汽车继电器的发热及散热仿真技术研究
发布时间：2021-08-08 03:17
汽车继电器作为汽车电气系统的开关电器,多用于汽车电气系统中的控制、保护、转换以及调节,是汽车电气系统二次回路的重要零件之一。汽车运行的安全性受汽车继电器运行的可靠性的影响,而汽车继电器的可靠性又受其发热与散热的热特性约束。此外,随着混合动力及新能源汽车的普及,汽车电气系统中对汽车继电器的要求也逐步提高,需要汽车继电器向小型化与高负载化方向发展,从而对汽车继电器的热场设计的要求也就越来越苛刻。因此搭建合理可行的数值仿真模型对汽车继电器的热特性进行研究与分析,以辅助产品的热场设计与优化,具有重要的工程实用价值。本文以厦门宏发汽车电子公司生产的某型汽车继电器为研究对象,搭建汽车继电器的电-热-流多物理场迭代耦合仿真模型并对继电器的发热与散热特性进行研究与分析,具体内容包括以下几个部分:首先,运用数值分析软件与电器学、数值传热学及计算流体力学理论,并考虑继电器的实际发热与散热过程、触点接触电阻、继电器外接导线等影响,搭建汽车继电器的电-热-流多物理场迭代耦合仿真模型。利用该模型计算与分析继电器在负载电流分别为10A、20A、30A以及环境温度分别为30℃、85℃、125℃等9种工况下的电流场、...
【文章来源】：厦门理工学院福建省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１汽车继电器的基本结构??本文的研宄对象是某型插入式汽车继电器，该型继电器的额定电压为??°
?厦门理工学院硕士学位论文????３）热辐射。热辐射的实质是物体内部微观粒子热运动状态改变时激发出来??的电磁波传递能量的过程。热辐射与导热和热对流的区别在于其不需要考虑是否??在传热途径中直接接触存在温度差的物体或流体，而只考虑物体辐射面上的温度??水平。热福射可用Ｓｔｅｆａｎ－Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ定律进行描述??ｑ?＝?ａｓＡＦｌ２（Ｔ４－Ｔ２４）?（２－３）??式（２－３）中：分为热流；ｅｘ为Ｓｔｅｆａｎ－Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ常数；￡为福射率；３为福射??面１的面积；７＾为辐射面１到辐射面２的角系数；７；、ｒ２分别为辐射面１、２的??绝对温度。??以上是传热的三种基本方式，而实际传热过程就是由这三种基本方式组成。??本文所分析的汽车继电器的传热过程，便是由这三种传热方式所构成。图２－１为??汽车继电器的传热路径。??％?ｙｙ?ｔ?ｙｙ?，??ｅｌｌ八、八卜??）?ＰＳ?＾?ｃ??一?Ｃ????〕￥?Ｃ｜?：?Ｅ??图２－１汽车继电器的传热路径??２．２汽车继电器热源探究??汽车继电器的热源主要由电姐损耗和电弧发热组成。其中电阻损耗主要包括??以下两个部分：（１）继电器电磁系统的焦耳热；（２）继电器接触系统导电负载回??路的焦耳热。而电弧发热是因触点分合时瞬间所产生，在长期载流下基本可忽略??不计，因此本文主要考虑电阻损耗所产生的焦耳热。??２．２．１电磁系统的热源分析??在电磁系统的励磁线圈两端施加额定电压，使得磁路磁化产生电磁吸力，当??９??
?第二章汽车继电器热分析仿真理论???違立控制方程??确定初始条件和边界条件???ｉ???划分计算网格，生成计算节点（区域离散化〕???＊???建立离散方程〔方程离散化）??＾＾—?—????５???＂＂＂离散初始条件和边界条件￣￣｜?■、，??前???＾１?值??给定求解控制参数?重?????１??离??｜??为线性化离ｉｇ種二＞?程??是是否收敛；＾￣￣—??Ｔａ??—…？显不和输出计具结果??图２－２温升问题发热数值求解流程图??２．３．２稳态传热的定解条件??在许多工程实践中，导热是经常遇到的问题，而导热问题就是求解物体内部??温度场的问题。因此为了求取工程实际问题的温度场，需要对描述导热过程的导??热微分方程进行求解［４１］。导热微分方程如式（２－１０）所示：??斗斗斗，］＋斗斗ｅ?＝?０?（２．１０）??ｄｘ｛?ｘ?ｄｘ?Ｊ?ｄｙ［＾ｙｄｙ）?ｄｚ＾?￣?ｄｚ）?、?’??式（２－１０）中，毛、４为ｘ、＿ｙ、ｚ三个方向的热导率；２为内部热源。??由于传热过程不仅只存在导热，而是三神传热方式的组合，因此在求解导热??微分方程时，必须对一些特定问题给出一些附加条件，称为定解条件。定解条件．??主要包括时间条件与边界条件。本文主要进行稳态热分析，而在稳态过程中温度??不随时间的变化而变化，因此稳态传热的定解条件为边界条件。??边界条件就是指导热物体边界处的温度或表面传热情况，常见的边界条件可??归纳为以下３类［４％??１）第一类边界条件：物体边界面上的温度值为已知值，即：??ｔ＼ｓ＝ｔｄ?（２－１１）??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种汽车继电器早期失效分析与解决方法[J]. 王哲平. 仪表技术. 2019(06)
[2]电动汽车高压继电器应用选型研究[J]. 刘金配,邓海文,黄祖朋. 汽车实用技术. 2019(10)
[3]基于离散坐标法对磷石膏空腔内辐射传热的模拟[J]. 黄振霖,陈波,李少杰,黄勇. 贵州科学. 2018(06)
[4]密封继电器用银氧化镉触点材料研究[J]. 张秀芳,柏小平,杨昌麟,李杰,颜小芳,王珩,刘映飞,胡杰. 电器与能效管理技术. 2018(09)
[5]12 kV固体绝缘环网柜温升研究与优化[J]. 黄飞. 电气时代. 2018(03)
[6]继电器电磁机构电磁-热耦合模型建立与计算方法[J]. 杨文英,郭久威,王茹,翟国富. 电工技术学报. 2017(13)
[7]电力开关设备温升仿真研究综述[J]. 侯国斌,邓晓峰,吴艺红,屈建宇,李兴文. 电器与能效管理技术. 2017(11)
[8]继电器线圈温升试验浅析[J]. 郑美荣. 科技与创新. 2017(11)
[9]排气涡轮基于顺序流固耦合传热数值模拟研究[J]. 汪超台,李自成. 机械工程学报. 2017(15)
[10]12V直插式汽车继电器应用以及案例分析[J]. 熊洁. 汽车电器. 2016(02)
硕士论文
[1]12kV固体绝缘开关主回路模块电场及温度场研究[D]. 张凯.厦门理工学院 2019
[2]基于DBN的汽车电磁继电器寿命预测方法研究[D]. 张国强.东北林业大学 2019
[3]12kV气体绝缘开关柜热分析[D]. 郭庆.厦门理工学院 2017
[4]温度环境下铁路信号继电器的热分析研究[D]. 马思宁.河北工业大学 2016
[5]三相高温超导变压器漏磁场分析[D]. 李重阳.兰州交通大学 2016
[6]射频继电器温升测试实验研究[D]. 黄淑慧.哈尔滨工业大学 2016
[7]导热工程塑料的制备与性能研究[D]. 邹文奇.北京工商大学 2016
[8]基于ANSYS的汽车继电器热分析[D]. 吴燕.河北工业大学 2015
[9]高压GIS多物理耦合场分析及温度监测系统的研发[D]. 康添慧.湖南大学 2014
[10]过载继电器温度场的仿真研究[D]. 马晓龙.河北工业大学 2014
本文编号：3329108
【文章来源】：厦门理工学院福建省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１汽车继电器的基本结构??本文的研宄对象是某型插入式汽车继电器，该型继电器的额定电压为??°
?厦门理工学院硕士学位论文????３）热辐射。热辐射的实质是物体内部微观粒子热运动状态改变时激发出来??的电磁波传递能量的过程。热辐射与导热和热对流的区别在于其不需要考虑是否??在传热途径中直接接触存在温度差的物体或流体，而只考虑物体辐射面上的温度??水平。热福射可用Ｓｔｅｆａｎ－Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ定律进行描述??ｑ?＝?ａｓＡＦｌ２（Ｔ４－Ｔ２４）?（２－３）??式（２－３）中：分为热流；ｅｘ为Ｓｔｅｆａｎ－Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ常数；￡为福射率；３为福射??面１的面积；７＾为辐射面１到辐射面２的角系数；７；、ｒ２分别为辐射面１、２的??绝对温度。??以上是传热的三种基本方式，而实际传热过程就是由这三种基本方式组成。??本文所分析的汽车继电器的传热过程，便是由这三种传热方式所构成。图２－１为??汽车继电器的传热路径。??％?ｙｙ?ｔ?ｙｙ?，??ｅｌｌ八、八卜??）?ＰＳ?＾?ｃ??一?Ｃ????〕￥?Ｃ｜?：?Ｅ??图２－１汽车继电器的传热路径??２．２汽车继电器热源探究??汽车继电器的热源主要由电姐损耗和电弧发热组成。其中电阻损耗主要包括??以下两个部分：（１）继电器电磁系统的焦耳热；（２）继电器接触系统导电负载回??路的焦耳热。而电弧发热是因触点分合时瞬间所产生，在长期载流下基本可忽略??不计，因此本文主要考虑电阻损耗所产生的焦耳热。??２．２．１电磁系统的热源分析??在电磁系统的励磁线圈两端施加额定电压，使得磁路磁化产生电磁吸力，当??９??
?第二章汽车继电器热分析仿真理论???違立控制方程??确定初始条件和边界条件???ｉ???划分计算网格，生成计算节点（区域离散化〕???＊???建立离散方程〔方程离散化）??＾＾—?—????５???＂＂＂离散初始条件和边界条件￣￣｜?■、，??前???＾１?值??给定求解控制参数?重?????１??离??｜??为线性化离ｉｇ種二＞?程??是是否收敛；＾￣￣—??Ｔａ??—…？显不和输出计具结果??图２－２温升问题发热数值求解流程图??２．３．２稳态传热的定解条件??在许多工程实践中，导热是经常遇到的问题，而导热问题就是求解物体内部??温度场的问题。因此为了求取工程实际问题的温度场，需要对描述导热过程的导??热微分方程进行求解［４１］。导热微分方程如式（２－１０）所示：??斗斗斗，］＋斗斗ｅ?＝?０?（２．１０）??ｄｘ｛?ｘ?ｄｘ?Ｊ?ｄｙ［＾ｙｄｙ）?ｄｚ＾?￣?ｄｚ）?、?’??式（２－１０）中，毛、４为ｘ、＿ｙ、ｚ三个方向的热导率；２为内部热源。??由于传热过程不仅只存在导热，而是三神传热方式的组合，因此在求解导热??微分方程时，必须对一些特定问题给出一些附加条件，称为定解条件。定解条件．??主要包括时间条件与边界条件。本文主要进行稳态热分析，而在稳态过程中温度??不随时间的变化而变化，因此稳态传热的定解条件为边界条件。??边界条件就是指导热物体边界处的温度或表面传热情况，常见的边界条件可??归纳为以下３类［４％??１）第一类边界条件：物体边界面上的温度值为已知值，即：??ｔ＼ｓ＝ｔｄ?（２－１１）??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种汽车继电器早期失效分析与解决方法[J]. 王哲平. 仪表技术. 2019(06)
[2]电动汽车高压继电器应用选型研究[J]. 刘金配,邓海文,黄祖朋. 汽车实用技术. 2019(10)
[3]基于离散坐标法对磷石膏空腔内辐射传热的模拟[J]. 黄振霖,陈波,李少杰,黄勇. 贵州科学. 2018(06)
[4]密封继电器用银氧化镉触点材料研究[J]. 张秀芳,柏小平,杨昌麟,李杰,颜小芳,王珩,刘映飞,胡杰. 电器与能效管理技术. 2018(09)
[5]12 kV固体绝缘环网柜温升研究与优化[J]. 黄飞. 电气时代. 2018(03)
[6]继电器电磁机构电磁-热耦合模型建立与计算方法[J]. 杨文英,郭久威,王茹,翟国富. 电工技术学报. 2017(13)
[7]电力开关设备温升仿真研究综述[J]. 侯国斌,邓晓峰,吴艺红,屈建宇,李兴文. 电器与能效管理技术. 2017(11)
[8]继电器线圈温升试验浅析[J]. 郑美荣. 科技与创新. 2017(11)
[9]排气涡轮基于顺序流固耦合传热数值模拟研究[J]. 汪超台,李自成. 机械工程学报. 2017(15)
[10]12V直插式汽车继电器应用以及案例分析[J]. 熊洁. 汽车电器. 2016(02)
硕士论文
[1]12kV固体绝缘开关主回路模块电场及温度场研究[D]. 张凯.厦门理工学院 2019
[2]基于DBN的汽车电磁继电器寿命预测方法研究[D]. 张国强.东北林业大学 2019
[3]12kV气体绝缘开关柜热分析[D]. 郭庆.厦门理工学院 2017
[4]温度环境下铁路信号继电器的热分析研究[D]. 马思宁.河北工业大学 2016
[5]三相高温超导变压器漏磁场分析[D]. 李重阳.兰州交通大学 2016
[6]射频继电器温升测试实验研究[D]. 黄淑慧.哈尔滨工业大学 2016
[7]导热工程塑料的制备与性能研究[D]. 邹文奇.北京工商大学 2016
[8]基于ANSYS的汽车继电器热分析[D]. 吴燕.河北工业大学 2015
[9]高压GIS多物理耦合场分析及温度监测系统的研发[D]. 康添慧.湖南大学 2014
[10]过载继电器温度场的仿真研究[D]. 马晓龙.河北工业大学 2014
本文编号：3329108
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