[发明专利]一种针对预绞丝端口放电现象的电弧温度场计算方法

权利要求书

1.一种针对预绞丝端口放电现象的电弧温度场计算方法，其特征在于，所述的计算方法包括以下步骤：

S1、构建预绞丝端口三维几何模型，构建预绞丝端口电磁-热仿真模型，输入工频短路电流，采用软件COMSOL Multiphysics有限元仿真的电磁场与温度场模块计算预绞丝端口空气间隙的电场强度E，计算接触点电流I_kⁱ，i＝1，2……n，i代表第i次迭代，n为总迭代次数；过程如下：

构建预绞丝端口三维几何模型，模型中间为地线，外部螺旋缠绕预绞丝，地线共K股，K≥7，其中中心股为圆柱，其它股螺旋缠绕中心股，预绞丝共L股，L≥12；

构建预绞丝端口电磁-热仿真模型，对建立的预绞丝端口几何模型，输入工频短路电流，运用有限元仿真的电磁场模块与温度场模块进行计算，计算预绞丝端口空气间隙的电场强度E，计算流经接触点的接触点电流大小I_kⁱ，第一次迭代时i＝1；

S2、根据预绞丝端口空气间隙的电场强度E分布情况，判定预绞丝端口的放电位置；其中，根据预绞丝端口的电场强度分布情况，判断放电位置，将电场强度最大值E_Max与空气击穿临界电场强度E_B相比较，若E_MaxE_B，则判定该接触点附近空气间隙为放电位置；

S3、在判定的放电位置采用热源公式施加电弧热源，热源电流I_q设为接触点电流I_kⁱ，重新计算预绞丝端口电磁-热仿真模型，得到施加电弧热源后接触点电流大小I_kⁱ⁺¹，其中，在判定的放电位置添加电弧热源，选中地线表面作为边界热源，电弧热源中心点为接触点中心位置，电弧热源q_r满足下式：

公式中r表示电弧热源计算位置的坐标，r_b为电弧热源总加热半径，电弧电压U取典型值30V，通过实验或通过经验值查表获得，控制热源大小的变量为热源电流I_q；

将热源电流I_q设为接触点电流I_kⁱ，即令I_q＝I_kⁱ，热源q_r满足下式：

施加热源后，重新计算构建预绞丝端口电磁-热仿真模型，得到施加电弧热源后流经接触点的电流大小I_kⁱ⁺¹；

S4、计算流经接触点的电流大小I_kⁱ与I_kⁱ⁺¹的差值，判定其差值是否小于事先指定比较阈值σ₀，若差值小于等于事先指定比较阈值σ₀，则确定电弧热源大小，输出此时预绞丝端口的温度场计算结果，若差值大于事先指定比较阈值σ₀，返回步骤S3进行迭代计算直至差值小于事先指定比较阈值σ₀，其中，若不满足，令i＝i+1,用新的接触点电流I_kⁱ⁺¹替代原来的接触点电流I_kⁱ，成为新的热源电流I_q，返回步骤S3进行下一步迭代，循环迭代逐渐降低差值σ，直至σ≤σ₀，输出此电弧热源下的预绞丝端口电弧温度场。

2.根据权利要求1所述的一种针对预绞丝端口放电现象的电弧温度场计算方法，其特征在于，所述的步骤S4中，将接触点电流大小I_kⁱ与I_kⁱ⁺¹进行差值计算，得到差值σ：

判断差值σ是否在事先指定比较阈值σ₀范围内，若：

σ≤σ₀

则确定电弧热源大小，输出此电弧热源下预绞丝端口电弧温度场计算结果。

3.根据权利要求1所述的一种针对预绞丝端口放电现象的电弧温度场计算方法，其特征在于，所述的事先指定比较阈值σ₀取值为4％～5％。