基于ANSYS的漏電感干式變壓器仿真計算

漏電感干式變壓器作為一種特殊的干式變壓器，不僅可以變換電壓；同時，由于漏電感的存在，還可以穩定電壓，因為一次電壓變化時產生的磁通并沒有完全鎖在鐵芯中形成主磁通，而是有一部分分布在線圈和空氣之間。當一次電壓變化時，二次的感應電動勢不會像理想的干式變壓器那樣變化劇烈，會起到穩壓的作用。

由于漏電感分布在線圈和空氣中，傳統的分析方法采用路徑分析法，無法計算出漏電感的準確分布位置和強度，只能通過長期的經驗來判斷。另一方面，傳統的計算方法只能得到宏觀特性，而不能得到干式變壓器的精細內部結構。此外，鐵芯的材料一般都是非線性的，使得計算更加困難。只能用線性B-H曲線代替解，計算不準確。想要獲得干式變壓器的準確數據，必須依靠數值計算和計算機技術。

ANSYS是基于有限元方法的計算軟件，可以用來分析電磁場中的許多問題。充分利用各種計算方法的優勢，開發出適合不同情況的電磁分析模塊。Emag模塊主要用于低頻電磁分析。其主要特點是非線性磁場分析和場路耦合分析，對計算非線性材料特別是磁性材料非常有用，磁性材料主要用于電擊、干式變壓器、電磁開關和感應加熱。

1干式變壓器和漏磁場的基本原理

如圖1所示，U1是初級線圈電壓，N1是初級線圈匝數，U2是次級線圈電壓，N2是次級線圈匝數。當對初級線圈施加一定電壓時，根據電磁感應定律，在次級線圈上會獲得感應電動勢。干式變壓器沒有電阻、漏磁和鐵損，是一種理想的干式變壓器，初級線圈與次級線圈的匝數比等于原始電壓與次級電壓的比值，如圖1和圖2所示。

如圖2所示，如果在初級線圈兩端施加正弦交流電壓U1，交流電流I1將通過初級線圈，從而在鐵芯中激發交流磁通量。為了分析問題，將總磁通分為兩個等效部分，一部分沿鐵芯閉合，同時與一、二次線圈相交，稱為互感磁通或主磁通，另一部分主要沿非鐵磁材料(如空氣)閉合，只與一次線相交，稱為一次線圈漏磁通， 其被表示為1，而僅與次級線圈相交的另一部分被稱為次級線圈漏磁通，其被表示為2。 主磁通占總磁通的大部分，而漏磁通只占一小部分(0.1% ~ 0.2%)。

如果僅僅依靠空氣和線圈之間的漏電感，是不能滿足有漏電感的干式變壓器穩壓要求的。因此，在一次線圈和二次線圈之間人為增加一個漏磁沖頭，引導部分磁場通過這里，從而形成高漏磁。

1來源：電子發燒友