电抗器工频干扰磁场屏蔽研究

摘要

在现代化的电力系统中,电抗器的使用越来越广泛.空心电抗器由于无闭合磁回路,磁场发散严重,具有较强的穿透力,对周围形成电磁污染. 本文介绍了一种用于屏蔽电抗器周围工频磁场的数值计算方法.根据电磁场原理,用金属板作为屏蔽材料时,金属板中会产生涡流,文中计算三维涡流场采用了边界元和有限元耦合分析方法.首先求解耦合方程组得到涡流场的矢量磁位A,然后推导了空间磁感应强度B的计算公式,利用涡流区边界上的A,间接计算出B.通过调整屏蔽位置,比较有屏蔽和没有屏蔽时磁感应强度的大小,找到满足要求的屏蔽方案.计算中使用了原有的涡流场边界元和有限元耦合分析软件,并对软件进行了通用化改进.最后通过ansys软件实例验证了计算方法的正确性和合理性.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1电抗器磁场干扰问题的提出

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本文的工作

第二章三维涡流场数学模型的建立

2.1物理模型及其简化

2.2建立数学模型

2.2.1引言

2.2.2三维涡流场FE-BE耦合分析方法

2.3本章小结

第三章三维涡流场FE-BE耦合分析方法的实现

3.1伽辽金法

3.1.1加权余量法

3.1.2八节点六面体单元的基函数

3.2涡流区微分方程的有限元离散

3.2.1微分方程弱表述形式

3.2.2单元分析

3.2.3总体合成

3.3自由空间边界积分方程的离散

3.3.1边界积分方程的伽辽金离散

3.3.2矩阵中元素的计算

3.3.3奇异积分的处理

3.4有限元与边界元耦合方程组的求解

3.4.1方程组的形成

3.4.2求解

3.5本章小结

第四章前处理与后处理方法

4.1前处理——网格的生成

4.1.1 ansys软件简介

4.1.2用ansys生成网格

4.1.3 ansys网格数据的输出

4.1.4涡流区边界面单元的提取

4.2后处理

4.2.1涡流密度的计算

4.2.2没有屏蔽时对空间磁感应强度的计算

4.2.3屏蔽后空间磁感应强度的计算

4.2.4涡流密度在ansys中的显示

4.3算法验证

4.4本章小结

第五章实例计算结果

5.1单相电抗器磁场屏蔽计算

5.1.1模型尺寸与参数

5.1.2计算

5.2三相电抗器磁场屏蔽计算

5.2.1模型尺寸与参数

5.2.2计算

5.3本章小结

第六章结论

参考文献

致谢