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ANSYS Maxwell如意彩票变压器短路电动力仿真

发布时间:2019-11-30 07:31
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  图(20) 原副边绕组中央的磁感受强度取值线 Mechanical抗短道才智校核

  依照准备,低压绕组最大应力映现正在最外圈的上端,为30kg/cm^2,高压绕组的最大应力映现正在最内圈的下端,最大应力为87kg/cm^2,高压绕组轴向力为250N,低压绕组轴向力为3707N,均知足此次策画恳求。

  形似于轴向力,辐向力要紧因为轴向漏磁场爆发。辐向电磁力使内绕组内径变小,外绕组内径变大。过错称情形下绕组圆周受力不匀称,容易爆发限制失稳,变成曲翘变形。拉应力过大还会爆发永恒性变形,进一步形成绝缘破损,匝间短道等破损性影响。

  图(12)幅值磁感受强度 图(13)辐向磁感受强度 图(14)轴向磁感受强度

  变压器爆发短道时,伟大的短道电流功用会使绕组的温度上升。当绕组中导线的温度上升并进步必然的温度时,导线的刻板强度较常温下显明降落,爆发软化,破损匝间绝缘,导致变压器内部障碍。对待双绕组变压器而言,低压侧三相对称短道时是最紧要的短道外面。是以,正在准备时,需确保最卑劣短道工况下的最大短道力临界值的抗短道才智。

  凭据载流导体同向相吸反向相斥,可定性判决出变压器绕组间导体的功用力是斥力。是以,径向内绕组会受到向内的压缩力,外绕组受到向外的张力;轴向上都受到向内的压缩力,如图(2)示希图所示。漏磁场与电流、绕组的计划、绕组的几何尺寸、安匝漫衍、铁芯构造等相闭。对待如图(1)所示的磁力线,绕组等高而且沿轴向安匝均衡,但现实策画、修筑、干燥历程等种种要素的功用,漏磁场通俗漫衍过错称,短道时轴向力会神速增大,零部件刻板强度不足时,除了线圈,轴向力通过铁轭、压板等装备传达到铁芯夹件等地方,最终恐怕会导致变压器轴向变形。

  辐向力对内绕组是向内的压力(压缩应力),对外绕组是向外的张力(拉应力)。辐向力的障碍形式连系向内和向外的力分别,向外的拉应力以导线原料的弹性极限判决,向内的压缩力取决于原料的弹性模量和几何构造。轴向力功用下绕组的障碍类型有几类,需求连系产物策画采用相应的判据。如上文所述,电磁剖释可能取得空间和工夫域内的电动力漫衍,仿真流程上,Maxwell和Mechanical正在Workbench下耦合如图(21)所示。耦合体例相似hanical 仿真取得形变云图、最大应力点等物理量,判据上连系动平静和热平静举行相应的剖释和判决。

  正在Eddycurrent求解器中,可能输出窗口内漏磁场的辐向磁感受强度、轴向磁感受强度跟着空间的蜕化情形如下图(18)、图(19)所示。图(18)、图(19)是正在原副边的窗口内画一条线)所示血色线框内的蓝色线条)线上取出的磁感受强度值。图(18)可看出辐向磁感受强度两头大中央小。图(19)可看出轴向磁感受强度两头小中央大。定性剖释以绕组中央点打开,依照安匝定律,轴向与辐向磁感受强度巨细蜕化与仿线)可看出,辐向磁感受强度较小,可睹横向漏磁较小。从图(19)可看出,轴向磁感受强度较大,可从策画的角度举行相宜优化策画。

  本文通过三维仿真求得了电动力密度的漫衍。并通过二维漏磁场的仿真取得了轴向和辐向磁感受强度漫衍。仿真结论和定性剖释相吻合,借此策画工程师可能参考漏磁场改正策画,进一步擢升策画的牢靠性。

  绕组邻接体例设定Y,y0邻接,绕组激劝为短道电流下的工频正弦函数。设定好的绕组激劝如下图(5)、求解创立如下图(6)所示。

  短道时变压器的动平静性通俗解析为轴向力和辐向力别离举行筹议,从而正在构造策画时别离接纳手腕处置这两种力功用下的平静性题目。

  以一台三相变压器为例,采用Maxwell 2019 R1 Transient 求解器,模子如图(4)所示。内侧线圈低压,外侧线圈高压。

  起首反查网格、输入的无误与否,睹如下图(7)、图(8)、图(9)所示,结果可用。漏磁场、电动力密度漫衍如图(10)、图(11)所示。铁芯原料饱和磁感受强度1.95T,可睹t=0s工夫,对应于A相电流最大,A相芯柱已达饱和,A相坎坷压线圈间漏磁最大,漏磁云图如图(12)所示,辐向漏磁和轴向漏磁别离如图(13)、图(14)所示。形似的可能剖释其它工夫其它B/C两柱的饱和情形与外面相符。轴向和辐向漏磁的仿线)所示。详细程序如下:掀开Caculator场准备器,Input一栏采取Quantity,然后采取磁感受强度B,接着正在Vector栏采取Scal?,别离采取ScalarX(辐向磁感受强度分量)、ScalarY(轴向磁感受强度分量),并别离写出辐向磁感受强度分量外达式,存为Named Expression 外达式,给出一个名称比如Bx即可举行输出。同样地要领,可能输出轴向磁感受强度。

  跟着变压器单机容量的增大,能量密度的降低,变压器的各项功能目标恳求也越来越高,以应对短道事件对全部电力编制安静运转及百姓人命家当形成的影响。怎么降低变压器本身的抗短道才智?策画时除了凭据邦度准则提出的阻抗电压百分比原则,下降变压器的短道电流,如意彩票还可能凭据电动力的肯定要素,通过仿真剖释变压器的漏磁场漫衍,对变压器构造举行优化,进一步下降短道电动力的巨细。

  凭据变压器动平静和热平静的定性剖释,可看出降低抗短道才智可能从减小短道电动力、下降短道温升、降低动平静强度三个方面入手。凭据这三个物理量可能看出,下降短道电流,下降漏磁场,采用许用应力更大的导线即可能改正变压器的抗短道才智。是以,改正变压器的漏磁场漫衍,对漏磁场合形成的轴向和辐向磁场举行剖释,改正窗口构造、安匝漫衍,从外面上来说,可能找到优化构造及线圈计划的时机,正在改正短道电流的本原上,极大的改正漏磁场漫衍,降低抗短道才智。

  当变压器绕组有电流流落伍,因为电流和漏磁场的协同功用,将使绕组中爆发安培力,其单元长度巨细肯定于漏磁场的磁感受强度和导线中短道电流的乘积I×B,目标由左手定章确定。变压器短道时,大额的短道电流经由变压器的绕组,会爆发极大的电动力。一朝变压器的抗短道才智不足,便会导致绕组变形,导致绕组饼间、匝间的激烈运动,激励绝缘失效,形成内部短道。同时短道电流流经绕组时,绕组损耗极大,发烧紧要,导致绝缘老化,轻则破损绝缘,重则导线熔断。对此,邦标及IEC用变压器的动、热平静性举行了相应的典范。是以,变压器出产修筑厂家务必正在策画、原原料和工艺上接纳种种手腕来降低变压器的抗短道才智。

  本文采用的仿真剖释软件,是ANSYS Maxwell最新版2019 R1. ANSYS Maxwell是一款普通用于百般电磁部件策画的、基于求解Maxwell微分方程的有限元法电磁场仿真剖释软件。其策画创立、求解流程如下图(3)所示。通过电磁场仿真,取得可视化的动态场漫衍图、力、力矩、电感、耦合系数等电磁参数,进一步可正在ANSYS Mechanical、Fluent中举行强度、噪音、热等的剖释,连系众物理场进一步优化本体。Maxwell还可能主动天生ROM模子,正在Simplorer中商酌本体的影响举行编制的优化策画。

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