【摘 要】
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近年来,随着电气化铁路的迅猛发展,平衡变压器得到了更广泛的应用。变压器容量、电压等级的逐渐升高,对变压器的绝缘电场强度、漏磁场的分析也变得至关重要。传统公式及假定计算方法一直偏重于理论分析,在实际工程应用中有其局限性,而有限元法以其灵活性和通用性强,解题能力广等优点受到普遍欢迎。本文根据平衡变压器的实际结构和主要功能参数,经过适当简化后,通过ANSYS Maxwell软件建立了变压器二维、三维模型
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近年来,随着电气化铁路的迅猛发展,平衡变压器得到了更广泛的应用。变压器容量、电压等级的逐渐升高,对变压器的绝缘电场强度、漏磁场的分析也变得至关重要。传统公式及假定计算方法一直偏重于理论分析,在实际工程应用中有其局限性,而有限元法以其灵活性和通用性强,解题能力广等优点受到普遍欢迎。本文根据平衡变压器的实际结构和主要功能参数,经过适当简化后,通过ANSYS Maxwell软件建立了变压器二维、三维模型。在平衡变压器工作在额定情况时,进行平衡变压器二维静电场仿真。首先,仿真了绕组间油隙的电场强度分布情况并进行绝缘裕度计算,判断在额定情况下是否满足绝缘要求,并在此基础上判断绕组间油隙在不同介电常数下的绝缘击穿情况,进而判断不同介电常数对绕组径油隙间场强分布及绝缘裕度影响情况,对不同介电常数的材料选择提供一定的借鉴。其次,仿真了角环对高压绕组端部拐角处场强的影响情况。根据仿真的不同厚度的绝缘纸板击穿场强不同,来设置纸板厚度,尽可能的减少纸板材料的消耗。通过这些来判断绝缘设计的合理性,不仅对变压器安全可靠的运行有决定性的作用,而且对变压器的经济指标也有极其重要的影响。通过ANSYS Maxwell软件仿真观察单相变压器绕组的磁力线关于绕组中间对称分布的规律,提出了一种在三维瞬态磁场中以漏磁通求漏电感的方法(漏磁通法)。在单相变压器模型中运用漏磁通法求得原、副绕组的漏电感,并与传统的能量法和试验法对比,验证了漏磁通法的正确性。利用本文提出的漏磁通法计算单相变压器模型绕组距铁芯的距离改变时其漏电感的变化规律,研究绕组形变和绕组布局对变压器漏电感值的影响,为变压器设计中合理安排绕组与铁芯的位置关系提供一定的理论依据。在此基础上,利用本文提出的漏磁通法对平衡变压器进行了如下仿真分析和计算:分别单独计算各绕组的漏电感值;分析了电流对绕组漏电感的影响;分析了平衡变压器中绕组布局及联结方式对漏电感影响,得出了交叉布局绕组可使平衡变压器阻抗平衡的结论;分析了平衡变压器绕组形变对平衡变压器绕组漏电感的影响。以上分析和计算为平衡变压器的设计提供了一定的理论依据。
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