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在西门子的感应加热研究中,研究人员用到了 COMSOL Multiphysics及 AC/DC 模块。他们根据仿真所作的第一项改进是修改金属结构的设计。例如,通过更改并联电抗器的原始夹件结构(见图 2 ),设计团队能够减少感应发热,同时又能借助该区域油的对流循环的改善来改进冷却。因此,最热点的温度降低了约 40摄氏度。这些修改免去了对在夹件外安装铜屏蔽层的需求,节省了材料成本(见图 3 图4)。
图4 优化的夹件设计(后视图),显示了温度(曲面图)及油的流场(箭头)图
根据利用 COMSOL 执行的仿真,约韦里和他的同事们针对设备设计提出了几个改进建议。“有时设备冷却零件的尺寸过大,无法解决整个设计中的一些热点。”约韦里说,“利用 COMSOL,我们能够控制这些热点。” 约韦里注意到其实只要做很小的修改就能解决这个问题,并能降低与冷却零件相关的成本。
“COMSOL 是一款非常强大的建模与仿真软件,” 约韦里说,“我们可以通过对计算结果进行数值实验来提升计算的精度,它还可以帮助我们避免失败。我们可以快速检查设计,保证设备质量能够满足整个寿命周期的要求。”
更高效地冷却铁芯
从热力学角度来看,与功率变压器相比,并联电抗器中铁芯和绕组的相对热损要更高,也就是说,电抗器中铁芯损耗与绕组损耗的比例要高于变压器,可能产生过热。因此,设计必须保证电抗器的铁芯能够有效冷却(见图 5)。
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