突发短路条件下变压器绕组振动特性的仿真研究

为了研究小容量电源条件下变压器绕组在短路冲击下的振动特性,建立了基于冲击电流发生器的变压器短路冲击振动试验平台,根据一台单相10/0.4kV变压器的结构参数,利用场-路耦合的有限元算法,获得了短路冲击下变压器绕组的电流变化规律,并与试验结果进行对比,验证了仿真方法的正确性。在此基础上,提取高低压绕组端部、中部线饼轴向电磁力的变化规律,利用瞬态动力学获得了高压绕组不同线饼在冲击电流下的振动响应。研究结果表明:三维有限元模型的场-路耦合算法可以准确地获得试验平台的电流特性;短路冲击下绕组轴向振动最大加速度位于绕组高度的1/4和3/4位置处,可以在油箱表面正对该位置的区域进行振动监测;绕组同一线饼中垫块间线匝振动加速度大于垫块所在位置的振动加速度;由于惯性,绕组轴向振动加速度最大值的时刻滞后于电流幅值最大的时刻。     

SBH15型非晶合金变压器短路电动力分析及优化措施

为提高非晶合金变压器矩形绕组抗短路能力,基于三维场-路耦合的多物理场对绕组短路电动力的分布特性进行研究。以一台SBH15型非晶合金变压器为研究对象,采用COMSOL仿真建模对其短路状态下电流、漏磁以及电动力分布进行分析研究,揭示短路电动力沿绕组的分布规律,并确定承力薄弱点。研究表明,矩形绕组长轴所受短路电动力大于短轴,且在长轴转角处尤其明显。最后,对其承力不足之处提出优化措施建议。研究成果对进一步提高非晶合金变压器抗短路能力具有工程实用价值。     

非晶合金变压器矩形绕组辐向抗短路能力的校核模型

基于分枝型失稳理论,建立了非晶合金变压器矩形绕组辐向抗短路能力的有限元校核模型.通过压曲分析可以得到矩形结构线圈的极限压缩力及不同压缩力作用下的压曲模态.对几起非晶合金变压器内绕组的辐向短路耐受能力进行了校核,实验证明了所提计算模型的合理性.与此同时,对影响矩形线圈辐向抗短路能力的因素进行了研究.研究结果表明:撑条的最大间距是防止绕组局部屈曲的最关键因素,绕组内部多处的撑条处于完全失效的支撑状态是导致非晶合金变压器辐向短路强度不足的原因之一;变压器的辐向极限载荷与导线辐向厚度的三次方近似成正比,因此增加导线的辐向厚度对提高非晶合金变压器矩形绕组抗短路能力的效果较明显.     

利用有限元法进行电力变压器绕组电动力的分析计算

利用有限元算法分析了三相电力变压器绕组各线匝在不同运行模式下电磁力的振动，并用电路参数的不同聚值对应变压器的不同运行模式－空载、常态和短路。分析结果表明：内绕组在径向受到压力，外绕组在径向受到张力，内、外绕组轴向电磁力比径向力小很多，而相邻线饼或线匝间由于电磁力的原因存在相互挤压。尤其在短路条件下，巨大的电动力将使变压器线圈产生变形，其局部或整体受到破坏，最后导致变压器发生故障。     

短路过渡熔滴上的动态力平衡及其稳定性分析

通过分析短路过渡燃弧期液态熔滴上所受表面张力、电磁力、重力的轴向分力变化,从理论上研究短路过渡过程中燃弧期液态熔滴所受力的动态平衡问题,并进一步讨论其对短路过渡稳定性的影响.结果表明:在熔滴增大过程中,熔滴所受轴向合力的支撑作用由大变小,而脱离作用不断增加;随着弧根的上移支撑作用减小,脱离作用加剧;随着燃弧期焊接电流减小,液态熔滴所受电磁力的轴向支撑作用削弱.     

利用有限元法进行电力变压器绕组电动力的分析计算

利用有限元算法分析了三相电力变压器绕组各线匝在不同运行模式下电磁力的振动 ,并用电路参数的不同取值对应变压器的不同运行模式—空载、常态和短路 .分析结果表明 :内绕组在径向受到压力 ,外绕组在径向受到张力 ,内、外绕组轴向电磁力比径向力小很多 ,而相邻线饼或线匝间由于电磁力的原因存在相互挤压 .尤其在短路条件下 ,巨大的电动力将使变压器线圈产生变形 ,其局部或整体受到破坏 ,最后导致变压器发生故障     

220kV变压器故障的电气实验分析

随着电网容量的不断增加，大型电力变压器抗短路能力成了一个突出问题。对于一些抗短路能力较弱的变压器，在近区或出口发生短路时往往较易遭到损坏，造成严重事故。但只要加强平时的检查分析，可以提前预防事故的发生，把危害降到最低程度。本文针对一台220kV变压器发生的故障，结合高压电气试验，根据各项试验结果，分析认为故障的主要原因是变压器的抗短路能力不足，导致发生短路故障时变压器内部绝缘受损和绕组变形。     

频率响应法对变压器绕组变形的测试与分析

电力变压器在运输中受冲撞或在运行中不可避免地遭受各种故障短路电流的冲击。变压器出口附近一旦发生短路故障,变压器绕组将承受巨大的、不均匀的轴向和径向电动应力作用。如果绕组内部机械结构存在薄弱环节,承受不住电动力的冲击,变压器线圈必然会产生绕组扭曲、鼓包或移位等变形现象,严重时甚至导致线圈突发性损坏事故。频率响应法利用扫频技术,通过测试变压器绕组频率响应特性曲线进行横向或纵向比较,可准确诊断变压器绕组变形情况,因此得到广泛应用。     

基于多物理场耦合的非晶合金变压器短路特性分析

非晶合金变压器具有显著的节能优势,但是抗短路能力不足。针对在实际试验研究中非晶合金变压器绕组短路系列故障设置困难问题,本文基于电磁场-结构力场-温度场的瞬态多物理场耦合理论,建立变压器有限元三维模型。仿真了低压侧出口三相短路条件下非晶合金变压器矩形绕组的短路特性,研究了非晶合金变压器发生短路时温度剧烈升高所带来的热应力对绕组形变的影响。并对单独电磁力作用和电磁力热应力耦合作用下的绕组应力和形变进行了对比,计算结果表明热效应会对变压器形变产生较大影响,造成矩形绕组多处严重变形损坏。短路温升是变压器变形损坏不可忽略的因素,同时也是提升变压器抗短路能力中需要重点考虑的问题。     

轴对称多导体涡流场的积分微分方程有限元法

研究积分微分方程有限元法解轴对称多导体的涡流场问题，采用伽辽金准则离散。以变压器的箔式绕组作为一类涡流场的实例，分析计算绕组中的电流密茺分布、漏磁场分布以及交流电阻和电抗。同时，初步分析突然短路时绕组中电磁力分布及其随突发短路能力的特点。计算值与试验值相符。     

弧焊变压器空载合闸电流的研究

通过拟合高漏抗弧焊变压器的磁特性曲线，推导计算得在不同状态下的空载合闸时的励中吉电流，探讨了初电压相位角、励磁支路阻抗、剩余磁密极性及大小和漏感等因素对合闸电流的影响，介绍一抑制空载合闸电流部击的一些措施。     

外加轴向磁场对短路过渡的影响

为提高短路过渡频率、减少焊接飞溅,分别通过施加直流与交变轴向磁场,研究了轴向磁场对短路过渡的影响规律,分析了高速摄像、电流电压信号以及熔滴在磁场作用下的短路过渡受力情况.结果表明:当直流磁场励磁电流为4 A时,短路过渡频率达到最大值;当交流磁场励磁电流为9 A、磁场频率为100 Hz时,短路过渡频率达到最大值,这与电流-电压波形波动频率基本一致,并且施加适当的磁场能够有效促进液桥缩颈并断开,提高短路过渡频率、减少飞溅.     

大圆坯连铸结晶器电磁偏心搅拌的数值模拟

建立了描述大圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程电磁场的三维数学模型,并采用实测数据对模型的准确性进行了验证.研究了不同搅拌电流强度和频率下,磁感应强度与电磁力的变化规律,并重点分析了偏心搅拌下磁感应强度和电磁力的分布特点.结果表明:磁感应强度和电磁力均随搅拌电流强度的增大而增强;随着搅拌电流频率的增大,磁感应强度逐渐减弱,而电磁力先增强后减弱,并在2.5 Hz时达到最大值;偏心搅拌时,电磁力在铸坯横截面上仍呈周向分布,但电磁力和磁感应强度的大小都出现了不对称分布,在靠外弧的一侧更大.     

基于基波磁通补偿的串联型有源滤波器

研究了基于基波磁通补偿的串联型有源滤波器．跟踪检测到的电网中基波电流信号,产生基波电流,将此电流注入串联变压器(其原线圈串联在电网中)的副线圈中,在满足基波磁通补偿条件下,变压器铁心中基波主磁通为零,原方线圈对电网基波电流呈近似零阻抗,而对谐波电流呈高阻抗．样机试验证明了结论的正确性．     

有限元软件ANSYS电磁学科的使用及其在电力变压器分析中的应用

~~恒定源产生 ,则可认为静态场 .若场是正弦交流且频率较低时则可用时谐场来处理 ,完全类似于电路中的“相量”法 ,分析的结果均用有效值、最大值或平均值来显示 .“瞬态”场是最接近实际的一种场 ,同时其计算代价也最高 ,它是指场量的波形完全是无规律的 ,或某些即使有规律的波形利用“时谐”法也只能计算出起平均值 (如力 ) ,此时也只能按“瞬态”场来处理 .( 3)有限元方法——基于节点法和基于单元边法　传统的有限元法均是基于节点法的 ,即每一节点均有若干个自由度 ,将这些不同节点的自由度列出有限元方程 ,然后求解 ,其直观性较好 .但…     

基于相位差的轴向磁通无铁心电机早期轻微匝间短路故障诊断

针对轴向磁通定子无铁心电机早期匝间短路故障问题,提出一种基于零序分量和定子电流分量相位差的轴向磁通定子无铁心电机的早期匝间短路故障诊断和定位方法。首先,根据定子绕组电感极小的特点建立了匝间短路故障数学模型;其次,对故障前后的短路电流、相电流、零序分量等进行了傅里叶分析,通过零序电压基波幅值变化对匝间短路故障进行识别;最后,通过对比零序电压基波与定子三相电流初相位差来进行故障相定位。结果表明,匝间短路故障相的相电流基波初始相位与零序电压基波初相位差的绝对值近似180°,而健康相的相位差与180°相差较大。基于相位差可以实现轴向磁通无铁心电机早期匝间短路故障的诊断与定位,为永磁电机的匝间短路故障诊断提供了参考。     

新型混合径向磁轴承结构及其磁力特性

针对当前永磁偏置径向磁轴承的永磁磁路的磁通密度低,磁力小,缺乏自稳定的问题,提出一种应用于立式轴流泵的新型混合径向磁轴承结构.应用分子电流法及虚位移定理建立新型混合径向磁轴承承载力的非线性模型及其线性化方程,分析得出新型径向混合磁悬浮轴承在径向某个自由度上具有自稳定的特点,且永磁轴承可以减小系统总的位移负刚度.研究结果表明,采用Halbach阵列结构后,混合磁轴承气隙的磁通密得到很大提高.电流刚度和位移刚度与平衡点的初始电流及初始间隙密切相关,在平衡位置附近电流刚度和位移刚度呈线性变化,当气隙增大时仍保持较好的线性度,而当气隙减小时呈现一定的非线性特性.