基于ANSYS的漏感變壓器仿真計(jì)算

如果仔細(xì)觀察圖5，會(huì)發(fā)現(xiàn)在初、次級(jí)線圈中間有一條很窄的磁場(chǎng)通道(這就是被漏磁沖片引導(dǎo)的磁通)，使得部分磁場(chǎng)從這里穿過(guò)，形成漏磁，通過(guò)三維模型能很明顯的觀察到漏磁的存在。當(dāng)進(jìn)一步細(xì)分漏磁沖片網(wǎng)格，加入實(shí)際B-H曲線(如圖7所示)后，發(fā)現(xiàn)漏磁量增多，由原來(lái)的0．1％增加到1％，如圖8所示。

圖7的橫坐標(biāo)表示磁場(chǎng)強(qiáng)度H，單位為A／M，縱坐標(biāo)表示磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為T(mén)。
對(duì)比圖5、圖8，可以發(fā)現(xiàn)鐵芯內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度變小了，這是由于加入了B-H曲線后，在B=1．65 T左右時(shí)達(dá)到了飽和(如圖7所示)，抑制了鐵芯內(nèi)磁場(chǎng)的增加，使得鐵芯的磁場(chǎng)沒(méi)有線性μ時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大。也正是由于B-H的抑制作用，使得一部分磁場(chǎng)分流到了漏磁沖片，形成了較大的漏感。
通過(guò)調(diào)整初級(jí)線圈的電壓，可以得到次級(jí)電壓也隨著變化，但是這一現(xiàn)象在漏感變壓器中，變化并不明顯，當(dāng)將初級(jí)電壓在額定電壓下變化10％時(shí)，次級(jí)電壓的變化不超過(guò)額定次級(jí)電壓的3％。這是由于初級(jí)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)并沒(méi)有全部鎖定在鐵芯中形成主磁通，而有一部分漏出。與實(shí)際的漏感變壓器的漏感作用相符。
如圖9所示，橫坐標(biāo)表示的是漏感變壓器的初級(jí)電壓，縱坐標(biāo)表示的是次級(jí)電壓，單位為V。由圖9可以看出，理想變壓器和漏感變壓器的次級(jí)電壓變化曲線與初級(jí)線圈的電壓變化曲線一致，但是理想變壓器的次級(jí)電壓要比漏感的次級(jí)電壓要大，增幅要大，也就是說(shuō)當(dāng)初級(jí)電壓變化時(shí)，理想變壓器的次級(jí)電壓變化要比漏感變壓器的次級(jí)電壓比劇烈。這是由于理想變壓器沒(méi)有考慮線圈阻抗等損耗，尤其是漏感的影響，故次級(jí)電壓變化劇烈。圖9也從側(cè)面證明了漏感的穩(wěn)壓作用。

3 結(jié)語(yǔ)
對(duì)變壓器進(jìn)行了二維仿真，得到了與實(shí)際相符合的電壓、電流、磁場(chǎng)分布，證明了仿真建模、計(jì)算方法的正確性。得到了變壓器內(nèi)部的磁場(chǎng)分布，尤其是鐵芯內(nèi)的主磁通以及分布在鐵芯周圍的漏磁通。證實(shí)了漏感的存在以及漏感對(duì)穩(wěn)定電壓的作用。借助仿真軟件，實(shí)現(xiàn)了變壓器內(nèi)部磁場(chǎng)的可視化，為變壓器的設(shè)計(jì)提供的依據(jù)，節(jié)約了設(shè)計(jì)成本，縮短了設(shè)計(jì)周期。