电力变压器设计挑战

目前面临的挑战：

1、磁场

• 非线性材料

• 涡流电流

• 磁场随时间的变化

• 瞬态激励源下的磁场变化

• 空间磁场分布

2、电场

• 介电常数的变化

• 电极的尺寸和形状

• 空间电场分布

变压器的两个类别

变压器可以分为两类进行FEA仿真：

• 电力变压器

‐ 频率50‐60Hz

‐ 功率范围kW‐MW

‐ 主要使用涡流场和静电场求解器

‐ 铁芯采用非线性硅钢片叠压而成

• 电子变压器

‐ kHz开关频率 (但是DC‐MHz都要考虑)

‐ 功率范围mW‐W

‐ 主要使用涡流求解器，但非正弦激励需要使用瞬态求解器

‐ 磁芯使用具有线性磁导率的铁氧体

‐ 绕组需建立每根导线（细化线圈模型），以考虑集肤效应和邻近效应

全面的变压器设计解决方案

对于变压器，Ansys提供电磁、多物理场和系统解决方案：

• 电磁性能 (损耗，力，阻抗等…)

• 多物理场 (磁热耦合，电磁‐结构结构，振动噪声)

• 系统级模型 (ECE 降阶模型和随频率变化的ROM模型)

Ansys提供一个可以对所有主要物理现象进行模拟的仿真平台

Ansys机电组件和系统解决方案

Ansys的主要优势

Ansys在电力变压器仿真方面的具体优势

• 强大的静态和瞬态求解器，可解决集肤效应、非线性饱和问题、损耗、多绕组的外部电路以及随时间变化的磁场

• 强大的自适应网格划分技术可生成适当、准确和有效的网格

• 高性能计算 (HPC) ，通过参数化和优化来解决数值（矩阵）较大的仿真问题

• 用于多绕组和瞬态分析的场路耦合仿真

• 磁‐热、磁‐结构双向耦合的多物理场耦合分析

案例分析

油箱和结构件上的杂散损耗

夹件和拉板的杂散损耗

母排引起的油箱损耗

引出线引起的油箱损耗

变压器线圈损耗计算

短路力

绝缘系统设计

变压器套管中的电场

变压器绝缘子中的电场

负载损耗分析

行业痛点

解决方案

应用案例