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基于变压器T 型等效电路的漏电感参数特性分析

来源:    作者:     发布时间:2013-03-13 08:31:36     点击数:

2基于Maxwell的变压器瞬态电磁场仿真本文利用Ansoft公司的电磁场有限元分析工具Maxwell3D对变压器模型进行仿真研究。目的是要得到变压器铁芯在不同工作状态下,T型等效电路中三个电感参数的变化规律。所建立的两种变压器模型如图4所示。

2.1仿真过程(1)利用Maxwell3D瞬态场求解器,采用外电路激励的方式,对该模型进行瞬态场仿真,为简化问题,采用100:100的变比。外电路如图6所示。对于第一种结构模型,外加电压源分别为60V/50Hz(铁芯未饱和)和300V/50Hz(铁芯饱和)。对于第二种结构模型,外加电压源分别为30V/50Hz(铁芯未饱和)和150V/50Hz(铁芯饱和)。两种结构模型的激励侧电阻0.15欧姆,感应侧(负载)电阻10欧姆。数据采样间隔为0.001s,每个工频周期采样20个点,数据长度0.1s.(2)利用步骤(1)中得到的瞬态电流,在静态磁场求解器中求解电感矩阵;(3)根据步骤(2)中得到的电感矩阵,利用式(4)求解T型等效电路的参数。

2.2仿真结果需要说明的是,上述步骤(2)和步骤(3)中计算量过于巨大,因此只列出0-0.02s以及0.08-0.1s的计算结果,由电压、电流波形可知,数据具有代表性。第一种模型未饱和时与饱和时T型等效电路参数分别如图7、图8所示:由上述仿真图形和数据可得如下结论:(1)T型等效电路中激励侧漏电感和感应侧漏电感在铁芯不同工作状态下数值有明显的不同。(2)铁芯工作于饱和状态时,激励侧漏电感减小,感应侧漏电感增大。(3)T型等效电路的两侧漏电感之和与变压器铁芯的工作状态无关,即总的漏电感基本保持不变

3.1变压器的有效主磁通之前已经提到,在不同的运行状态下,变压器铁芯的导磁能力不同,从而经过铁芯的磁通也不同。尤其是在饱和时激励侧铁芯柱深度饱和,使得各线匝缠绕铁芯的磁导率也不相同,这就导致此时通过激励侧绕组各线匝的磁通不再等同。通常我们所说的主磁通是指同时交链激励侧和感应侧绕组线圈的磁通,言外之意就是经过两侧绕组各个线匝的磁通是等同的。但这里讨论的是,在变压器铁芯饱和时,虽然经过感应侧绕组各线匝的磁通是等同的,可是经过激励侧绕组各线匝的的磁通并不等同,这就与通常意义下的主磁通概念发生了冲突。为了定义这种情况下的主磁通,在此引入一个概念——有效主磁通。有效主磁通是指同时交链感应侧绕组线圈和激励侧绕组各线匝的最大磁通。前已述及,变压器铁芯饱和时视为感应侧不饱和,则其各线匝的导磁能力等同,从而磁通交链感应侧绕组线圈的全部线匝;但此时激励侧铁心深度饱和,其绕组各线匝缠绕铁芯的饱和程度不同(磁导率不同),这就使得经过激励侧绕组各线匝的磁通也不等同(如图1所示),但必然会有一匝经过的磁通最多,经过这匝最多的磁通就称为有效主磁通。1

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