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电力变压器电磁场分析与验证

程志光  
【摘要】: 内 容 提 要 本文以大型电力变压器为工程背景,根据解决变压器杂散损耗课题的需要,系 统地进行了多子域、多连通域三维电磁场问题的分析与检证。目的在于建立面向工 程的综合分析系统。有效地解决大型工程涡流问题。 面向解决大规模工程电磁场问题,针对大型电力变压器涡流问题的复杂性,把 求解场域分成若干子域,在不同子域中选取不同的分析方法,为此本文提出并实现 了基于和两种动态位组的组合分析方法,使被组合的各种方法的固有 优势互补,简化数值实现的处理过程,有效地降低大型涡流问题的计算代价。 为严格考察组合软件的涡流解,本文提出并实现了不同位组间的子域对偶数值 分析与试验,即在完全对等的两个单连通、高导磁导体区,处于相同外施条件下, 分别采用和位组,检验两个导体区内的涡流分布。基于所进行 的对偶数值分析与试验,发现在导体的边界处出现的振荡等奇异现象, 并分析了产生奇异现象的原因。 本文详细研究了的系数阵的性态,高磁导率边界的交界面连续 性条件弱满足等问题,提出并验证了引入加罚因子用以消除振荡的必要性,指出了 加罚因子在强化零散度条件中的关键作用,研究了加罚因子的选取及其与磁导率的 关系。 提出并建立了以变压器杂散损耗为工程背景的基准模型,用本文研制的 等软件进行了三维涡流分析,解决了微涡流信号和超低功率 因数损耗测量的关键技术,研制了计算机辅助测量系统,该模型被国际TEAM指导 委员会批准为TEAM workshop第21基准问题。 本文对三维涡流分析的数值近似性,包括采用库伦规范条件非零“数值”散度 的分布及其对涡流解的精度的影响,离散化交界面条件实现等问题进行了研究,指 出当采用低阶元时,交界面连续条件实际上是在交界“夹层”中实现,并提出了改 进交界面处理的措施。 为避开对激励源结构的三维网格模拟,本文研究了方法,严格 考核和的精度,细化高磁导率边界附近的网格,Galerkin处理中保持B_n, H_t的总场量连续性条件,而没有采取旨在提高的计算精度使法向不连续的 处理,经试验验证所得的计算结果与实测值相当吻合。 基于对解三维瞬态涡流的法的研究,本文发现E_n=O条件不仅是解的 唯一性所必须,而且对瞬态涡流波形有显著影响。 基于对和两位 组组合等方法的系统研究,给出了标准的Galerkin余量形式。开发了涡流软件模块 化、标准化处理技术; 本文基于对多台变压器电磁场计算和产品性能分析,解决了传统设计计算中所 无法处理的问题,改进产品设计,保证产品运行可靠性。并通过工程试验验证。


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