变压器直流偏磁瞬态场路耦合计算的稳定性分析

变压器瞬态场路耦合计算存在稳定性、计算效率及精确度的问题。利用瞬态场路耦合方法,结合能量扰动原理计算磁场变化对应的动态电感。根据四阶龙格库塔法求解的高阶收敛性,推导绝对稳定域以判断计算是否收敛,分析时间步长与状态矩阵特征值的关系,定义电感变化函数评价磁场计算精确度。对单相变压器建模和仿真,计算正常运行和直流偏磁时的瞬态磁场和等效电路参数,研究耦合参数在不同励磁饱和程度时的变化规律,结果说明利用动态电感参数可以反映时变的励磁饱和情况。与传统欧拉法和改进欧拉法对比,四阶龙格库塔法具有更高的稳定性和精确性,同时验证了绝对稳定域的正确性。以稳定性为前提,合理选取磁场求解频率可以有效提高计算效率和精确度。通过实验验证了瞬态场路耦合计算的可行性和稳定性分析的可靠性,为实际变压器瞬态场路计算提供新的思路。     

场路耦合方法在大型电力变压器三维瞬态有限元分析中的应用

提出一种三维瞬态场路耦合有限元分析方法计算变压器结构件的三维漏磁场及损耗,该方法能够考虑铁磁材料非线性各向异性的电磁特性。以TEAM Problem 21C-M1模型为例,通过磁屏蔽和导磁钢板涡流损耗的计算,表明计算结果和测量结果基本吻合,验证了该方法的正确性。并将该方法应用于一台大型单相自耦电力变压器的数值计算中,结构件损耗的计算误差为3.64%。验证了本文提出方法的正确性和可行性,使得大型电力变压器三维漏磁场及结构件损耗的准确计算得以实现。     

大型变压器三维瞬态涡流场场路耦合模型

为分析变压器在端口电压约束下的电磁过程 ,本文研究了三维电磁场的场路耦合问题。根据A法和T法的各自特点 ,考虑变压器绕组的结构特点 ,引入外施电压的耦合 ,分别建立基于A法和基于T法的变压器三维场路耦合模型。将两种方法用于变压器绕组突发短路过程的计算 ,计算结果一致 ,但采用基于T法的三维场路耦合模型计算量小 ,非常适于涡流区所占比例较小的电磁设备的求解     

场路耦合分析汽轮发电机瞬态参数

跳出以往汽轮发电机瞬态参数多使用经典公式计算的惯例,以4.5MW汽轮发电机为例介绍一种采用场路耦合有限元分析手段来分析汽轮发电机瞬态参数的方法,该方法较经典公式计算更为精确和直观.该方法已在实际应用中的得到检验,可为广大读者提供一个新的思路.     

采用场路耦合的三维有限元法分析变压器突发短路过程

电磁装置（如变压器）的外施激励大多为电压源，用有限元方法求解其电磁场时，一般需要采用场路耦合的方法，虽然A法便于引入耦合电压项，且易于处理多连域问题，但其求解变量较多，计算量大，不适于大型问题的求解；而T法则具有求解变量少，计算代价小的优点，该文解决T法耦合电压项引入比较困难的问题，建立了基于T－T0－Ω表述的场路耦合有限元模型，并用于一台单相变压器突发短路过程中的瞬态电磁场的计算，通过与A法计算结果的比较，验证了该方法有效性，该文也考虑了变压器的不同绕组联接方式及不对称负载情况，建立了三相变压器的计算模型，并得到对称方程，该方法已用于一台三相变压器的计算。     

基于场路耦合时步有限元的永磁同步电动机瞬态特性研究

本文采用场路耦合时步有限元法对永磁电动机进行瞬态特性研究.采用边界周期性条件耦合电动机定、转子相对运动边界,并考虑定子绕组分布和磁极形状,结合电磁场分析方法和控制策略建立瞬态数学仿真模型,通过实验验证了仿真模型的有效性.     

单相整流变压器场路耦合分析

为精确地计算单相整流变压器参数及不同工况下铁心损耗、绕组铜耗,提出一种基于变压器有限元模型与整流器电路场路耦合联合仿真的方法.该方法既可考虑变压器磁路饱和、集肤效应、端部效应的影响,又可考虑整流器脉宽调制(pulse width modulation,PWM)波带来的高次谐波影响.通过仿真与实验对比分析,场路耦合联合仿真结果与50 kVA单相PWM整流器实验结果的偏差在5％左右.在机车大功率牵引变压器优化设计中,场路耦合联合仿真的应用可以缩减开发时间和研发成本.     

基于组合式场路耦合法的多绕组变压器建模与阻抗参数设计

为解决低励磁阻抗多绕组变压器建模、多绕组变压器复合短路阻抗及多并联支路间电流分配计算的问题,基于组合式场路耦合分析,给出一种高效、通用的多绕组变压器建模和阻抗参数设计方法。根据初步设计的变压器结构,采用磁场能量法,二次开发出基于ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language,APDL)的三维静态磁场专用分析程序,计算出多绕组电感矩阵,并以此为依据构建多绕组变压器的线性仿真模型,进行相关仿真研究。通过仿真结果反馈的信息适当修改变压器结构以满足要求。实验结果表明,所提方法能够准确计算出多并联支路间电流分配,各种短路工况下复合短路阻抗计算结果可满足工程实践的需要。     

基于“场-路”耦合有限元分析法的变压器短路电抗仿真的研究

短路电抗法是检测电力变压器绕组变形的有效方法之一,开展变压器短路电抗的仿真计算研究,对于获取各种绕组变形故障时的特征信息具有重要意义。基于实验室中一台模型变压器的结构参数,分别建立了绕组正常及存在匝间短路故障时的有限元仿真模型,利用"磁-路"耦合的方法对变压器的漏磁场和漏感参数进行了计算,分析了绕组变形位置与变压器漏磁场之间的关系,并与在模型变压器上的实验结果进行了对比,结果表明:绕组内部发生匝间短路故障时,在径向中部的匝间短路对漏磁场的影响较大,而在轴向中层绕组的匝间短路对漏磁场的影响较小。研究成果对于指导短路电抗法的现场应用和绕组故障的检测提供了一定的理论依据。     

单级感应线圈炮场路耦合运动时步有限元分析

基于麦克斯韦方程组,提出了一种适用于单级感应线圈炮的场路耦合运动时步分析方法,对于瞬态涡流场与电路耦合问题,应用了Crank-Nicholson法进行求解;对于运动问题,采用运动坐标系的方法进行求解;电磁力采用了节点力法求解;解决了单级感应线圈炮在脉冲供电时场路耦合分析问题,建立了单级感应线圈炮电磁场-电路-运动系统二维耦合模型。应用上述模型对单级感应线圈炮进行分析,计算结果与实验结果相吻合,验证了该模型的正确性。     

基于有限元法的电缆变压器绕组的暂态热路模型研究

对一个电缆变压器的绕组 ,通过求解有限元方程 ,得到其稳态条件下温度场和流场的分布。在此基础上 ,建立绕组以单匝电缆为单位的暂态热路模型 ,利用该模型可求解暂态条件下绕组各处的温升变化。这种方法为研究该类变压器的温度特性提供了方便     

基于有限元的场路模型在变压器直流偏磁中的应用

变压器直流偏磁三维电磁场的数值计算是备受关注的前沿课题。文中提出场路模型的分析方法,建立变压器电磁场模型,推导瞬态激励下的系统响应方程。运用有限元进行电磁场数值分析,并将计算结果反馈电路系统。通过实际单相变压器建模,进行负载和空载数值计算,并成功仿真直流偏磁问题,结果验证场路方法的合理性和有效性,通过总结其规律,为大型电力变压器暂态建模分析提供依据。     

基于有限元法的变压器绕组振动仿真分析

以S11-M-500/35型配电变压器为研究对象,采用有限元方法对变压器铁芯及绕组进行多物理场耦合仿真计算,得到变压器在额定负载条件下的电磁特性和振动特征,并通过负载短路试验验证了仿真计算结果的准确性,可为变压器绕组变形状态诊断提供有效依据。     

基于有限元法的变压器电磁振动噪声分析

变压器噪声是变电站主要噪声来源之一,研究变压器噪声对合理评估变电站噪声水平及对变压器降噪分析具有重要意义。从变压器噪声产生机理入手,分析变压器铁心和绕组的电磁振动噪声,建立了其电磁-结构-声场有限元模型。通过瞬态电磁场分析,并基于虚位移法得到铁心和绕组所受电磁力的时域波形,采用FFT变换对结果进行后处理获取电磁力的主要谐波分量大小,将其作为结构谐响应分析的激励源,通过频域内的振动分析得到铁心和绕组表面各节点的振动位移,并将其作为变压器声场分析的边界条件,进一步求解变压器声场模型,分析得到变压器周围空间场点在噪声集中频率100 Hz和200 Hz上的声压级,并与实测值进行对比分析,验证了该模型的可行性,可为变压器噪声预测提供理论依据和计算方法。     

基于有限元法的变压器振动噪声研究

对油浸式电力变压器的振动和噪声进行了系统的分析与研究,编制磁致伸缩力的计算程序,声功率级的仿真结果与实测值的误差为0.2%,验证了仿真计算方法的准确性。对减振垫不同厚度下的噪声进行了仿真,研究表明:减振垫的厚度增加可以降低变压器的噪声,但厚度增加到30mm以上时,变压器的噪声基本保持不变,减振垫不再起积极作用。基于以上的分析,提出了在变压器油箱外表面涂阻尼涂料,加装加强筋且灌沙等方案,与原始方案进行对比,声功率级最多可以降低5d B。     

基于有限元方法的变压器绕组振动多物理场仿真研究

以一台S11-M-500/35型油浸式配电变压器为研究对象,建立了变压器电-磁-结构力场三维仿真模型。利用有限元法对模型进行了仿真计算,并将试验结果与计算结果进行了对比分析。     

基于有限元分析法的220kV变压器优化设计研究

以220 kV变压器为研究对象,利用有限元模态分析法,研究变压器绕组固有频率与轴向预紧力之间的关系,并确定变压器绕组在生产过程中最优预紧力值。结果表明:变压器绕组轴向预紧力的变化对固有频率有较明显的影响,绕组的固有频率随着预紧力减小而降低。随着预紧力的降低,绕组结构松散,固有频率逐渐趋近100 Hz。因此,确定最优的变压器绕组预紧力能达到避免变压器在实际运行中共振的发生。     

基于能量摄动法的变压器短路阻抗有限元计算

变压器短路电抗的计算方法中,基于二维有限元的漏磁场模型不能反映实际的变压器结构,鉴于此,本文采用了三维有限元模型,考虑了变压器铁心材料非线性,并根据变压器结构在几何上的对称性,在分析三维漏磁场时取1/4建立有限元模型.磁场后处理中,采用能量摄动法计算了变压器的短路阻抗,短路阻抗计算值与实验数据进行了比较,结果令人满意.     

运用有限棱单元法计算三维瞬态涡流问题

本文就有限棱单元法做了较全面的介绍和分析;推导了求解三维瞬态涡流问题的A~*-A方法的控制方程;运用补树技术保证了解的唯一性;最后运用有限棱单元插值和A*-A方法计算了TEAM WORKSHOP问题4。