文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
电压互感器电磁场有限元分析与优化设计技术的研究
姓名:高艳丰
申请学位级别:硕士
专业:电机与电器
指导教师:苏秀苹
20061201
河北工业大学硕士学位论文
电压互感器电磁场有限元分析
与优化设计技术的研究
摘要
磁路是电磁式电压互感器的重要组成部分。在各种电磁装置的设计中,合理的选择磁
路的结构和参数,直接影响其工作特性和技术经济指标。但是,由于磁路的非线性和存在
着漏磁通,使磁路计算问题变得非常复杂和困难。
从 60 年代开始,国外已率先应用电子计算机进行磁路计算和电磁装置的设计,应用
这个现代化的设计工具,从根本上改变了磁路计算的被动局面。数字计算机的推广应用,
必然伴随着先进的数值计算方法,这样可以摆脱传统的磁路计算方法,缩短磁路计算时间,
提高计算的准确度,而且磁路计算问题,可以直接从求解电磁场数值分析入手。本文以 35KV
单相三柱式电压互感器为例进行分析,主要研究内容如下:
首先,对有限元技术及电磁场有限元分析理论进行了研究,根据有限元分析思想,利
用 ANSYS 软件建立电压互感器铁心和线圈的有限元分析模型,通过研究 ANSYS 的多场耦合
技术,用电路模拟执行耦合物理模拟,实现电磁-电路耦合。
其次,根据电压互感器的工作原理,对电压互感器铁心和线圈的三维有限元模型进行
谐波分析,得到电压互感器内部电流密度和磁场强度矢量分布图,并且得到相关的数据表,
将仿真得到的数据与传统方法计算的数据进行比较。
最后,从产品的性能和经济性方面考虑,对 ANSYS 的优化设计技术进行了研究,通过
分析影响电压互感器内部的电磁场分布的因素,利用 ANSYS 软件的参数化设计语言及其优
化设计模块,实现有限元数值计算与模型优化设计的有机结合,并对优化前后的产品进行
比较。
经过以上各方面的分析可知:采用有限元分析技术进行电磁机构的工作特性仿真及多
场耦合分析,模仿真实的工作环境,可以在样机制作前,精确掌握电器产品的性能,减少
重复样机制作,降低实验费用,加快产品开发周期,提高产品性能指标,具有实际意义。
关键词:电压互感器,ANSYS 软件,有限元分析,场路耦合,优化设计
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河北工业大学硕士学位论文
STUDY ON FINITE ELEMENT ANALYSIS AND
OPTIMIZATION DESIGN TECHNIQUE FOR
IC FIELD OF VOLTAGE TRANSFORMER
ABSTRACT
ic circuit is an ponent of the ic voltage transformer. In
the design of the various ic devices, a reasonable choice for structure and
parameters of ic circuit will directly affect their properties and technical and economic
indicators. However, due to the existence of ic flux leakage and the nonlinear ic
circuit, ic circuit calculation problem has e plex and difficult.
From the 1960s, puter was firstly used to calculate ic circuit and
design ic devices in foreign, the application of modern design tool has a
fundamental change in the calculation of the ic circuit passive situation. The
popularization of puter was certainly panied by an advanced numerical
computation method, which can calculate without using the traditional ic circuit, short the
calculation time of ic circuit and improve the calcul