Maxwell优化电力变压器设计方案

 maxwell仿真  2020-06-30  226  0

 在电力变压器设计制造领域,由于工程时间节点要求和下一代电力变压器的设计复杂性,工程师面临着巨大的挑战。基于传统的设计标准和设计思路,许多复杂的设计问题将难以得到解决。宾夕法尼亚变压器公司(PTTI)开发了一套基于多物理域仿真分析驱动产品设计的解决方案,这种新的设计方法涵盖多物理域仿真分析,工程设计标准建立以及设计流程管理,最终实现变压器的优化设计。这种基于多物理域仿真分析的设计方法使用ANSYS软件平台,利用ANSYS软件平台能够有效评估产品的多物理域性能,校核前期设计,仿真分析样机在不同工况下的运行性能。针对电力变压器设计问题,ANSYS软件平台能够帮助工程师优化设计变压器铁芯,绕组,散热机壳及其它部件,最终达到在满足设计要求的情况下,有效减小变压器的外形尺寸和降低制造成本,保证经过优化设计后的变压器能够承受电网浪涌冲击,短路以及高温,同时降低变压器的工作噪声。


  变压器作为电力变压器领域内电磁场多物理域分析的核心部件,如何有效仿真分析变压器的电磁场分布情况就显得尤为重要;其次,如何有效仿真分析电磁场的分布情况对变压器的受力以及损耗分布的影响也同样重要。上述问题需要结合考虑变压器在实际制造中潜在的不确定因素,例如,短路、光照、振动、噪声、空载或负载情况下的温升等等。上述问题如果不加考虑将会严重影响变压器的使用寿命,更严重的是可能会对用户造成数百万美元的损失。


  首先将AutoCAD中创建的几何模型导入到ANSYS Workbench环境中进行前处理;然后工程师可以参照标准测试数据或者IEEE标准创建相关仿真参数。在实际生产之前,工程师将ANSYS软件平台作为唯一的仿真工具精确仿真分析变压器在各种工况下的运行性能。具体来说,利用ANSYS的低频电磁场仿真软件Maxwell,工程师可以为变压器的主要部件设置对应材料,例如,绕组材料、绝缘材料以及变压器油的种类等等。激励和边界条件主要由给定电压条件下的电场分布对绝缘系统的影响来确定。模型结构参数和相关激励通常定义为可变参数用于后期的参数化、优化扫描,在指定仿真精度的前提下,仿真过程可以自动进行,例如前期模型的网格自适应剖分。 经过后处理,工程师可以观测变压器在不同输入条件下的电磁场分布情况。例如,可以通过观测磁力线的分布情况来间接判变压器油在不同压力情况下对绝缘系统的影响,估算变压器的安全工作系数,校核设计指标;在变压器实际生产以前,工程师可以通过为模型添加不同的激励源来模拟变压器在不同工况下的运行情况。例如,在保证变压器绝缘系统安全系数的情况下,如何有效降低导线的绝缘层厚度与绕组层间绝缘厚度。上述材料在变压器的制造成本中占较高比重,因此通过这种方法电力变压器设计公司可以有效降低变压器的制造成本。


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