一种自粘换位导线抗弯强度计算方法及系统与流程

本发明涉及变压器自粘换位导线抗弯强度分析，尤其是一种自粘换位导线抗弯强度计算方法及系统。

背景技术：

1、变压器抗短路能力不足是造成设备短路损坏的主要原因，具体表现如多次短路电流冲击、绕组导线间未完全固化等。绕组在短路电流的冲击作用下抗短路能力逐渐下降，可能出现弯曲变形，甚至导致绝缘损伤。自粘换位导线能承受更大的弯曲应力，应用于电力变压器中能够有效增强绕组的机械稳定性，提高变压器绕组的抗短路能力。

2、现有文献大多是通过试验研究变压器自粘换位导线在具体某一温度数值下的粘接强度和抗弯强度。事实上，变压器的运行温度并不是一直稳定，随着温度升高，导线的粘接性能的变化会导致抗弯强度改变，且现有试验未能考虑到变压器在实际运行中不同温度下导线抗弯强度变化的问题，由于时间和试验成本高昂，无法对所有型号的导线进行三点弯曲试验，故现有常规试验研究不能准确反映任意不同温度对自粘换位导线抗弯强度的影响。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明所要解决的技术问题是现有常规试验研究不能准确反映任意不同温度对自粘换位导线抗弯强度的影响问题。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种自粘换位导线抗弯强度计算方法及系统，包括，

5、s1：设定初始热固化工艺条件，应用到所述自粘换位导线的热固化中得到粘接强度和抗弯强度实测值；

6、s2：根据自粘换位导线的设计要求，建立所述自粘换位导线物理模型；

7、s3：将s1中获得的实时工艺参数输入所述s2建立的物理模型，通过外部测量辅助建立多物理场仿真系统，利用温度-固体力学多物理场耦合仿真方法对模型进行仿真，获得模型的固化变形情况、仿真粘接强度计算结果和仿真抗弯强度；

8、s4：将s3中获得的仿真粘接强度、仿真抗弯强度与s1中获得的粘接强度和抗弯强度实测值进行对比分析，判断二者误差是否小于预设要求值，若是，执行s5，否则，调整仿真系统边界条件，并返回s3；

9、s5：基于上述仿真系统建立自粘换位导线抗弯强度计算的参数化模型。

10、作为本发明所述自粘换位导线抗弯强度计算方法的一种优选方案，其中：在室温下、根据变压器运行的不同环境温度，在拉力试验机上对固化后的自粘换位导线试样进行不同温度的拉断试验；

11、计算不同温度下的拉断力与搭接面积的比值即为粘接强度，比较不同温度下导线粘结强度的变化。

12、作为本发明所述自粘换位导线抗弯强度计算方法的一种优选方案，其中：抗弯强度实测值获取方法具体为：

13、室温下、不同温度保温1h后检测；

14、根据不同温度固化前后得到的力-挠度曲线，绘制不同温度下的应力与挠度曲线图，试验结果取平均值，从而获取抗弯强度数值。

15、作为本发明所述自粘换位导线抗弯强度计算方法的一种优选方案，其中：仿真粘接强度计算方式为：在有限元模型中均采用位移加载方式加载。

16、作为本发明所述自粘换位导线抗弯强度计算方法的一种优选方案，其中：仿真抗弯强度的计算方式为：

17、模拟固化前的导线三点弯曲；

18、模拟自粘漆树脂固化过程，建立温度场仿真；

19、结合域常微分方程、微分-代数方程组，基于温度场条件，求解不同温度下的固化程度和固化速率；

20、模拟计算不同温度下固化后的力与挠度的比值；

21、计算固化系数；

22、计算考虑不同温度下固化系数的导线抗弯强度。

23、作为本发明所述自粘换位导线抗弯强度计算方法的一种优选方案，其中：模拟固化前的导线三点弯曲具体为：

24、搭建三点弯曲仿真模型，按照材料力学的原理，仿真时将换位导线的弯曲当作简支梁分析，当导线应力不超过比例极限时，挠度f取决于导线的弯曲刚度作用力f、试验跨距l和弯曲刚度ei；

25、通过仿真结果得到未固化样品导线在目标温度下所选线性段被施加的力差值δfnh，以及未固化样品导线在目标温度下所选线性段的挠度差值δfnh，进而通过计算得到未固化样品导线在室温下的力与挠度的比值tnh

26、

27、作为本发明所述自粘换位导线抗弯强度计算方法的一种优选方案，其中：模拟计算不同温度下固化后的导线力与挠度的比值具体为：

28、通过建立三点弯曲仿真模型，仿真得到固化样品导线在目标温度下所选线性段被施加的力差值δf，以及固化样品导线在目标温度下所选线性段的挠度差值δf，进而通过计算得到固化样品导线在目标温度下的力与挠度的比值t

29、

30、作为本发明所述自粘换位导线抗弯强度计算方法的一种优选方案，其中：计算固化系数具体为：

31、化系数n定义为变压器绕组线固化后相比于固化前的抗弯能力提高倍数

32、

33、作为本发明所述自粘换位导线抗弯强度计算方法的一种优选方案，其中：

34、计算考虑不同温度下固化系数的导线抗弯强度具体为：

35、对于自粘导线需考虑自粘漆的粘结因素，故在弯曲应力计算中应使用固化系数进行折算，导线所承受的幅向弯曲应力，即抗弯强度为

36、

37、其中，fr为线饼导线单位长度上受到的幅向力；

38、l为两撑条间的线饼长度；

39、h和b分别为单根导线的轴向和幅向尺寸；

40、n为固化系数。

41、作为本发明所述自粘换位导线抗弯强度计算系统的一种优选方案，其中：参数输入模块：用于输入实时工艺参数；

42、固体力学模块一：用于模拟固化前的导线三点弯曲；

43、热传导模块：用于模拟自粘漆树脂固化过程，建立温度场仿真；

44、固体动力学模块：用于结合域常微分方程、微分-代数方程组，基于温度场条件，求解不同温度下的固化程度和固化速率；

45、固体力学模块二：模拟计算不同温度下固化后的力与挠度的比值和模拟计算粘接强度；

46、仿真结果分析模块：计算固化系数和计算考虑不同温度下固化系数的导线抗弯强度。

47、本发明的有益效果：可以提取导线的材料属性和几何参数设置为变量，分析时只需改变输入的变量值，利用仿真软件就能自动完成数值模拟不同种类导线的抗弯强度计算；还可以通过调整基于数据驱动仿真模型的边界条件来模拟导线固化、粘接强度、抗弯强度的不同试验条件，模拟不同温度下导线的抗弯强度计算。

技术特征：

1.一种自粘换位导线抗弯强度计算方法，其特征在于：包括，

2.根据权利要求1所述的自粘换位导线抗弯强度计算方法，其特征在于：粘接强度试验具体为：

3.根据权利要求2所述的自粘换位导线抗弯强度计算方法，其特征在于：抗弯强度实测值获取方法具体为：

4.根据权利要求3所述的自粘换位导线抗弯强度计算方法，其特征在于：仿真粘接强度计算方式为：在有限元模型中均采用位移加载方式加载。

5.根据权利要求4所述的自粘换位导线抗弯强度计算方法，其特征在于：仿真抗弯强度的计算方式为：

6.根据权利要求5所述的自粘换位导线抗弯强度计算方法，其特征在于：模拟固化前的导线三点弯曲具体为：

7.根据权利要求4～6任一所述的自粘换位导线抗弯强度计算方法，其特征在于：模拟计算不同温度下固化后的导线力与挠度的比值具体为：

8.根据权利要求7所述的自粘换位导线抗弯强度计算方法，其特征在于：计算固化系数具体为：

9.根据权利要求8所述的自粘换位导线抗弯强度计算方法，其特征在于：计算考虑不同温度下固化系数的导线抗弯强度具体为：

10.一种自粘换位导线抗弯强度计算系统，基于权利要求1～9所述的自粘换位导线抗弯强度计算方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种自粘换位导线抗弯强度计算方法及系统，包括固体力学模块一：用于模拟固化前的导线三点弯曲；热传导模块：用于模拟自粘漆树脂固化过程，建立温度场仿真；固体动力学模块：用于结合域常微分方程、微分‑代数方程组，基于温度场条件，求解不同温度下的固化程度和固化速率；固体力学模块二：模拟计算不同温度下固化后的力与挠度的比值和模拟计算粘接强度；仿真结果分析模块：计算固化系数和计算考虑不同温度下固化系数的导线抗弯强度。可以提取导线的材料属性和几何参数设置为变量，分析时只需改变输入的变量值，利用仿真软件就能自动完成数值模拟不同种类导线的抗弯强度计算。

技术研发人员：刘君,邓松,欧阳广泽,吕黔苏,曾华荣,张迅,陈沛龙,毛先胤,徐舒蓉,李堃,高勇,曾鹏,欧阳泽宇,李欣,朱石剑,牛唯,马晓红,田承越,许逵,吕乾勇,罗剑,张鸷,赵超,黄军凯,范强,何荣仆,邢懿,黄欢,张历,李鑫卓,张俊杰,张义钊,张啟黎,邹雕,孙航,付胜军
受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15