本文分析的是 LITTLE 125A 保险片在通电流为 94A,时间为 30 分钟后保险片的发热情况,并与实验室实际测量的保险片的温升做对比。
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
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。
4 STEP ??椋?/span>
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 T1、T2、T3、T4 点的温度为历史输出数据。
5 LOAD ??椋?/span>
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
6 INTERACTION ???/span>
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。
7 MESH ??椋?/span>
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
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
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%
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。
资料来源:达索官方
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