大型變壓器屏蔽中三維渦流場(chǎng)及雜散損耗的研究.pdf

1、對(duì)大型變壓器屏蔽進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，無論對(duì)于變壓器的安全、可靠運(yùn)行，還是對(duì)于降低整個(gè)系統(tǒng)的雜散損耗，都起著至關(guān)重要的作用。目前，大部分變壓器屏蔽構(gòu)件的設(shè)計(jì)都源于工程師多年的經(jīng)驗(yàn)，并沒有進(jìn)行定量、準(zhǔn)確地分析，這對(duì)于新產(chǎn)品的開發(fā)會(huì)帶來很大的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。本文選擇了“大型變壓器屏蔽中三維渦流場(chǎng)及雜散損耗的研究”這一非常具有工程背景和價(jià)值的課題進(jìn)行研究，以期待得到一些具有工程意義的關(guān)于變壓器屏蔽的結(jié)果和結(jié)論。另外，從工程的有效性出發(fā)，研究一些關(guān)于

2、迭片材料模擬、渦流損耗和磁滯損耗等雜散損耗的實(shí)用、準(zhǔn)確的數(shù)值分析方法，從而對(duì)大型變壓器屏蔽的優(yōu)化設(shè)計(jì)起到重要的理論指導(dǎo)意義。 為了強(qiáng)調(diào)所研究的關(guān)鍵問題，設(shè)計(jì)并研制了兩組面向工程的屏蔽基準(zhǔn)模型，并且被國(guó)際TEAM 組織批準(zhǔn)加入第21 問題基準(zhǔn)族。開發(fā)了基于Ar—V— Ar位組的三維渦流場(chǎng)有限元分析軟件，用以對(duì)屏蔽基準(zhǔn)模型的電磁行為和雜散損耗進(jìn)行準(zhǔn)確、定量地分析。 對(duì)屏蔽模型雜散損耗的分析中，主要考慮了渦流損耗和磁滯損耗兩種

3、成分。對(duì)于單元渦流損耗的計(jì)算，采用了一種將宏觀上計(jì)算導(dǎo)體渦流引起的功率損耗的方法。將所有單元渦流損耗進(jìn)行累加就得到構(gòu)件總的渦流損耗；對(duì)磁滯損耗的計(jì)算采用了一種基于Wh -Bm曲線的間接的有效計(jì)算方法，即事先測(cè)量得到Wh -Bm曲線上的離散數(shù)據(jù)，取得單元平均磁通密度的幅值后，利用線性插值的方法得到單元的磁滯損耗，對(duì)單元作累加，得到構(gòu)件的總的磁滯損耗。計(jì)算迭片構(gòu)件時(shí)，充分考慮了其電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的各向異性和迭片特性；通過引入各向異性的等效磁導(dǎo)

4、率和分層的等效電導(dǎo)率模型對(duì)迭片材料進(jìn)行了有效的材料模擬。通過對(duì)屏蔽基準(zhǔn)模型構(gòu)件雜散損耗結(jié)果的分析，得到了一些具有工程意義的結(jié)論。 對(duì)屏蔽基準(zhǔn)模型進(jìn)行了進(jìn)一步的擴(kuò)展研究，通過改變屏蔽模型的一些相關(guān)因素，如屏蔽材料、屏蔽件厚度或激勵(lì)電流等，分析對(duì)雜散損耗產(chǎn)生的影響。另外，通過引入欠松弛因子α(0<α<1)，解決了適當(dāng)加大激勵(lì)電流，屏蔽基準(zhǔn)模型進(jìn)入準(zhǔn)飽和狀態(tài)后雜散損耗的發(fā)散問題。 本文對(duì)材料特性參數(shù)、渦流密度和磁通密度以及雜散