变压器三维仿真软件的原理与用途

实验12 用EWB 仿真软件实现变压器比的测定和阻抗匹配变换一、 实验目的1、熟悉EWB 软件的使用。

2、掌握测定变压器变压比的试验方法。

3、理解实现变压器阻抗匹配变换的原理和方法。

二、 实验原理1、变压器变压比的测定实验图7-1-1直接简单的方法电路如图实验图7-1-1所示，可根据变压器的工作原理来计算变压比K1122U N K N U ==2、阻抗变换负载电阻R 接在变压器副边，而实验图7-1-2中的变压器和电阻可以用R ˊ来代替。

所谓的等效，就是输入电路的电压、电流和功率不变。

就是说，直接界在电源上的电阻R ˊ和界在变压器副边的负载阻值R 是等效的。

两者的关系可通过下面计算出。

实验图7-1-2实验图7-1-3因1122N U N U =1221N I N I = 所以可得出 1221212212221()N U U N N UN I N I I N == 由实验图7-1-2和实验图7-1-3知11U R I =,22UR I '= 带入则得212()N R R N '= 匝数比不同，负载电阻阻值R 折算到原边得等效电阻阻值R ˊ也不同。

我们可以采用不同得匝数比，把负载阻抗模变换为所需的、比较合适的数值。

这种做法通常成为阻抗匹配。

三、 实验内容及步骤1、按实验图7-1-1在EWB5.0软件中连接好试验电路。

按照实验表7-1-1给出的电源参数调节，将电压表数值记录在表中。

并分别计算出变压器的变压比。

实验表7-1-1电 源 110V 50Hz 220V 50Hz 380V 50HzU 1 U 2电源参数调节，将电压表和电流表的数值记录在表中。

计算出电阻R 的值。

实验表7-1-2电 源 U 1 I 1 U 2 I 2 110V 50Hz 220V 50Hz 380V 50Hz3、按实验图7-1-3在EWB5.0软件中连接好试验电路。

按照实验表7-1-2给出的电源参数调节，调节接入的电阻R ˊ阻值使与实验表7-1-2测出相应的U 1和 I 1相同，将电压表和电流表的数值记录在表中。

ANSYS10.0 软件在松耦合变压器中的三维仿真分析
过程介绍
当今变压器领域已经发展到很成熟的阶段，轻量、高效、高密度是当今变压器发展目标。

在变压器产品研发中，利用有限元仿真软件，可以方便地改变变压器的结构参数，观察这些参数对变压器的影响。

ANSYS 是世界上着名的大型通用有限元分析软件，也是中国用户最多、应用最广泛的有限元分析软件，它融结构、热、流体、电磁、声学等专业的分析于一体，可广泛应用于机械制造、石油化工、轻工、造船、航天航空、汽车交通、电子、土木工程、水利、铁道等各种工业建设和科学研究。

引言
作为旋转导向智能钻井系统核心部件的可控偏心器，其原理是利用电机泵产生推动翼肋伸缩的动力，当采用电机泵动力时，电机泵的能量来源于井下涡轮发电机。

由于可控偏心器的机械结构决定了电机泵要安装在不旋转套上，而发电机要安装在旋转的主轴上，这样就涉及到旋转和不旋转之间的能量传输问题。

以前一直采用的是接触式滑环能量传输方式，由于接触式滑环存在安装不方便、旋转时易磨损、易受到井下钻井液、水的腐蚀以及泥浆的影响等缺陷，迫切需要一种新的非接触式能量传输方式松耦合电能传输技术。

作为松耦合电能传输技术的核心部分松耦合变压器，对它的研究则显得尤为重要。

三维数字化设计技术在变电站中的应用摘要：智能电网是电网技术发展的大势所趋，智能电网的70%基础数据来自于设计，随着智能电网的大力捅进，必定引起设计手段的一次革命，三维设计以其先进的设计理念、强大的数据库功能，契合了智能电网的发展需求，必将成为大势所趋。

本文结合工程实例，从设备的建模到各层电气设备的布置对三维设计进行了介绍，阐述了三维设计在电气布置中的应用，。

关键词：建模专业接口-本文以三维设计软件为平台，结合设计工程案例，阐述了三维设计在变电站电气布置中的应用，实现了设计阶段的可视化，有利于各专业间的相互配合。

一、建模在进行变电站布置之前，需要对电气设备进行三维建模处理，该模型应能准确表达对象的关键尺寸信息、主要属性信息，具有可识别性。

建模的主要过程是通过利用三维软件平台提供的不同几何类型的图形进行组合，如变压器包括本体、套管、油枕、油管、散热器、接线端子板、操作箱、底座等组件，对变压器的建模宜将变压器拆分为多个组件，针对每个组件分别建模，再通过拼接完成整体的变压器建模。

本体模型可采用长方体或长方体组合表示，油枕可采用圆柱体表示，套管可以不同直径的圆柱组合表示，接线端子板可用长方体或圆柱体表示。

其建模的关键部位包括：套管接线端子的位置，接线端子板的方向及角度，本体的外轮廓，油枕尺寸的定位[3]。

图1所示为变压器三维模型图。

图1.变压器三维模型图其它电气设备如GIS、开关柜等设备建模思路与主变压器一致，其关键点在于能准确反映电气设备的外形信息，以达到对电气设备的可视化操作。

二、布置设计布置上应满足各种过电压条件下的安全净距要求，满足巡视、运行的安全要求。

满足大件设备的运输，以及电气设备与暖通设备的带电距离要求。

地下站按的电气设备的功能宜集中布置、合理分区，同时预留好变压器、GIS等大件设备的吊装孔和运输通道。

以110千伏变电站设计为例，在设计时，可先进行各层的轴网绘制，先不用考虑土建专业的墙体、柱体结构。

Bentley软件在变电站三维数字化设计方面的应用与探讨三维数字化设计是未来变电工程设计的趋势，通过精细化协同工作，能够大幅提高设计质量和效率。

通过工程应用中的实际经验，总结了三维精细化设计的特点。

同时，Bentley软件在变电站三维数字化设计中具备特有的优势，随着三维模型的积累以及软件的不断改进，将会引领未来变电工程设计、建造和管理等全寿命周期的数字化革命。

关键词：Bentley软件；变电工程；三维数字化；协同设计；应用Discussion on the Application of Bentley Software in Substation 3DNumerical DesignRAN Rui-jiangState Nuclear Electric Power Planning Design & Research Institute，Beijing100095，China）Abstract：3D Numerical Design is the trend of the future substation design. Through elaborate and coordinated work, the quality and efficiency of design has been greatly improved. With the practical engineering experience, the characteristics of the 3D Numerical Design are summarized. Besides, the Bentley software has special advantages in the 3D Numerical Design. With the accumulation of 3D models and improvement of the Bentley software, it will definitely guide the 3D Numerical revolution of design, construction and management in the substation whole-life cycle span. Key words：Bentley software; substation engineer; 3D Numerical; coordinated design; application引言目前，变电工程的设计普遍采用的是二维设计手段，是依赖设计者的空间想象力和制图技能完成空间设计的，对工程总体空间布置的经济技术比较和优化缺乏控制，很难适应坚强智能电网的要求[1]。

浅议变电站三维设计的软件应用Bentley提供的设计工具涵盖从发电厂设计到把电输送入户的整个过程。

由Bentley Substation能够提供很好的三维设计工具，结合Bentley Project Wise协同设计平台，设计师可以高效、合理、精确地进行变电站的设计，还能在三维仿真模拟环境中审查变电站建造过程是否合理。

由Bentley 三维设计平台产生的电网基础设施数据，可以为基础设施的全生命周期管理提供依据。

这些数据可以提交给业主和相关的运维机构。

业主可以据此实现基础设施与智能电网的对接，而运维机构可以据此进行更加有的放矢的运维工作。

以前电力设计院给业主交付的往往只是变电站的图纸，这些可能不具备任何属性。

如果要找到相关的设计数据，业主就要请设计院翻看很多资料后才能找到。

电力设计院利用三维智能设计平台，设计工程师能够从基础设施的设计源头去建造数字化的智能变电站或其他相关基础设施。

1 三维设计和数字化设计优势分析（1）可以做到精细化设计，方便地进行三维空间的安全距离校验和材料统计，避免碰撞。

（2）可适应专业间协同设计，各专业通过一个设计平台进行设计，提高了不同专业配合的效率，避免接口过程带来的错误。

（3）数字化移交，集方案、数据于一体的三维变电站模型可以为业主提供真实的展示效果，形成完整的变电站数字化平台，实现变电站的全寿命周期管理，为工程的后期维护和改造提供方便，为设计服务的延伸增值提供可能。

2 三维设计软件介绍（1）Bentley公司针对电力行业的设计工作拥有一套完整的解决方案。

其三维设计平台Microstation是Bentley公司面向全球基础设施设计、建造和运营的旗舰产品，采用基于Parasolid的三维模型技术和Microsoft DirectX 3D游戏级的图形驱动技术，具备高质量的动画漫游、施工进度模拟等仿真功能。

（2）Bentley Substation是专门针对变电站的设计工具，具有专业成熟的智能辅助设计功能，能保证在整个项目设计过程中设计数据的共享及继承，从而实现三维数字化协同设计，设计数据可以传递到施工、采购、运维等各阶段，是覆盖工程项目各个阶段的软件系统。

hfss 变压器动态电容变压器是电能传输和转换的重要设备，其主要作用是将电能从一个电路传输到另一个电路，并改变电压和电流的大小。

在变压器的设计和分析中，动态电容是一个关键参数，它影响了变压器的性能和稳定性。

在本文中，我们将深入探讨H F S S（H i g h F r e q u e n c y S t r u c t u r e S i m u l a t o r）软件中的变压器动态电容。

首先，我们来了解一下H F S S软件。

H F S S是一款由美国A N S Y S公司开发的3D电磁仿真软件，广泛应用于各种电磁场问题的仿真分析。

它的主要特点是能够模拟高频电磁场，并提供准确的仿真结果和优化设计。

在变压器设计中，H F S S可以帮助我们分析变压器的电磁特性，包括动态电容。

动态电容是指变压器在工作过程中，由于电压和电流的变化而产生的电容变化。

它通常用来描述变压器的电容变化速率和响应特性。

变压器的动态电容主要由变压器线圈和磁芯的几何结构、材料特性和工作频率等因素决定。

在H F S S中，我们可以通过对变压器进行仿真来计算和优化动态电容。

在使用H F S S进行变压器动态电容分析时，我们需要按照以下步骤进行操作：第一步，建立变压器模型。

在H F S S中，我们可以使用3D几何模型构建变压器的线圈、磁芯和绝缘层等部分。

通过几何模型，H F S S可以准确地计算出变压器的电磁场分布和动态电容。

第二步，设置材料特性和工作频率。

在HF S S 中，我们可以选择合适的材料特性，包括导体的电导率、绝缘材料的介电常数等。

此外，还需要设置变压器的工作频率，以确保仿真结果的准确性。

第三步，设置边界条件和激励信号。

在HF S S 中，我们可以设置适当的边界条件和激励信号，以模拟真实的工作环境。

边界条件可以是自由空间边界、导体壳体边界等，激励信号可以是电压源或电流源等。

第四步，运行仿真并分析结果。

在H F S S中，我们可以通过点击"运行"按钮来开始仿真。

仿真工具在变压器设计中的应用摘要：近年来，随着计算机仿真飞速发展，许多数值模拟软件纷纷从UNIX 平台转移到适合PC机平台，使计算机仿真技术更加方便地应用于各科研生产领域中。

将数值模拟仿真技术应用到变压器以及同类产品的设计中，就能设计出更可靠、更实用的变压器。

本文分析了仿真工具在变压器设计中的应用。

关键词：仿真工具；变压器设计；应用仿真模型是虚拟实验系统的运作核心，决定了实验对象能否正确地响应实验者的相应操作；实验界面是用户与系统的对话环境；程序的编写则将前二者联系起来，构成一个有机整体。

一、计算机仿真计算机仿真是指依据等效性原则在研究系统过程中，利用计算机建立恰当的数学或物理模型来逼真模仿研究对象的过程。

在计算机仿真出现之前，仿真是利用实物或者模型来进行研究的。

实物模型容易破坏、不易修改、难以复用且试验成本昂贵，因此受到很大的限制。

而计算机仿真是用数学模型描述物理对象，不存在破坏和试验成本昂贵的问题，而且模型可以反复修改和重用，还能进行实际中不可能实现的极限情况的模拟，有着无可比拟的优势。

不过计算机仿真需要一定的试验作基础。

计算机仿真分为实体对象的物理抽象、物理简化、数学模型建立、仿真计算和仿真结果分析过程。

二、仿真工具在变压器设计中的应用1.ANSYS 软件。

ANSYS 软件是通用有限元分析软件。

它能与CAD 软件接口，实现数据的共享和交换，其模型几乎可以不用修改就能导入到ANSYS 中。

ANSYS 软件的优点在于其通用性好。

使用其内置的一百多种单元可以完成包括非线性分析的结构、流体动力学、电磁场、声场和热分析以及多物理场耦合分析。

在变压器设计过程中遇到的力学、温升、电磁场及电磁辐射问题，都可以从 ANSYS 中找到优化方案。

2.矩形绕组应力变形分析（1）变压器绕组流过短路电流时，受到比正常运行时大数百倍的力的作用，对绕组的刚度是很大的考验。

对短路时产生的辐向力而言，树脂浇注的圆柱形绕组由于其结构具有中轴旋转对称的特点，几乎不会产生剪切应力。

三维CAD软件在变压器制作作业的运用一、导言跟着CAD运用软件和运用技能的不断翻开，宽广的方案人员对CAD体系的功用恳求也越来越高。

国内大多公司已不再满意于凭仗CAD体系来抵达甩图版的意图。

而是期望能使公司的方案人员从本质上减轻许多简略、重复、烦琐的作业量，使他们能会集精力于那些赋有发明性的高层次立异方案活动中。

因为三维CAD体系具有可视化好、形象直观、方案功率高、以及能为CIMS工程中各运用环节供给无缺的方案、技能、制作信息等优势，使其替代传统的纯二维CAD体系已变成前史翻开的必定。

可是，因为中国如今的制作业根底的现状的制约，国内制作公司运用的全体技能水峻峭公司、人员的习气定势等影响，二维图纸的运用不只不会在短期内悉数消亡，反而还会作为阅历出产、制作的载体长时刻存在，并不断跟着核算机软硬件途径的翻开而飞速跋涉。

二、国内变压器作业CAD运用现状及展望从中国如今国内变压器公司的CAD运用状况来看，如今大多广泛运用根据PC途径的二维CAD体系，如：AutoDesk公司的AutoCAD系列，国内的开目公司的开目CAD、华软的interCAD、高华的GHCAD、凯思的PICAD等。

但也有单个有实力的公司也早开端了具有翻开潜力的三维软件的运用，如沈变公司最早在作业推行的AutoDesk公司的MDT，西变厂前期上马的根据UNIX作业站的纯三维CAD体系Pro/E等高端商品，及近两年在国内运用较广的solidwork、solidedge等中端商品，这些也首要被一些大中型公司所选用，但大多因其报价、体系翻开性、软件本地化特性和用户本质恳求等尽人皆知的绑缚，大都公司并未使其体现应有的作用。

从变压器公司运用的实习需求和经过与国外同行公司如ABB、ALOSTOND 的运用比照及商场剖析来看，往后国内变压器作业CAD的运用散布将翻开为：1.从事纯二维绘图和方案的约占25，这类运用首要以小型变压器公司为主，以习气根柢上是小作坊式的人工识图、手艺制作的出产技能需求。