АНАЛИЗ ТЕПЛОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ ПКТ 101-10 У1

АННОТАЦИЯ

В статье построена модель электрического предохранителя марки ПКТ и разбита на конечные элементы типа тетраэдры. Выполнен тепловой расчёт и анализ распределения теплового поля в предохранителе.

Ключевые слова: предохранитель, плавкая вставка, изолятор, метод конечных элементов, ANSYS , вводы.

ANSYS — универсальная программная система конечно-элементного (МКЭ) анализа является довольно популярной у специалистов в сфере автоматизированных инженерных расчётов и КЭ решения линейных и нелинейных, стационарных и нестационарных пространственных задач механики деформируемого твёрдого тела и механики конструкций, задач механики жидкости и газа, теплопередачи и теплообмена, электродинамики, акустики, а также механики связанных полей.

Метод конечный элементов – это численный метод решения дифференциальных уравнений и интегральных уравнений, возникающие при решении задач прикладной физики. Предохранитель ПКТ 101-10 У1:

ПК-предохранитель с кварцевым песком;

Т-назначение;

101-с указателем срабатывания;

10- номинальное напряжение (кВ);

У1-эксплоатация на открытом воздухе, районы с умеренным климатом;

Номинальное напряжение 10 кВ;

Номинальный ток предохранителя от 2 до 31,5 А;

Номинальный ток отключения 12,5 кА;

Высоковольтные токоограничивающие предохранители серии ПКТ предназначены для использования в трехфазных сетях переменного тока напряжением 10 кВ частотой 50 Гц при номинальных рабочих токах до 40 А для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий от сверхтоков при перегрузках и коротких замыканиях.

Предохранитель состоит из следующих частей, которые показаны на рисунке 1: патрон, контакт, опорные изоляторы, цоколь.

Рисунок 1. Предохранитель ПКТ 101-10 У1

Рисунок 2. 3D модель предохранителя

Модель состоит из плавкой вставки, кварцевого песка, корпуса предохранителя, изоляторов и опор. На рисунке 2 показана трёхмерная модель предохранителя, в которую входят: плавкая вставка, песок, корпус, изоляторы, подставки из диэлектрика.

Рисунок 3. Вид спереди готовой модели

Рисунок 4. Предохранитель, разбитый на конечные элементы

На конечные элементы разбиты плавкая вставка, кварцевый песок, концы корпуса, изоляторы с левой стороны и часть воздуха. Остальные три изолятора и цент корпуса патрона не разбили, потому что программа рассчитана на 32000 элементов, а при таком разбиении вышло 31574 элемента. Использовались тетраэдральные конечные элементы.

Данные элементы определяют большую погрешность в расчетах, чем гексаэдральные элементы. Однако из-за ограничения академической версии Ansys, которая имеет ограничение по количеству элементов, встала необходимость провести быстрое разбиение на конечные элементы.

Рисунок 5. Тепловой расчёт предохранителя

Распределение температуры на предохранителе, работающем в критическом режиме. Плавкая вставка, которая сделана из меди, нагрета до 330 °С при температуре на поверхности патрона 25°С. По расчёту видно, что кварцевый песок, который находится между плавкой вставкой и корпусом предохранителя, сильно нагревается, от чего и сильно нагревается внутренняя поверхность патрона.

Список литературы:

1. Официальный сайт ansys [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.ansys.com, свободный. - (Дата обращения:10.11.2023)
2. Предохранители ПКТ 101-10 У1 [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://fsk-nsk.ru/katalog/predokhraniteli/predokhraniteli-pkt-patron-kontakty- izolyatory/predokhraniteli-pkt-101-10-u1, свободный. (Дата обращения:12.11.2023)