电抗器铁心硅钢片涡流场有限元分析

论文摘要

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。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 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
• 3.1 ANSYS 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
• 3.3.2.1 实例一：含有较厚铁磁材料模型分析
• 3.3.2.2 实例二：含有较薄铁磁材料模型分析
• 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的验证
• 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 片硅钢片时的涡流损耗分析
• 4.2.4 模型为 200 片硅钢片时的涡流场分析
• 4.2.5 相似原理
• 4.2.5.1 模型尺寸放大后参数分析
• 4.2.5.2 原始模型下参数分析
• 4.2.6 模型为 250 片硅钢片时的涡流场分析
• 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
• 5.2.1.1 单位质量铁心的涡流损耗
• 5.2.1.2 单位质量铁心的磁滞损耗
• 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