Page 154 - 《应用声学》2020年第4期

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(4) 将冷却风机等效为一个块状的固体，并与 式变压器绕组和铁芯的磁场分布。在对干式变压器
下方的固定支架进行合并。 进行电磁场仿真时，考虑其处于空载状态时的仿真
根据实际变压器的模型，在 Solidworks 中绘制 结果。
出简化后的油箱仿真模型如图2所示。 当变压器处于空载时，将高压侧绕组电压给定
为11268 kV，三相的输入电压如图3所示。
2 干式变压器仿真电磁分析 由图 3 可以发现，在0.06 s 时已经接近稳态，下
面观察 t = 0.08 s 时的磁场分布，如图 4 所示，其中
在进行 ANSYS Workbench 电磁场分析时，若 图 4(a) 为此时刻对应的铁芯和线圈表面的磁感应
要计算电磁场的瞬态仿真，可以利用集成在其中的 强度分布云图，图 4(b) 为此时刻周围空间的磁感应
Maxwell 3D 模块。本文根据瞬态磁场模块模拟干 强度矢量分布云图。

15
(Aᄱ) (Bᄱ) (Cᄱ)
10

ᣥКႃԍ/kV 5 0

-5

-10
-15
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
௑ᫎ/ms
图 3 三相空载输入电压
Fig. 3 Three-phase no-load input voltage

B/T 从图 4 中不难看出，最大磁通密度主要分布在
⊲T 0
⊲T -1
⊲T -1 铁芯上，仿真过程中变压器处于空载状态，实际上负
⊲T -1
⊲T -2
⊲T -2
⊲T -2 载的情况也类似。这里计算其磁通分布，可以通过
⊲T -3
⊲T -3
⊲T -3 公式 (1) 求解绕组中产生的轴向电磁力，但是这个
⊲T -4
⊲T -4
⊲T -4 公式的计算并不精确，只能大概地表明其磁场分布
⊲T -5
⊲T -5
⊲T -6 [14]
⊲T -6 与电磁力是正相关的 。
0 400 800 mm
n n
∑ ∑
(a) ᨡᔇ֗ጳڔʽᄊᇓਖऄूए F Z = B ri · I i · L i = 2πr p I d B ri
i=1 i=1
B/T
⊲T 0 = 2πr p INB pr , (1)
⊲T -1
⊲T -1
⊲T -1
⊲T -2
⊲T -2 n
⊲T -2 1 ∑
⊲T -3 B ri 表示绕组内等效平均磁感应
⊲T -3 其中，B pr =
⊲T -3
⊲T -4 m
⊲T -4 i=1
⊲T -4
⊲T -5
⊲T -5
⊲T -6 强度；B ri 表示第 i 根单根导线中心磁感应强度；r p
⊲T -6
表示绕组平均半径；I d 表示单根导线电流；I 表示绕
组电流；N 表示绕组匝数；m表示并联导线根数。
0 400 800 mm
铁芯磁致伸缩及绕组受到的周期性电磁力作
(b) ᨡᔇ֗ጳڔևڊቇᫎᄊᇓਖऄूए
用时所产生的振动，是造成变压器产生振动和噪声
图 4 t = 0.08 s 时的磁场分布 的根本原因。因此若对变压器的振动特性进行准确
Fig. 4 Magnetic field distribution at t = 0.08 s 的仿真，则还需要响应可靠的激励值。目前对于变