[發(fā)明專利]一種用于大電機定子線棒端部模型的數(shù)值計算APP

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710274098.3
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106919773A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 張曉虹;曹鐵男;張博偉;李文強;張芳芳;郭立君;劉禹成
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學;天津市天發(fā)重型水電設備制造有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明主要應用于高壓絕緣領域，主要開發(fā)了一種用于大電機定子線棒端部模型的數(shù)值計算APP。

背景技術

對于高壓電機來說，定子線棒出槽口出往往存在電場集中，在端部施加防暈結構可以達到均化電場的作用，有效保護絕緣。隨著計算機的普及，工程實踐前往往可以通過仿真的方式來模擬實際環(huán)境下產品的運行狀態(tài)。目前來看，各種數(shù)值計算方法中，有限元法的計算最為準確，但由于基于有限元的仿真軟件應用時對于操作者的理論知識和使用技巧要求較高，普及比較困難，對于設計者來說，設計之前，獲得用于設計的數(shù)據(jù)比較困難，往往消耗大量的人力物力，工作效率大打折扣，如果將仿真與建模流程封裝成一個APP，將能夠為設計人員提供相當?shù)谋憷τ陔姍C的定子線棒絕緣結構設計來說，也是如此。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是：針對大電機定子線棒端部的數(shù)值仿真技術方法無法普及使用的問題，開發(fā)出一套集成高壓電機線棒端部參數(shù)化模型模、有限元計算以及端部有限元計算APP于一體的端部數(shù)值計算APP。有效的節(jié)省設計人員在建模與計算時所消耗的時間，開發(fā)人員直接在APP中輸入模型參數(shù)、材料參數(shù)，以及試驗環(huán)境參數(shù)并點擊相關的功能按鈕后，便可得到精確度較高的有限元仿真計算結果。

本發(fā)明的具體內容主要包括：1.大電機線棒端部的參數(shù)化建模。實現(xiàn)了端部模型的線芯截面長度、截面寬度、截面圓角半徑、端部斜邊的長度、端部模型的三維旋轉角度、絕緣層厚度、防暈層厚度，以及三段式防暈層的各段長度的參數(shù)化控制。2.對參數(shù)化建立的模型進行了有限元數(shù)值仿真分析，在原有端部模型外施加空氣域與鐵芯，對模型添加相應材料，進行網(wǎng)格剖分，在50hz頻域下使用“直流”物理場進行求解，求解出相應的電勢、電場，以及損耗的分布圖。3.根據(jù)建模以及有限元分析的整個過程，構建端部有限元分析APP，將模型的參數(shù)、材料參數(shù)，以及試驗參數(shù)封裝起來作為輸入?yún)?shù)，將電場、電勢，以及損耗的分布作為輸出，制作成一個集建模與計算功能與一體的APP。

附圖說明

圖1為線棒端部模型示意圖。

圖2為端部有限元計算APP窗口主圖。

圖3為APP輸入部分的輸入?yún)?shù)圖。

圖4為電勢分布圖。

圖5為電場分布圖。

圖6為損耗分布圖。

具體實施方式

現(xiàn)參考附圖和具體實施方式對本發(fā)明一種用于大電機定子線棒端部模型的數(shù)值仿真系統(tǒng)做進一步的說明和闡述。

一種用于大電機定子線棒端部模型的數(shù)值仿真系統(tǒng)主要三部分構成：1.線棒端部模型的參數(shù)化建立。2.應用有限元法對該端部模型進行電場分布、電位分布，以及損耗分布進行分析計算。3.完成線棒端部模型以及有限元仿真的APP制作。

第一部分中，使用三維建模軟件PTC CREO進行三維端部模型的建立，建模的方式是通過先書寫控制方程來繪制端部曲線，曲線的三維空間扭轉角度由兩個二維平面角度控制，控制方程如方程組(1)所示，其中L為端部斜邊的長度，T1與T2為該方程曲線與兩個平面的夾角，在端部曲線的兩邊繪制線芯的截面圖形，采用繪圖中的掃描工具，將兩個截面沿著曲線掃描合成端部線芯實體，同樣的方法掃描出絕緣層以及防暈層，將掃描所得到的防暈層用分割工具進行分割，截出3段長度可控的防暈層，最后通過creo中的裝配環(huán)境將線芯、絕緣層以及防暈層裝配起來，構建成線棒端部的完整模型。此模型可實現(xiàn)線棒端部的完全參數(shù)化，主要參數(shù)包括：端部股線截面長度、寬度、截面圓角半徑、端部斜邊長度、端部的三維扭轉角在兩個平面上的投影角度、絕緣層厚度、防暈層厚度，以及三段防暈的長度等參數(shù)，端部模型如圖1所示，至此線棒端部模型建立完成。