基于A(yíng)NSYS的漏電感干式變壓器仿真計算
漏電感干式變壓器作為一種特殊的干式變壓器,不僅可以變換電壓;同時(shí),由于漏電感的存在,還可以穩定電壓,因為一次電壓變化時(shí)產(chǎn)生的磁通并沒(méi)有完全鎖在鐵芯中形成主磁通,而是有一部分分布在線(xiàn)圈和空氣之間。當一次電壓變化時(shí),二次的感應電動(dòng)勢不會(huì )像理想的干式變壓器那樣變化劇烈,會(huì )起到穩壓的作用。
由于漏電感分布在線(xiàn)圈和空氣中,傳統的分析方法采用路徑分析法,無(wú)法計算出漏電感的準確分布位置和強度,只能通過(guò)長(cháng)期的經(jīng)驗來(lái)判斷。另一方面,傳統的計算方法只能得到宏觀(guān)特性,而不能得到干式變壓器的精細內部結構。此外,鐵芯的材料一般都是非線(xiàn)性的,使得計算更加困難。只能用線(xiàn)性B-H曲線(xiàn)代替解,計算不準確。想要獲得干式變壓器的準確數據,必須依靠數值計算和計算機技術(shù)。
ANSYS是基于有限元方法的計算軟件,可以用來(lái)分析電磁場(chǎng)中的許多問(wèn)題。充分利用各種計算方法的優(yōu)勢,開(kāi)發(fā)出適合不同情況的電磁分析模塊。Emag模塊主要用于低頻電磁分析。其主要特點(diǎn)是非線(xiàn)性磁場(chǎng)分析和場(chǎng)路耦合分析,對計算非線(xiàn)性材料特別是磁性材料非常有用,磁性材料主要用于電擊、干式變壓器、電磁開(kāi)關(guān)和感應加熱。
1干式變壓器和漏磁場(chǎng)的基本原理
如圖1所示,U1是初級線(xiàn)圈電壓,N1是初級線(xiàn)圈匝數,U2是次級線(xiàn)圈電壓,N2是次級線(xiàn)圈匝數。當對初級線(xiàn)圈施加一定電壓時(shí),根據電磁感應定律,在次級線(xiàn)圈上會(huì )獲得感應電動(dòng)勢。干式變壓器沒(méi)有電阻、漏磁和鐵損,是一種理想的干式變壓器,初級線(xiàn)圈與次級線(xiàn)圈的匝數比等于原始電壓與次級電壓的比值,如圖1和圖2所示。
如圖2所示,如果在初級線(xiàn)圈兩端施加正弦交流電壓U1,交流電流I1將通過(guò)初級線(xiàn)圈,從而在鐵芯中激發(fā)交流磁通量。為了分析問(wèn)題,將總磁通分為兩個(gè)等效部分,一部分沿鐵芯閉合,同時(shí)與一、二次線(xiàn)圈相交,稱(chēng)為互感磁通或主磁通,另一部分主要沿非鐵磁材料(如空氣)閉合,只與一次線(xiàn)相交,稱(chēng)為一次線(xiàn)圈漏磁通, 其被表示為1,而僅與次級線(xiàn)圈相交的另一部分被稱(chēng)為次級線(xiàn)圈漏磁通,其被表示為2。 主磁通占總磁通的大部分,而漏磁通只占一小部分(0.1% ~ 0.2%)。
如果僅僅依靠空氣和線(xiàn)圈之間的漏電感,是不能滿(mǎn)足有漏電感的干式變壓器穩壓要求的。因此,在一次線(xiàn)圈和二次線(xiàn)圈之間人為增加一個(gè)漏磁沖頭,引導部分磁場(chǎng)通過(guò)這里,從而形成高漏磁。
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