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2016-11-28 閱讀(815)
密封電磁PILZ繼電器發(fā)熱特性分析的研究
密封電磁PILZ繼電器的發(fā)熱特性分析是其可靠性設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。隨著PILZ繼電器制造技術(shù)的發(fā)展，密封電磁PILZ繼電器的體積趨向小型化，技術(shù)和可靠性指標(biāo)普遍提高。PILZ繼電器工作過(guò)程中產(chǎn)生的單位體積發(fā)熱量的增加，將引起內(nèi)部各部分溫度升高，特別是觸點(diǎn)拉弧過(guò)程中釋放的熱量將引起觸點(diǎn)材料的燒蝕與損傷，從而直接影響PILZ繼電器的壽命和工作可靠性，因此密封電磁PILZ繼電器的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)發(fā)熱問(wèn)題已成為其設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的重要方面。
密封電磁PILZ繼電器發(fā)熱特性分析的研究 以往人們應(yīng)用熱路法求解密封電磁PILZ繼電器的發(fā)熱特性，但由于PILZ繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳熱路徑繁多，建立的模型較為簡(jiǎn)略，所得結(jié)果的誤差較大。本文綜合分析了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，應(yīng)用有限元法研究了密封電磁PILZ繼電器的發(fā)熱特性，得到了PILZ繼電器內(nèi)部各關(guān)鍵部件的溫升分布。 首先，根據(jù)傳熱學(xué)建立密封電磁PILZ繼電器的熱場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)變分推導(dǎo)進(jìn)一步得到其有限元法的數(shù)學(xué)模型。然后，應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對(duì)其分析求解：利用由熱相似理論得到的熱關(guān)聯(lián)式計(jì)算對(duì)流散熱系數(shù)；通過(guò)研究PILZ繼電器內(nèi)部密封氣體的熱傳導(dǎo)機(jī)制，確定本模型中密封氣體傳遞熱量的主要方式；使用有限元方法計(jì)算外部連接導(dǎo)線對(duì)PILZ繼電器內(nèi)部熱場(chǎng)的影響；以及分別考慮了線圈和接觸電阻生熱載荷的施加方法。模仿PILZ繼電器的實(shí)際工作情況進(jìn)行了溫升實(shí)驗(yàn)，將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較分析，驗(yàn)證了所建立的密封電磁PILZ繼電器熱場(chǎng)數(shù)學(xué)模型的有效性。其次應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對(duì)密封電磁PILZ繼電器的接觸系統(tǒng)進(jìn)行了機(jī)-電-熱耦合仿真，得到其溫度分布及電流密度分布情況，分別分析接觸力及外接連接導(dǎo)線直徑對(duì)接觸系統(tǒng)溫度分布的影響；研究觸點(diǎn)拉弧過(guò)程中，觸點(diǎn)材料被電弧燃燒釋放的熱量加熱所發(fā)生的熔化或氣化的相變問(wèn)題，得到電弧斑點(diǎn)及其附近區(qū)域溫度分布的瞬時(shí)變化過(guò)程。可為密封電磁PILZ繼電器的可靠性設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，也可推廣應(yīng)用到其他密封電器及電子產(chǎn)品的熱特性分析中。
