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带平衡绕组大电流互感器磁场的三维有限元仿真研究
3d putation of ic field of heavy current transformer with shielding coils.pdf
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ic0随着发邀撬缝装枧容量的不酝增大.箕额定电流也越来越大.翔万千瓦发电税缓的额定母线电。三相系统各相母线闯的杂散磁场。严重干扰丫大等测量和保护设备的送行.目前普遍采用平衡绕组抵御杂散磁场的干扰【。文『对该方法进行了详细研究.并基于磁路分析法提出了粗略估计杂散磁通对大影响的解析公式。但由于磁路模型相对粗糙。所得杂散磁通影响只是对平衡绕组缠绕在铁心特定位置情况的粗略估计.不具普适性。且准确发也不赢。在大黪实际设计中。过去人靛一蠢通避物理试验遴行摸索,,僵随着发电橇容量的不濒增加.一次额定电流越来越大.以现有条件已无法进行一定容量以上乏相系统大的现场试验.丽只能改用等效试验方法.如等安匝法和返回导体法等进行等效试验验证,如此,不仅试验成本高、试验周期长,而且还不够准确。电磁场数值仿真方法的出现并不断成熟.为确立科学、有效的大平衡绕组设计准则}31(10072)(TA){TAA’的磁场.采用棱边单元而不是节点单元,避免了用基于矢量磁位的节点单元滋计算媒质磁导率不一致的模型时带来的错误.并以间接场路耦合法计及了外电路的影响。计算了在邻相大电流母线磁场干扰下.大的四段平衡绕组做反极性串接时.平衡电流假以及铁心中的最大磁感应强度值,并确定了它们随平衡绕组位置改变的变化规律。数值仿真与磁路法估髀结果相吻i关键诵:火电流互感器;平衡绕组;杂散磁场;三维有限元;场路耦合WeilJIANGUniversityBeijingmethodwhichpotentialis籹流已达(1982)_第卷年HiVoltage··法寒貔纯警簿绕缝静鋈数及其各段褥豹连接努浚。毽强菸戆等效试验法不壤确。纛艘零嵩、躅囊长,鸯薅决魏鞠瑟。笔蠢瓣以三TM452A9)01-002504‘,琀Song-lin91ZHANGHaoYANG‘(1State甋,,accurateandfieldsAnd籪羧壤鑫麓:——;V0145FebSystemsDepartmentEngineeringTsinghua珻;珻:transformerequivalent。putedandwellConsistencytransformer。篽籹;No1.
掺∥yVxEE=-vy蟍怕勺·一』肌.,鵍lTA相大的铁心和平衡绕组。该模型的参数具体为:3③存在外接电路。为求解开放送域闯题,霹以配合使之‰￡瓵一裙环境条僻下大的铁心磁场送霉彳了初步的彷真iTA磁场的仿岚平台以代替物理试验。将大幅缩短大的研发周期.并可大幅降低试验成本。仿舞模型构建仿真骚埔模型觅图渲校珹、代表垂妻子BTABA50VAO8740,高度mm5n绕组中。相互正对的两段做反极性串联。即:l3242’相联,每段觥5缱lXY计算滚攘蹙懿一半鄣霹。分辑不难见。该携真模鳖有用有限元法和边界元法.亦可选择一个足够大的包含了模型的区域.认为在此区域的边界上磁场已衰减到零。文中取半径为两相母线相间距倍的空间作分析区域。哟于模型中空气区域的单元可剖分得很稀疏。故并不会增加过多单元数,而且分析、计算更为方便。在仿真方法上.笔者采用了基于棱边元的磁矢位法.以撵确求解铁心及乎衡绕组磁场这种高熬导|4l场路藕合方法。以准确模拟外电路的影响。火铁心磁场仿真的数学建模鉴于大磁场属低频电磁场.对它的分析求解可忽略位移电流的影响。此条件下.麦克斯韦方程组简化为流琛8引入磁灸位捅炅康缥粂.取(2)(3)(1)要确定一个矢量.必须规定其散度和旋度。因A方法是添魏簿仑援’篷。睇(9)条件下.泛函变为(10)s对式漆第一变分。则在不同媒质的交界面上会出现如果规藩条痕∈严格满足,刚对式求极值得到的解将是真实的解。A况下,它具有,、个分量,由于存档数值计(9)(11)导率媒质中较小瓵的值,可能引起高磁导率媒质即铁心中较大的瓵值.带来计算错误。在对大的仿真分橱巾。如果采臻蕊点法,将会带来错误。为避免挖闫透。在磁场计算上应采用棱边元或矢爨有)1461就有效地避免了出现过大的仿真计算误差。仿真模瑟巾选用酶场路耦会方法磁场与矮电路禳藕合的方法可以分为盛接藕合11{为一个单元。鼠它与磁场矩阵组成统一的系数矩阵.进行一次求解即可,但如此形成的系数矩阵熬非对称的。而间接耦合法是对外电路和磁场分别、独立地进行求解,然后两者经传递耦合系数建立联系.具体的耦合系数有电压、电流、电感矩阵等。按所应求解未知量的不同.磁场与外电路相耦T-2181Al。笔者选用的嗳韠牛平台基予罘ā一谚法又AA-4,电流比mm840眩缱∥胁∥斑~斑··Q胶馊谱椴莆恢胠胶馊谱翰莆恢三相系统母线、大以及平衡绕组绕制方式示意A=0/igh1C
[141q(17)y(+|dS)譬l蠢蠡圣笔哭需求鳃一次。其其薅步骤为:①计算蒋线性工作点;②求如戴一:作点下的磁阻率张薰;③绘一个电流拢动,进行线性分橱;③诗算能量增量;⑤掇据文贏软件平台的仿真实现及结果大接如下步骤避行了数嫠仿真分折:①在黔计算豹;②将①的计箨结果传递给电路计算模块,计实现的;③将②的计算绐巢传递给①,计法,其巾。蘸者不麓处理媒蕨磁导率不一致的模型;瑟焉者绷上树规范后.直接与泡鼹进行耦合逐存在翔题。综会以上精凝,确定采耀阏搂耩会方法秘基予A(8)绞合线圈和块导体两种。绞合线圈由若干暇搬细的f含线鼷獠为曦滚密度坞匀分布的块蔽壤。蒸毫流式巾,蕊为绞合线霜翡横截嚣熬;∥我褒魄流密度的方濑矢爨;帮为线淘酶夏数;歹是瓣邋线湖中的电流。(8)绞合线麓中酶毫流麦黔毫路决定。其在线鼷上鳇电藤降势15)P{填充系数。五。为每匝线圈的长度。绞合线网被视作一个电路元件.外电路输入电流.绞合线圈输出电压。电压和电流作为耦合系数。起到连接磁场与外电路的终用。遴褥魄照鹣瞬态分橱时。需要程一个时阙段蠢采样辣个点。分成若干个时阚予步.程每个时阉子步主要进行一次藕合,然惹秀送行下一个点鹃分析。考虑铡媒壤的菲线性,在每个时闽子步上都需要进簿若予次的迭代分析。鬃俸仿真珏寸,磁场计算秘电路计黧弗行实藏。蔹魏互不予挽.较容易缳涯磁场计算的收敛性:并且。计算磁场时坐成的累数矩阵为稀疏对称矩眸。计算速度很快。所以.间接耦合法并不会比赢接耦合法的计算速度慢很多。在阀接耦合法中。磁场分析模块懿输嬲哭在院较大的髓褥子步土才会遘行舞耨.这会母致谯逛路分析巾.程较小酶爵涟子步上毫流秘毫惩渡澎不连续。为党派这个闻题,文中采用了传递彀感矩阵的阐接耦合法。该方法的特点在于,分析磁场的有羧元模块嚣分耩电路的模块之澜不再巍接婚瀵输入l起的反电动势,从而避免了波形的不连续。电感矩阵的计算崧对被传递的电感矩阵的汁算上,笔者采用改EIEM)有效消除缀磁链稻电流计算电感对蔻簿结构及薅线性媒硬的敏感性。该方法在计算每个囱感残鬣感对ANSYS裁,绘定韧始邀流值,进行磁场酶菲线性分轿。找蓊该电流僮下的磁绣互作点。著诗葬绕缓之阍酶懑感,ANSYSSOpl|7算出下一嚣雩刻￡,的电蘧颡电流煎。其俸怒剥攘tt直到宪成整个瞬态避程的仿真诗算。具体仿真分梃14
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最新技术资料Abaqus有限元软件如何使用Explicit实现跌落仿真分析
Abaqus是一套功能强大的工程模拟有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。作为通用的模拟工具，Abaqus除了能解决大量结构问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如跌落仿真、热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析及压电介质分析。
&今天，有限元科技小编与大家一起体验Abaqus的仿真魅力，本文主要研究一块由可挤压的保护泡沫封装的电路板以一定的角度跌落到刚性表面上的行为，目的是评估点电路板从1m的高度落下时，泡沫封装是否能够保护电路板不受损坏。采用Abaqus/Explicit中的通用接触功能来模拟在不同部件之间的相互作用。如图所示为电路板跌落分析模型。
&（1）定义分析步和输出请求
&在step模块中定义dynamic，explicit分析步，命名为Drop，将时间长度设置为0.02s，接受默认的历史和场变量输出要求。
&（2）定义接触
&在Drop分析步中创建一个GeneralContact。为了指定自接触，对于默认的未命名的、所有能够包含的表面，由Abaqus/Explicit自动定义，即在EditInteraction对话框中，对于ContactDomain接受默认的选择All*withself。
&（3）定义Tie绑定
&使用Tie约束将芯片固定在电路板上。
&（4）设置载荷和边界条件
&（a）边界条件
约束地面参考点的所有自由度。
&（b）载荷施加
&为了更有效的模拟电路板和泡沫封装在一个十分接近于地面的初始位置，并指定一个初始速度来模拟模型从1m高处下落。
&（5）划分网格，为模型进行网格划分。
&（6）提交分析计算，查看结果。
&（a）应力分布结果
0.003s时应力分布0.02s时应力分布
&（b）能量随时间的变化
&由能量随时间的变化曲线图可以看出，在模拟的初始阶段，部件为自由落体，所以动能很大。当与地面发生碰撞后，动能减小，最终保持不变。在碰撞过程中，动能逐渐转化为内能。除此之外，在本次分析中伪能量在内能中占据了显着的比例。通常情况下，伪能量应是内能的以个小比例。本次分析是由于增强了沙漏控制而产生的伪能量。
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