微分磁导率判辨油 箱沿轴向坐标的磁场分散(睹图7)

微分磁导率判辨油 箱沿轴向坐标的磁场分散(睹图7)

更新时间:2019-05-13 17:03点击数:文字大小:

  电力机车与城轨车辆Eiectrc Locomotves MassTranst Vehcies Voi.26 Jan.20th,2003 收稿日期:2002-09-04 作家简介:李维刚,男,25 岁,现为同济大学电气工程系电力体系及其主动化专业硕士切磋生,从事电磁场外面与利用的切磋。 基于MATLAB 的变压器短途阻抗算计 (同济大学电气工程系,上海 200331) 要:提出了一种新的愚弄MATLAB中的PDE 器材箱求解变压器短途阻抗的设施。该设施算计精度 很高,优于古板设施,有本质工程利用价格。 闭头词:变压器;磁场;短途;阻抗;有限元法 中图分类号:U264.3 6,U260.2文献标识码:A 著作编号:1672-1187(2003)01-0014-03 Caicuiaton transformershort-crcut mpedance based MATLABLI We-gang,ZHU Xan-fu,HAN Peng (Department EiectrcaiEngneerng,Tongj Unversty,Shangha 200331,Chna) Abstract:A new approach transformershort-crcut mpedance based PDEtooibox MATLAB proposed,whchhas hgher caicuiaton precson than usuai method. Ths method has practcai technoiogy ap picaton worth. Key words :transformer;magnetc feid;short-crcut ;mpedance;fnte eiement method 概述短途阻抗的巨细外征了变压器正在额定负载时的电 压降,是变压器的一个很苛重的参数。古板的计划设施 是采用阅历公式举办近似算计,但正在有些情状下计划 值与试验值存正在必然差错,因此需求寻求更好的计划 设施。 工程中的很众题目能够归结为偏微分方程题目。 这些偏微分方程的解析解大凡难以求得,需求利用数 值设施。有限元法最早用于构造力学,它是愚弄剖分插 值把区域连结求解的微分方程离散成线性代数方程 组,以近似解取代准确解。MATLAB 即采用有限元法 求解偏微分方程的数值解。 变压器漏磁场题目属于三维静磁场题目,其支配 方程可用双旋度方程来显示。因为变压器构造的对称 性,可将三维题目简化为二维题目:先求出二维场的漏 磁场漫衍,将其扭转得出整体空间场域的漏磁场能量, 然后愚弄能量法求出短途阻抗。 愚弄PDE器材箱求解漏磁场漫衍 PDE 器材箱是一个基于MATLAB 的愚弄有限元方 法正在二维平面上求解偏微分方程的器材集中。二维平 面模子平时能够用矩形、椭圆、圆和众边形等4 种单位 组成。一个 PDE 题目的求解紧要存正在以下几个环节: 遴选要切磋的规模;构制二维模子;指定畛域条目,确 定各分区上的 PDE 系数;初始化三角形网格并加密; 求解PDE 方程;后经管经过。 1.1 数学模子及畛域条目 由Maxweii 方程组有: 为磁通密度矢量;为磁场强度矢量;是电流 密度矢量;! 为磁导率。 由于 =0,故存正在磁位矢量餍足 轴,于是仅有磁位矢量 存正在 分量, =(0,0,A),!=(0,0,J) 于是,双旋度方程能够简化为标量椭圆型偏微分 基于MATLAB 的变压器短途阻抗算计 2003 牵引变压器线圈绕组安插图方程: 而磁场强度矢量可由 求出。正在分歧资料分区的内畛域上,咱们不需求举办特 别经管,这点可由 的连结性获得确保。正在外畛域 上平时存正在两类畛域条目:Dirichet 畛域和 Neumann 畛域。Dirichet 畛域条目确定了畛域上磁位矢量 Neumann畛域条目确定了畛域上磁场强度矢量 的切向分量。 1.2 次序框图(睹图1) 算计实例2.1 牵引变压器的本领条目 牵引变压器紧要参数睹外1,绕组安插图睹图2。 牵引变压器紧要参数频率 额定容量 额定电压 额定电流 短途阻抗 端子号 高压绕组50 01925 000 120.76 牵引绕组50 6604 20045504 30 供电绕组50 379 790 480 2.2算计模子 因为该产物两死心柱容量、构造根基雷同,于是只 对其一柱举办认识。其二维算计模子睹图3(a)。除两 磁轭外畛域取第二类畛域条目外,其余畛域均取第一 类畛域条目。图 3()为其剖分网格图,本题目顶用到 的节点数为4 075,单位数为7 832。 二维算计模子及其剖分网格图2.3 算计经过 因为变压器漏磁场存正在对称性,咱们将其三维问 题简化为二维题目。沿心柱取出一截面来认识,正在这个 截面中,包括有17 个区域,个中网罗 15 个矩形区域(1 个死心柱、2 个八边形区域(1个变压器油区域和1 个外壳)。 磁导率 。电流密度J仅存正在于 个线圈区中,巨细由变压器本领参数求得,对象笔直于纸面方 向;其余各区电流密度均为零。 斟酌到存正在少数穿过磁轭的磁力线,于是将两个 磁轭外畛域设为 Neumann 畛域条目 于磁力线极少透露出外壳,故将其余的外畛域均设为Dirichet 畛域条目A=0。下面举办全体求解: (1)初始化。启动 PDE 器材箱图形用户集成界面 (GUI),修立 轴范畴为[0,400],y轴范畴设为[0, 1600],栅格步长为100。利用形式为Magnetostatics。 (2)翻开[Draw]菜单,进入绘图形式。模子由15 所示几何模子。(3)翻开[Boundary]菜单,进入畛域形式,指定边 界条目,睹图 5(图中数字为子区域编号)。比如,要设 定子区[17]的畛域条目,先用鼠标双击外畛域,界面弹 出[Boundary Condition]对话框,遴选畛域类型为 Neu mann,分裂指定g、 参数为零,然后按确定按钮即可。 (4)翻开[Mesh]菜单,进入主动剖分形式。单击 Initiaize Mesh 初始化网格,若是密度不敷,可再单击 电力机车与城轨车辆2003 RefineMesh 加密网格。 (5)进入PDE 形式,指定各区域上的! (6)进入求解形式,修立好求解参数,求解参数网罗差错容限、最大迭代次数以及求解设施。方程组求解 之后,愚弄等值线画出磁位矢量 的等位线,愚弄箭头标示磁感受强度B,可得磁力线漫衍图。 至此,咱们已求出了截面上的漏磁场漫衍。下面利 用能量法来求短途阻抗,环节如下: (1)愚弄所求得的磁通密度,求出区域中的总能量 分裂为扭转后空间单位的磁通密度、磁导率、体积。咱们将变压器近似地作为一个圆柱 构造,故截面上的三角形单位扭转后正在空间酿成一个 环,其体积可显示为 为三角形面积。因为三角形数目足够众,故精度也很高。 (2)依据公式W ,求出电感值L=2W L,个中#为角频率。 (4)求短途阻抗,Z 2.4算计结果 (1)漏磁场漫衍(睹图6) 磁力线)短途阻抗百分值。次序算计值为34.2%(标么 值);试验值为 33.6%(数据来自保定变压器厂供应的 “200 km 电动车组牵引变压器的研制”型式试验申报);算计值与试验值的差值为1.8%。 (3)别的,还能够对各分区举办认识。比如,认识油 箱沿轴向坐标的磁场漫衍(睹图7)。 完成语综上所述,采用上述设施算计变压器短途阻抗具 有以下长处: (1)算计本钱低,算计精度高。愚弄 发言编程杀青雷同的效用,其所花费的工夫和元气心灵将成倍加添,而 且精度不足MATLAB (2)易于扩展效用,可举办足够的后经管。比如,本文对油箱磁场合做的认识,可依据需求,编制相应的程 序,还能够扩展其它的效用。 参考文献: MATLAB6.1 适用指南[M]. 北京:电子工业出书社, 2001.

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