电抗器铁心硅钢片涡流场有限元分析

摘要

由于电抗器两段铁心之间存在气隙，在气隙周边位置的磁场存在边缘效应。根据电磁场原理，气隙的边缘效应会使铁心叠片局部涡流增大，从而导致叠片局部温度升高。 根据电抗器铁心叠片的特点，建立了单片硅钢片工频线性涡流场有限元分析模型，并进行了叠片涡流损耗的计算。在分析涡流场的过程中，提出了柱面坐标系下的周期性边界条件。利用相似原理解决了由于硅钢片厚度较小超出了ANSYS软件所能计算的绝对尺寸的范围的问题。在分析电抗器铁心涡流损耗的基础上，得出了硅钢片上的铁耗分布。 本文工作为进一步研究电抗器铁心硅钢片上的温度分布提供了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1电抗器涡流损耗问题的提出

1.2电磁场数值计算概述

1.2.1电磁场数值计算方法的发展概况

1.2.2三维涡流场研究现状

1.3本文研究的主要内容

第二章 三维涡流场数学模型的建立

2.1有限元模型的建立

2.2建立三维涡流场数学模型

2.2.1引言

2.2.2电磁场基本方程

2.2.3涡流场方程的建立

2.2.4电抗器铁心涡流场的边值问题

2.3本章小结

第三章 磁矢量位法与棱边单元法的比较

3.1ANSYS软件介绍

3.1.1建模

3.1.2加载和求解

3.1.3察看结果

3.1.4 ANSYS的命令

3.2两种有限元分析方法介绍

3.2.1磁矢量位分析方法

3.2.2棱边单元法

3.2.3棱边单元法与磁矢量位法的比较

3.3两种有限元方法的实例比较

3.3.1两种有限元方法与二维轴对称场的实例比较

3.3.2磁矢量位法与棱边单元法的实例比较

3.4本章小结

第四章 电抗器铁心涡流场的分析计算

4.1柱面坐标系下周期性边界条件正确性验证

4.1.1三维周期性边界条件的施加方法

4.1.2柱面坐标系下周期性边界条件的正确性验证

4.2电抗器铁心涡流场分析

4.2.1 模型为18片硅钢片时的涡流分析

4.2.2 模型为50片硅钢片时的涡流分析

4.2.3 模型为100片硅钢片时的涡流分析

4.2.4 模型为200片硅钢片时的涡流分析

4.2.5相似原理

4.2.6 模型为250片硅钢片时的涡流分析

4.3本章小结

第五章 电抗器铁心硅钢片铁耗的分析计算

5.1 300片模型涡流场分析

5.1.1建模与计算

5.1.2单元涡流损耗计算

5.2计算每个单元的磁滞损耗

5.2.1单位质量铁心的磁滞损耗分析

5.2.2铁心有限元单元的磁滞损耗分析

5.3电抗器铁心硅钢片单元的铁耗分析

5.4本章小结

第六章 结论

参考文献

致 谢

在学期间发表论文和参加科研情况