基于ANSYS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,由于漏電感的存在,還可以穩定電壓,因為一次電壓變化時產生的磁通并沒有完全鎖在鐵芯中形成主磁通,而是有一部分分布在線圈和空氣之間。當一次電壓變化時,二次的感應電動勢不會像理想的干式變壓器那樣變化劇烈,會起到穩壓的作用。
由于漏電感分布在線圈和空氣中,傳統的分析方法采用路徑分析法,無法計算出漏電感的準確分布位置和強度,只能通過長期的經驗來判斷。另一方面,傳統的計算方法只能得到宏觀特性,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性的,使得計算更加困難。只能用線性B-H曲線代替解,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。
ANSYS是基于有限元方法的計算軟件,可以用來分析電磁場中的許多問題。充分利用各種計算方法的優勢,開發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。其主要特點是非線性磁場分析和場路耦合分析,對計算非線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、電磁開關和感應加熱。
1干式變壓器和漏磁場的基本原理
如圖1所示,U1是初級線圈電壓,N1是初級線圈匝數,U2是次級線圈電壓,N2是次級線圈匝數。當對初級線圈施加一定電壓時,根據電磁感應定律,在次級線圈上會獲得感應電動勢。干式變壓器沒有電阻、漏磁和鐵損,是一種理想的干式變壓器,初級線圈與次級線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,如果在初級線圈兩端施加正弦交流電壓U1,交流電流I1將通過初級線圈,從而在鐵芯中激發交流磁通量。為了分析問題,將總磁通分為兩個等效部分,一部分沿鐵芯閉合,同時與一、二次線圈相交,稱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,只與一次線相交,稱為一次線圈漏磁通, 其被表示為1,而僅與次級線圈相交的另一部分被稱為次級線圈漏磁通,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圈之間的漏電感,是不能滿足有漏電感的干式變壓器穩壓要求的。因此,在一次線圈和二次線圈之間人為增加一個漏磁沖頭,引導部分磁場通過這里,從而形成高漏磁。
1來源:電子發燒友