[发明专利]一种中频变压器硅钢片接缝方式的铁损仿真方法和系统

说明书

本发明公开了一种中频变压器硅钢片接缝方式的铁损仿真方法和系统，中频变压器硅钢片接缝方式的铁损仿真方法，包括：建立取向硅钢片模型；将所述取向硅钢片模型按不同的接缝方式建立铁芯模型；根据所述铁芯模型进行仿真。本发明将取向硅钢片按不同的接缝方式建立铁芯模型，并通过仿真确定铁芯损耗；在接缝处设置截图，能够观测不同接缝方式的铁芯模型的磁密分布。

技术领域

本发明属于变压器设计技术领域，特别涉及一种中频变压器硅钢片接缝方式的铁损仿真方法和系统。

背景技术

低损耗的取向硅钢片是变压器铁芯的重要材料，从材料结构上观察取向硅钢片的晶粒基本朝一个方向，仅能向一个方向磁化，进而表现出在沿轧制方向的磁导率与垂直于轧制方向的磁导率存在非常大的差异。当以取向硅钢片为铁芯材料的变压器工作时，磁感线会在取向硅钢片构成的磁场回路中流通。当磁感线经过铁轭与铁芯柱的接缝时，如图1所示，拐角处磁感线会出现拐弯现象，磁密分布极度不均匀。由于铁轭的最佳导磁方向和铁芯柱的最佳导磁方向是相互垂直的，那么就会导致接缝处的磁场分布极不均匀，局部区域的磁感应强度极大甚至达到饱和，为此会造成铁芯损耗的急剧增大。局部磁密的过高和铁芯损耗的升高会严重影响变压器的效率和工作寿命。针对这种情况，现有的技术方案是从接缝处的结构着手，结合理论效果和制作工艺先后提出：“直角接缝”、“斜角交错接缝”、“半直半斜角接缝”和“斜角阶梯接缝”等方式来改善磁密分布不均，减小铁芯损耗等问题。但是对于上述现有技术方案没有一个明确的评价标准，不能直接区分出各个技术方案的优劣性。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种中频变压器硅钢片接缝方式的铁损仿真方法，包括：

建立取向硅钢片模型；

将所述取向硅钢片模型按不同的接缝方式建立铁芯模型；

根据所述铁芯模型进行仿真。

更进一步地，所述建立取向硅钢片模型包括以下子步骤：

选择材料属性中的相对磁导率和类型选项中的各项异性；

选择所述各项异性后会弹出x、y和z轴三个方向，根据x、y和z轴方向上的磁导率分别输入B-H曲线；

在组成选项中叠层处填入叠压系数，方向为z轴方向；

输入铁轭x和y轴方向上的B-H曲线，z轴相对磁导率设置为1/（1-Kc）；其中，Kc为叠层系数；

输入铁芯柱x和y轴方向上的B-H曲线，z轴相对磁导率设置为1/（1-Kc）。

更进一步地，所述接缝方式包括直角接、斜角交错接和斜角阶梯接。

更进一步地，通过所述斜角交错接构建铁芯模型的具体步骤如下：

建立单片取向硅钢片模型；

利用所述单片取向硅钢片模型构建两片取向硅钢片交错模型；

通过直角坐标系和旋转坐标系的交互转换，构建一个位于所述两片取向硅钢片交错模型间隙正中央的旋转坐标系；

通过对称复制所述两片取向硅钢片交错模型得到两层取向硅钢片交错模型；

通过平移操作使所述两层取向硅钢片交错模型外表面平齐且搭接；

通过平移和复制操作完成斜角交错接铁芯模型的搭接。

更进一步地，所述根据所述铁芯模型进行仿真包括以下子步骤：

在铁芯模型上设置绕组模型和激励；

对所述铁芯模型和绕组模型进行网格划分，设置瞬态场的仿真时间及仿真步长；

对所述铁芯模型进行铁芯损耗的仿真。

更进一步地，所述仿真在瞬态场进行，根据采集的励磁电流峰值调整原副边电流的初值大小以及副边电流减去原边电流的数值。

一种中频变压器硅钢片接缝方式的铁损仿真系统，包括：

模型单元，用于建立取向硅钢片模型和将取向硅钢片模型按不同的接缝方式建立铁芯模型；