaqus作出的结果与实验室的温度曲线做对比。1800s时温度的差值为:(25 161-141.5)/141.5=0.314=31.4%

 

9、差异产生的来源:

实验室的密封性影响了空气的对流,导致对流系数的不稳定,一般对流强度会增大,所以实验室测的的数据小于 abaqus 的分析结果。

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