基于ANSYS的漏感變壓器仿真計算

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　　漏感變壓器作為一種特殊的變壓器，他不但能起到變壓的作用;同時由于漏感的存在，還能起到穩(wěn)定電壓的作用，這是由于當初級電壓變化時產生的磁通量沒有全部鎖定在鐵芯中形成主磁通，而是有一部分分布在線圈與空氣之間。當初級電壓變化時，次級的感應電動勢的變化就不會如理想變壓器那么劇烈，也就起到了穩(wěn)壓的作用。

　　由于漏感分布在線圈和空氣中，傳統(tǒng)的分析方法是采用路的分析方法，無法計算漏感確切的分布位置以及強度，長期以來只能靠經驗來判定。另一方面，傳統(tǒng)的計算方法只能得到宏觀特性，不能得到精細的變壓器內部結構。再加上鐵芯的材料一般都是非線性的，這使得計算求解更加困難，只能用線性B-H曲線代替求解，使得計算不準確。要想得到變壓器的精確數(shù)據(jù)，就只有依靠數(shù)值計算和計算機技術。

　　ANSYS是基于有限元法的一款計算軟件，可用來分析電磁場領域的多項問題。它充分利用了各種計算方法的優(yōu)點，發(fā)展出了適用于不同情況的電磁分析模塊，其中Emag模塊主要應用于低頻電磁分析，其主要特點是：非線性磁場分析和場路耦合分析，這對于計算非線性材料非常有用，尤其是磁性材料，主要應用于電擊、變壓器、電磁開關以及感應加熱等領域。

　　1 變壓器基本原理與漏磁場

　　如圖1所示，U1為初級線圈電壓，N1為初級線圈的匝數(shù)，U2為次級線圈電壓，N2為次級線圈的匝數(shù)，對初級線圈加上一定的電壓，按電磁感應定律，會在次級線圈上得到感應電動勢，在沒有電阻、漏磁及鐵損的情況下，變壓器是理想變壓器，原線圈和副線圈的匝數(shù)比等于原電壓和副電壓之比如圖1、圖2所示。

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　　如圖2所示，如果在原線圈兩端外加一正弦交流電壓U1，則原線圈中將有交變電流I1通過，因而在鐵心中將激勵一交變磁通。為了便于分析問題，將總磁通分成等效的兩部分磁通，其中一部分磁通沿著鐵心閉合，同時與原、副線圈相交鏈，稱為互感磁通或主磁通，用φ表示;另一部分磁通主要沿非鐵磁材料(如空氣)閉合且僅與原線相交鏈，稱為原線圈漏磁通，表示為φ1，還有一部分只與次級線圈相交鏈的稱為副線圈漏磁通，表示為φ2。主磁通占總磁通的絕大部分，而漏磁通只占很小的一部分(0.1%～0.2%)。

　　如果僅僅是依靠空氣和線圈之間的漏感，是不能達到漏感變壓器穩(wěn)定電壓的要求的，因此人為的在初、次級線圈中間加入漏磁沖片，引導部分磁場從這里穿過，形成高漏磁。