基于ANSYS软件的电力变压器磁场和结构件损耗计算.pdf

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1、第46卷第7期Vol．46No．72009年7月TRANSFORMERJuly2009基于ANSYS软件的电力变压器磁场和结构件损耗计算1，2111井永腾，李岩，李洪奎，余小辉（1.沈阳工业大学输变电技术研究所，辽宁沈阳110178；2.特变电工沈阳变压器集团有限公司，辽宁沈阳110025）摘要：应用ANSYS有限元软件对电力变压器三维电磁场和结构件损耗进行了计算，给出了涡流及其损耗的分布。关键词：电力变压器；ANSYS；漏磁场；涡流损耗+中图分类号：TM401.1文献标识码：B文章编号：1001－8425（2009）07－

2、0005－03CalculationofMagneticFieldandStructuralPartsLossinPowerTransformerBasedonANSYSSoftware1，2111JINGYong蛳teng,LIYan,LIHong蛳kui,YUXiao蛳hui（1.ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110178,China;2.TBEAShenyangTransformerGroupCo.,Ltd.,Shenyang110025,China）Abstract：T

3、helossofthreedimensionalelectromagneticfieldandstructuralpartsinpowertransformeriscalculatedwithANSYSfiniteelementsoftware.Theeddycurrentanditslossdistributionsarepresented.Keywords：Powertransformer；ANSYS；Leakagemagneticfield；Eddycurrentloss磁场及损耗进行了计算与分析。针对大型变压器的1引

4、言复杂结构，进行了合理简化，确立了变压器涡流损耗在大型电力变压器中，绕组电流产生的漏磁场计算模型。考虑变压器铁心拉板处于高漏磁场区域，将在金属结构件（如夹件、油箱及拉板等）中产生附涡流损耗过分集中,若设计不当,会产生局部过热现加损耗。这些损耗是变压器负载损耗的组成部分，并象。因此，笔者对拉板不同开槽情况进行了分析计且由于它在金属结构件上的分布不均匀，这些集中算，给出了开槽后拉板中的涡流损耗分布。在小面积上的损耗往往会引起结构件中的局部过2变压器涡流场计算模型热。因此，杂散损耗已成为对变压器性能考核的一个[1]重要指标。为了降

5、低杂散损耗，需要对变压器绕组、应用ANSYS有限元分析软件计算变压器涡流结构件内的漏磁通分布、涡流分布和结构件杂散损场，未知量（也称自由度）主要是节点矢量磁位或标耗等进行准确的计算。因此，研究可靠准确的磁场、量电位，其他诸如磁通量密度、涡流密度和损耗等都损耗的计算方法，进而准确地分析大型电力变压器可以由这些自由度导出。结构件中杂散损耗对于变压器产品设计和开发是非考虑到实际的变压器在空间结构上不具有整体[2]常必要的。计算杂散损耗的传统方法是建立在特定的轴对称性，以往使用的二维或轴对称模型只能视的结构形式、设计者的经验和大量的

6、回归数据基础作变压器某些局部场域的近似。因此，笔者主要用三上的。但是该方法在精度上常常不能满足变压器物维模型研究变压器漏磁场在结构件中产生的涡流和理参数和结构尺寸的优化设计要求，特别是在新产损耗。在建立变压器涡流模型时，做了以下几点假品的设计中。因此充分利用工程电磁场分析软件对设。[3]变压器杂散损耗进行计算和分析是十分必要的。（1）箱体关于绕组中心连线前后对称。笔者应用ANSYS有限元软件对大型变压器的（2）近似认为结构件材料为线性、均匀、各向同6第46卷性，即磁导率和电阻率为常数。油箱（3）所有场量均随时间作正弦变化，不

7、考虑高次高压绕组谐波。低压绕组（4）忽略位移电流的影响。拉板夹件（5）认为箱盖、箱底与侧壁为直角连接，忽略加强筋等。铁心笔者取1蛐2实际变压器建模，激励按50Hz工频[4]计算，使用Frontal求解器进行三维谐波磁场分析。变压器在运行中，箱体处于正弦交变的磁场中，图1计算模型示意图由磁场在分界面上的边界条件可知，当磁场由非铁Fig.1Diagramofcalculationmodel磁介质（变压器油）进入铁磁物质（箱体），其磁力线表1材料属性几乎是垂直进入箱壁表面的，在箱壁表面将出现集Table1Propertiesofm

8、ateral肤效应，集肤效应使得磁场集中在箱体表面，即存在组件磁导率电阻系数箱体材料的浅透入深度现象。当箱体的厚度远远大绕组1于其材料透入深度时，为真实反映箱体集肤效应，剖拉板10．91e－6分单元尺寸要小于透入深度值，这样箱壁厚度方向空气1应多层剖分。同时，箱壁其他尺寸相对来说远大于箱壁