基于ANSYS的电力变压器漏电感的计算

应用有限元法讨论了电力变压器中漏磁场的类型和作用,把有限元分析法引入到变压器漏感计算当中.在此基础上对电力变压器建立仿真模型,应用大型有限元分析软件ANSYS对电力变压器的漏感进行分析、计算,并将仿真结果与用传统方法计算出的漏感相比较,其结果基本吻合,验证了所建模型的正确性和有效性.     

组合屏蔽层对电力变压器杂散损耗的影响

大容量单相电力变压器的箱体杂散损耗影响变压器效率和可靠性。通常采用箱体内壁敷设铁磁层的方法降低损耗,但铁磁叠片边界会使箱体局部磁场增强并产生局部过热。为此提出利用铁磁和非磁性导电层的不同组合屏蔽方法,并通过有限元仿真分析箱体和屏蔽层损耗,分析结果表明在优化屏蔽层厚度条件下纯导电层表面敷设一层铁磁材料,能有效降低总杂散损耗。     

基于能量法的不对称平衡变压器短路阻抗分析

短路阻抗是变压器设计中的关键参数．分析了能量法短路阻抗计算的基本方法．利用AN-SOFT建立了仿真模型;利用有限元方法得到了短路阻抗值,并对结果进行了分析,为平衡变压器的设计提供了指导．     

用非线性电阻模拟变压器损耗进行铁磁谐振过电压研究

针对变压器、电磁式电压互感器(PT)等非线性电感元件在铁磁谐振研究中的重要性,建立了一种同时考虑变压器电感及损耗非线性的计算模型,利用非线性电感和电阻的并联来模拟变压器,并给出了由变压器空载实验测得的电压、电流有效值和损耗值计算得到非线性电感磁通电流曲线和非线性电阻伏安曲线的方法.将该模型应用于铁磁谐振过电压的仿真计算中,并与实验测得的结果进行比较.结果表明:利用非线性电阻模拟变压器损耗进行铁磁谐振的仿真计算,所得到的变压器电压和回路电流的峰值与实验结果的误差分别为3.81%和0.2%,远低于利用定值电阻模拟变压器损耗时的误差19.5%和15.9%,表明该模型应用于铁磁谐振的计算时所得结果更加精确.     

油浸式变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法研究

介绍了一种基于有限元法的变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法。通过建立变压器二维模型,采用有限元法求解变压器内磁通密度分布;并计算变压器铁心及绕组损耗。随后,采用多物理场间接耦合方法将损耗作为热源加载条件求解变压器流体-温度场,分析变压器内部油流速度及温度分布。对35 kV油浸式变压器进行二维电磁-流体-温度场分析,将温度仿真结果与经验公式的热点温度计算结果进行对比,验证了方法的有效性和正确性。     

有限单元法在变压器磁场计算中的应用

利用工程有限元法对给定变压器模型进行磁场分析计算,并根据计算结果得出相应的磁场分布等位线。详细阐述了具体的实现过程及每一步的实施细节。最后将用有限元法得到的结果与MATLAB仿真结果进行对比分析,验证了方法实施的正确性有效性和适用性。     

不对称平衡变压器三维静磁场仿真分析

由于不对称接线平衡变压器绕组结构较为特殊,其短路阻抗需要满足特定约束条件,设计时短路阻抗参数尤为重要.利用有限元软件对不对称接线变压器进行有限元分析,进行三维静磁场仿真.将电磁仿真结果与电磁计算结果进行比较,验证了变压器电磁设计的正确性,为变压器的设计制造提供了理论依据.     

一种单相阶梯接缝变压器铁芯的空载损耗计算方法

提出了一种适用于大型单相变压器阶梯接缝结构铁芯的空载损耗计算方法。该方法首先运用等效磁特性方法对铁芯阶梯接缝区进行等效分析,得出接缝区的等效材料特性,然后将一个工作周期按等时间间隔进行划分,分别计算各个时刻铁芯的静态磁场分布,通过样条插值得到磁感应强度随时间变化的曲线,最后运用快速傅里叶变换算法对磁感应强度曲线进行离散,提取出磁感应强度各次谐波幅值,并将其在对应频率的损耗曲线上进行线性插值得到损耗值,将各单元所有损耗值进行求和得到总损耗值。以一台实际工程中的大型单相变压器为模型,分别采用提出的方法及不考虑铁芯接缝结构的传统计算方法对其空载损耗进行计算,并将计算结果与变压器空载试验的结果进行对比,结果表明,提出的方法比传统方法得到的结果更趋近于测量值,在50%~100%的额定电压范围内,精度最高可提高9.8%。     

粘弹性自由层阻尼薄板减振有限元研究

该文基于有限元的模态应变能法研究了粘弹性自由层阻尼薄板,建立粘弹性自由层阻尼薄板的有限元模型,进而求出其固有频率及损耗因子。然后使用工程经验公式对粘弹性自由层阻尼结构进行计算,计算其损耗因子,与有限元法进行对比,将有限元解与经验解进行对比。通过与工程经验解之间的对比给出了有限元法在分析类似问题上的有效性分析。     

基于修正Bertotti模型的变压器铁心谐波磁损耗计算与验证

针对谐波激励下变压器磁损耗计算问题,对传统Bertotti模型进行改进,使其适应于复杂谐波工况下损耗计算,并完全按照实际变压器的要求,设计制造了变压器叠片铁心模型,搭建了谐波激励下变压器磁损耗测试平台,对改进的Bertotti模型的正确性及精确性进行验证,并对谐波激励下磁滞损耗和涡流损耗的分布规律进行研究.首先,基于简化的Bertotti模型,采用铁心工艺系数,获得了正弦激励下变压器磁损耗分离数据,并通过对不同频率下磁滞损耗和涡流损耗的确定,发现低频段磁滞损耗占绝大部分,随着频率的增加,磁滞损耗所占比例降低,涡流损耗占据了主导地位;其次,引入修正因子,综合考虑谐波相位、谐波含量以及谐波阶次的影响,对磁滞损耗和涡流损耗进行修正,实现了谐波激励下磁损耗的计算.通过测量与计算结果的对比分析,损耗误差保持在5%以内,满足工程所需的精度要求,验证了模型的正确性.所得结果和结论有助于谐波激励下磁损耗的研究,为变压器的优化设计以及产品性能的提高提供了必要的数据支撑.     

异步电动机杂散损耗的计算与分析

本文给出了异步型电动机杂散损耗的精确算法及计算实例;对该算法进行了分析,同时讨论了减小异步型电动机杂散损耗的途径.     

一种计及损耗的变压器非线性模型

建立了一种计及损耗的变压器模型，用线性电阻、电感的串联模拟漏阻抗，用非线性电阻和非线性电感的并联模拟励磁支路，并提出建模算法，由变压器空载试验测得的电压、电流有效值和功率损耗，得到非线性电阻和非线性电感分段线性化的瞬时值特性曲线．应用该变压器模型和另两种模型，分别对330kV系统中的切除空载变压器过电压进行了仿真，对比计算表明，计及变压器铁损的非线性后，切除空载变压器过电压有明显的降低，过电压的幅值由忽略铁损的723．099kV和用线性电阻模拟铁损的582．036kV，降低到铁损的非线性模型的396．519kV．该变压器模型有助于准确地对电力系统中涉及变压器饱和特性的现象进行研究．     

基于布拉格光纤传感的变压器绕组多次短路冲击应变

布拉格光纤光栅传感器（FBG）最重要的应用之一是在结构表面进行应变测量。为研究变压器绕组在短路冲击过程中的绕组受力情况,本文通过COMSOL软件建立试验变压器的短路冲击有限元模型,仿真得到理论电磁力,通过公式计算得到理论应变;进行了110kV真型变压器短路冲击试验,利用FBG传感器对绕组状态进行监测,观察其中心波长变化量,并通过光-力理论转换方程计算得到实际应变。将实际应变、理论应变进行对比分析,发现误差在5%以内,验证了可采用布拉格光纤传感法用于变压器绕组短路冲击应变检测的可行性和准确性。通过本次研究表明FBG传感器测量精准,可以通过这种方法对变压器绕组变形进行测量,具有较大的实际工程意义。     

考虑叠片效应的变压器铁心多场仿真模型研究

为了提高电力变压器铁心噪声预估的准确性,通过修正铁心的动力学参数,利用能量法分配等效磁致伸缩力载荷,建立电磁-结构-声场耦合的仿真计算模型。应用有限元方法求解了三相三柱变压器铁心在空载条件下的磁通密度分布、表面振动速度分布以及声场分布,对比实验测量与铁心模型仿真结果,发现修正后的铁心模型噪声仿真结果与实验吻合度更高;该数值计算模型为预估变压器铁心振动噪声提供了更为准确的分析手段。     

考虑叠片效应的变压器铁心多场仿真模型

为了提高电力变压器铁心噪声预估的准确性,通过修正铁心的动力学参数,利用能量法分配等效磁致伸缩力载荷,建立电磁-结构-声场耦合的仿真计算模型。应用有限元方法求解了三相三柱变压器铁心在空载条件下的磁通密度分布、表面振动速度分布以及声场分布,对比实验测量与铁心模型仿真结果,发现修正后的铁心模型噪声仿真结果与实验吻合度更高;该数值计算模型为预估变压器铁心振动噪声提供了更为准确的分析手段。     

大功率高压开关电源变压器的损耗分析及散热控制

为了提高大功率高压开关电源的可靠性和稳定性,针对其变压器损耗与温升特性,进行理论分析和仿真实例验证,并提出一种损耗分析和散热控制方法。以Ansoft Maxwell软件建立变压器的3D模型,进行磁场的有限元分析;计算不同负载条件下的温升情况及散热所需风量,通过Ansys软件对温度场进行分析;以2000V/3A的开关电源模块为例,建立实际模型验证散热控制的有效性。研究结果表明:大功率高压开关电源的变压器损耗来源于绕组损耗和磁芯损耗;在自然冷风条件下,变压器散热情况较差,温升明显过高;采用本文所述方法所计算的风量能有效控制变压器的温升;采用该方法也可得到不同负载条件下变压器的对应损耗及所导致的温升,进一步达到调控温度的目的。     

一种新颖的高低阻抗带状线低通滤波器分析方法

为克服传统分析法由于未考虑不连续性结构的影响导致分析结果不准确的不足,提出了一种新颖的高低阻抗(HLI)带状线低通滤波器分析方法.首先在现有微带开路线不连续性等效电路模型及理论的基础上,提出了高低阻抗带状线的等效电路模型;其次运用传输线理论推导出了对应的ABCD传输矩阵,结合实例分析了三种不同情况下的散射参数,有效验证了所提出的等效电路模型的正确性;最后,将所得的等效电路模型应用于分析高低阻抗带状线低通滤波器,本文等效电路分析法所得结果与仿真软件HFSS仿真结果吻合良好,其散射参数的平均误差小于2%,而传统的传输线理论法由于未考虑该滤波器中高低阻抗带状线的宽度跳变所带来的不连续性传输损耗,其计算结果产生了较大的偏差.     

基于圆柱模型的三维电阻抗成像问题研究

以胸腔模型为例,进行了三维电阻抗成像问题研究,建立了三维圆柱模型;采用有限元法进行了电阻抗正问题分析,得到的边界电位分布能够反映内部电阻抗的变化;采用基于同伦理论改进的Newton Raphson方法进行了逆问题分析,计算得到的电阻抗分布和实际分布非常接近,说明该方法适用于电阻抗成像逆问题。     

城轨多区间绝缘非均匀情况下钢轨电位与杂散电流建模及分布

城市轨道交通线路涉及面积广、周边环境复杂,在土壤湿度、运营损耗等因素影响下,走行轨绝缘往往存在不均匀的情况,对系统钢轨电位与杂散电流分布产生明显影响.提出轨道绝缘非均匀情况下回流系统建模方法,利用不同的绝缘非均匀情况对回流系统进行分割,并进行精确等效,参与多区间系统潮流计算,根据切面边界参数,计算该情况下钢轨电位与杂散电流分布.基于某实际线路数据仿真分析了多区间不同绝缘薄弱类型以及动态接地情况下钢轨电位与杂散电流分布规律,并进行现场实测验证.研究结果表明:多区间绝缘非均匀情况对钢轨电位与杂散电流分布影响较大,应在钢轨电位与杂散电流控制中予以重视.     

储罐及U形管式换热器有限元分析

本文应用ANSYS软件对储满水时的大型储罐及U形管式换热器进行有限元强度分析计算,得到储罐及换热器的应力和位移等分布情况.为储罐及换热器的整体强度的强度分析提供了较为准确的有限元分析方法和相关数据,并根据有限元分析结果采取相应的补强措施.计算结果表明,有限元法的分析结果是准确可靠的.从而为优化结构设计和减少反复设计提供了参考依据,具有较为重要的工程实用价值.