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电力变压器绕组涡流损耗的计算与分析

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究的相关现状

1.2.1 变压器漏磁场分析的相关研究现状

1.2.2 变压器绕组涡流损耗的分析研究现状

1.3 本文研究的主要内容

第2章 电磁场理论基础

2.1 麦克斯韦方程组

2.2 边界条件

2.3 电磁位的引入

第3章 电力变压器漏磁场分析

3.1 变压器漏磁场原理分析

3.2 漏磁场产生的效应

3.2.1 损耗效应

3.2.2 热效应

3.3 绕组中的涡流损耗分析

3.3.1 漏磁通分类

3.3.2 漏磁场引起的变压器附加损耗

3.3.3 工程中计算绕组纵向涡流损耗的方法

第4章 变压器绕组涡流损耗的二维模型

4.1 220kV变压器的典型结构

4.2 Ansoft软件简介

4.3 绕组中涡流损耗的有限元分析方法

4.4 220kV变压器的二维模型

4.4.1 变压器参数与简化模型

4.4.2 定义材料

4.4.3 设定边界条件及激励

4.4.4 有限元网格剖分

4.4.5 漏磁场计算结果

4.4.6 绕组涡流损耗计算结果与分析

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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摘要

电力变压器的涡流损耗问题直接影响到变压器技术经济性的高低,是电力变压器设计计算中的一个不可忽视的问题。研究怎样减少由漏磁场而产生的涡流损耗是变压器设计的难点。目前,变压器的单机容量随着电力系统的规模扩大而不断增大,如何解决这一问题就显得至关重要。
  本文介绍了研究电力变压器涡流损耗的价值,并阐述了国内外在研究电力变压器漏磁场方面的发展状况。文中应用电力变压器和有限元的基本理论,使用大型通用有限元分析软件Ansoff对变压器的磁场进行分析与计算。
  首先以实际大型变压器为例,经过合理简化,在变压器额定分接时,创建电力变压器二维涡流场分析模型,并细化局部模型,准确计算电力变压器的二维漏磁场,得出了高压绕组和低压绕组空间里的磁感应强度分布图,在主空道中得到漏磁的最大值,并详细分析了漏磁场,讨论了漏磁场产生的效应。
  本文还对比分析了绕组中的不同区域的纵向漏磁场及辐向漏磁场的分布情况。根据软件计算得出的各点漏磁密,利用有限元公式计算了绕组涡流损耗,并将计算的涡流损耗值与绕组磁场分布情况结合起来进行了理论上的分析。并把计算结果与试验数据进行了比较,结果基本吻合,说明了计算结果的正确性及用Ansoft软件仿真分析的可行性,并对模型进行优化,从而大大降低了绕组涡流损耗,对生产实践具有指导意义。

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