一种配电柜模型的温度场仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种配电柜模型的温度场仿真方法及系统,属于仿真控制技术领域。本发明专利技术在建好配电柜模型后对模型进行简化，然后对模型进行参数设置和网格划分和计算；观察柜内零部件和空气的温度以及空气流动情况；根据观察到的结果设置风扇和散热孔的位置和参数以及零部件的位置；重复计算模型和调整风扇、散热孔和零部件使配电柜柜内温度达到设计标准。本发明专利技术将温度场的仿真放到配电柜物理设计阶段，可以通过调整风扇、散热孔和零部件来使得配电柜达到设计要求，设计速度快、计算准确，操作简单和方便，同时能够设计出布置更加合理的配电柜，合理选择风扇和散热孔，降低制造的成本。降低制造的成本。降低制造的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种配电柜模型的温度场仿真方法及系统


[0001]本专利技术属于仿真控制
，尤其涉及一种配电柜模型的温度场仿真方法及系统。

技术介绍

[0002]配电柜是电力行业的重要设备，是整个电力系统、电网正常运行不可缺少的一环，为国民经济的发展做出重要贡献。我国近年来配电柜发展虽快，技术不断革新，但是发展还存在一些严重问题，比如配电柜工作时柜内温度可能影响配电柜的故障率、使用寿命及性能。间接影响当地的供电质量和经济发展。
[0003]在配电柜设计生产时，传统的温度检测方法是人工检测，在配电柜生产时用测温工具测量柜内工作温度，这样导致需要花费大量的测量时间和经费，一旦发现配电柜在工作时柜内温度偏高不符合要求，就需要重新对配电柜进行设计，且设计时可能为了避免温度过高，会增加较多风扇，这样导致配电柜的生产成本增高。这样反复的生产过程最终会导致生产时花费的时间成本和金钱成本比较高，不够简单和方便。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种配电柜模型的温度场仿真方法及系统,将温度场的仿真放到配电柜物理设计阶段，可以通过不断重复的仿真计算和调整风扇和零部件来使得配电柜的设计更加合理，降低了设计生产成本，操作简单、方便。
[0005]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种配电柜模型的温度场仿真方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]1)在三维机械设计软件中搭建配电柜模型；
[0007]2)将搭建好的所述配电柜模型导入到三维实体建模软件中；
[0008]3)在所述三维实体建模软件中根据电子产品热分析软件的使用规则自动简化模型；
[0009]4)将简化后的模型导入到电子产品热分析软件中，并对模型中零部件和框架的材料、发热量以及工作环境变量进行设置；
[0010]5)对所述模型进行网格划分，检查网格质量；
[0011]6)在所述电子产品热分析软件中调用软件包对模型进行热仿真计算；
[0012]7)利用所述电子产品热分析软件中的后处理工具获取柜内零部件和空气的温度以及空气流动情况；
[0013]8)根据获取到的结果对风扇和散热孔的位置和参数进行设置，同时调整零部件的位置；
[0014]9)重复步骤5)、6)、7)和8),不断调整风扇、散热孔和零部件，使所述配电柜的柜内温度达到设计标准。
[0015]优选地，所述三维机械设计软件为SolidWorks软件，所述三维实体建模软件为SpaceClaim软件，所述电子产品热分析软件为Icepak软件；所述软件包为Fluent软件包，其包括多种求解器，所述Icepak软件计算时调用所述Fluent软件包中的求解器。
[0016]优选地，所述的步骤1)在三维机械设计软件中搭建配电柜模型包括：
[0017]获取发热元器件和配电柜的框架尺寸和材料属性，根据所述发热元器件和所述配电柜的框架建立简单模型，其中所述发热元器件包括:万能式断路器、塑料外壳式断路器、水平铜母排和垂直铜排。
[0018]优选地，所述的步骤4)包括：
[0019]4.1)根据所选发热元器件的型号获取其发热量和材料属性，根据配电柜实际工作环境获取温度、海拔等参数；
[0020]4.2)根据获取到的数据对零部件和框架的材料和发热量以及工作环境变量进行设置。
[0021]优选地，所述的步骤5)包括：
[0022]对模型进行网格划分后检查网格质量，检查零部件上的网格是否均匀，以及是否所有零部件都已经画上网格。
[0023]优选地，所述的步骤7)包括：
[0024]利用所述电子产品热分析软件的后处理工具获取的配电柜内的温度场和空气流动情况包括空气流动速度和风向，在所述温度场中显示发热元器件表面温度、配电柜任意平面温度和任一点温度。
[0025]优选地，所述步骤8)包括：
[0026]根据所显示的温度场、空气流动速度和方向设置风扇的属性，包括：设置风扇大小、位置、风扇类型和风速；根据获取到的结果对散热孔和零部件的位置进行设置，包括：设置散热孔的尺寸大小和安装位置，调整柜内零部件的布局。
[0027]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种配电柜模型的温度场仿真系统，所述系统包括建模模块、设置模块、仿真模块和调整模块；
[0028]所述建模模块用于：
[0029]在三维机械设计软件中搭建配电柜模型；
[0030]将搭建好的所述配电柜模型导入到三维实体建模软件中；
[0031]在所述三维实体建模软件中根据电子产品热分析软件的使用规则自动简化模型；
[0032]所述设置模块用于：
[0033]将简化后的模型导入到电子产品热分析软件中，并对模型中零部件和框架的材料、发热量以及工作环境变量进行设置；
[0034]对所述模型进行网格划分，检查网格质量；
[0035]所述仿真模块用于：
[0036]在所述电子产品热分析软件中调用软件包对模型进行热仿真计算；
[0037]利用所述电子产品热分析软件中的后处理工具获取柜内零部件和空气的温度以及空气流动情况；
[0038]所述调整模块用于：
[0039]根据获取到的结果对风扇和散热孔的位置和参数进行设置，同时调整零部件的位
置；
[0040]不断调整风扇、散热孔和零部件，使所述配电柜的柜内温度达到设计标准。
[0041]优选地，所述设置模块用于：
[0042]根据所选发热元器件的型号获取其发热量和材料属性，根据配电柜实际工作环境获取温度、海拔等参数；
[0043]根据获取到的数据对零部件和框架的材料和发热量以及工作环境变量进行设置。
[0044]优选地，所述调整模块用于：
[0045]根据所显示的温度场、空气流动速度和方向设置风扇的属性，包括：设置风扇大小、位置、风扇类型和风速；根据获取到的结果对散热孔和零部件的位置进行设置，包括：设置散热孔的尺寸大小和安装位置，调整柜内零部件的布局。
[0046]有益效果：本专利技术提供的配电柜模型的温度场仿真方法及系统，所采用的模型是根据配电柜物理设计后建立的建议模型，只需要建立主体框架、外壳和内部主要发热元器件，花费时间和成本较少，将模型通过配电柜参数属性设置、网格划分、计算和后处理观察，可以得到任意点的温度和柜内空气流向和大小，减少人工测量温度所花费的成本，一旦发现柜内温度过高，可以在Icepak软件中灵活添加风扇和散热孔，设置风扇的位置、大小和风速，散热孔的大小及位置，也可以调整模型柜内的布局，使柜内温度符合生产应用，操作简单，花费时间较短，可以很大程度减少劳动强度，合理选择与使用风扇和散热孔可以进一步减少生产成本。
[0047]通过参照以下附图及对本专利技术的具体实施方式的详细描述，本专利技术的特征及优点将会变得清楚。
附图说明
[0048]图1为本专利技术的配电柜模型的温度场仿真方法流程图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电柜模型的温度场仿真方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)在三维机械设计软件中搭建配电柜模型；2)将搭建好的所述配电柜模型导入到三维实体建模软件中；3)在所述三维实体建模软件中根据电子产品热分析软件的使用规则自动简化模型；4)将简化后的模型导入到电子产品热分析软件中，并对模型中零部件和框架的材料、发热量以及工作环境变量进行设置；5)对所述模型进行网格划分，检查网格质量；6)在所述电子产品热分析软件中调用软件包对模型进行热仿真计算；7)利用所述电子产品热分析软件中的后处理工具获取柜内零部件和空气的温度以及空气流动情况；8)根据获取到的结果对风扇和散热孔的位置和参数进行设置，同时调整零部件的位置；9)重复步骤5)、6)、7)和8),不断调整风扇、散热孔和零部件，使所述配电柜的柜内温度达到设计标准。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维机械设计软件为SolidWorks软件，所述三维实体建模软件为SpaceClaim软件，所述电子产品热分析软件为Icepak软件；所述软件包为Fluent软件包，其包括多种求解器，所述Icepak软件计算时调用所述Fluent软件包中的求解器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1)在三维机械设计软件中搭建配电柜模型包括：获取发热元器件和配电柜的框架尺寸和材料属性，根据所述发热元器件和所述配电柜的框架建立简单模型，其中所述发热元器件包括:万能式断路器、塑料外壳式断路器、水平铜母排和垂直铜排。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤4)包括：4.1)根据所选发热元器件的型号获取其发热量和材料属性，根据配电柜实际工作环境获取温度、海拔等参数；4.2)根据获取到的数据对零部件和框架的材料和发热量以及工作环境变量进行设置。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤5)包括：对模型进行网格划分后检查网格质量，检查零部件上的网格是否均匀，以及是否所有零部件都已经画上网格。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋雪桦，茆玉欣，戴罡，马健，戴永琴，奚有丹，徐辉，金华，
申请(专利权)人：镇江默勒电器有限公司，
类型：发明
国别省市：