带有高频谐波的电抗器磁场和热场分析郑婷婷0卷第4期第3015年12月2青岛大学学报(工程技术版)JOURNALOFUNIVERSITY(ET)INGDA0QVo1.30No.4Dec.2015()；：/：10069798201504007305DOI10.13306.10069798.2015.04.013---------J带有高频谐波的电抗器磁场和热场分析郑婷婷，王冬青()青岛大学自动化工程学院，山东青岛266071摘要：针对通入正弦电流的三相铁心电抗器绕组实际使用中出现高频谐波干扰的情况，本文基于A对电抗器铁心的电磁场和温度场进行研宄。利用Anss软件，nss有限元软yy件，建立了电抗器铁心、线圈和空气的实体模型，并编写命令流程序，通过仿真得到铁心磁同时进行磁热耦合分析，将磁场分析屮产生的涡流损耗作为热载荷导入热场分析场分布，单元，施加绕组生热率，给出电抗器正常工作状态下铁心温度分布。仿真结果表明，电抗磁感应强度最大值为2主耍分布在U相铁心柱与铁心轭连接处；最器铁心中，.70827T,小值为0主要分布在W相铁心最外层拐角处，而且电抗器铁心柱中间温度.034115T,高，两边温度低，基本符合设计要求。该研宄为三相铁心电抗器结构和工艺设计提供了理论依据。;铁心电抗器；高频谐波电流；磁一热稱合关键词：Anssy屮图分类号：T77文献标识码：A]12—。在电抗器的设具有补偿无功功率、抑制涌流和平波等功能[电抗器广泛应用于电力供配电系统中，计过程中，了解电抗器铁心的磁场分布和温度分布非常重要，通过仿真数据可以指引设计方向，减少误差，提]34—。目前，对于电抗器铁心中磁场和热场的研究大多停留在绕组中通入正弦电流或者直流的情高工作效率[]567]—，况[很少有对于正弦电流中存在高频谐波电流情况下的研究。王海涛等人[应用A对nss有限元软件，y干式铁心电抗器夹件部分在正弦交流激励下的三维电磁场和损耗进行了研宄，给出了涡流及损耗的分布；赵8:俊峰等人[利用A对磁饱和式可控电抗器在2nss软件，20V,600VA情况下铁心内部磁场和空载损耗进y9］余波等人［采用A对三相串联铁心电抗器在正弦交流激励下的三维电磁场进行仿真行了研宄；nSS软件，y分析，并对三相铁心电抗器的每相电感量进行了计算。由于电抗器绕组屮通入正弦电流在带有高频谐波的情况下，对铁心磁场的分布研究具有重要意义。因此，本文基于A建立了一种三相铁心电nss有限元软件,抗器铁心、线圈和空气的实体模型，对电抗器铁心进行电磁场和温度场的分析，研宄磁场和温度在电抗器铁心上的分布特点。该研宄为电抗器电磁参数和散热结构的设计提供了理论依据。Inss分析电抗器铁心磁场的Ay1.1建立模型以某一实际三相串联铁心电抗器为例进行研宄。为简化模型计算，可以忽略空间电荷和位移电流的影响；忽略绕组部分的涡流；假设铁心柱和铁心轭均为一整个铁块，且磁导率是线性的。在上述模型假设的情况下，本文采用三维瞬态电磁场分析方法对模型进行分析，采用S0LID236实体单元对电抗器铁心、线圈和空气建立二分之一实体模型。在电抗器实体模型建立过程中，由于导线围绕铁心所以拐角处要在柱坐标系下建立四分之一圆柱形绕组，其他部位实体模型的建立均在直角华绕制成跑道形,;修回日期：收稿日期：2015061920150910--）基金项冃：国家自然科学基金资助项冃（61104001,作者简介：郑婷婷（女，山东聊城人，硕士研究生，主要研究方向为复杂系统建模与控制。1991一），:通讯作者：王冬青（女，博士，教授，主要研究方向为复杂系统建模与控制、电力电子技术。E1964maildwan64@163.com—）qg74青岛大学学报（工程技术版）第30卷采用磁矢势标系下完成。3个铁心柱从左向右依次定义为U相、V相和W相。电抗器铁心作为导电区域，绕组和空气作为非导电区域，采用磁矢势AAZ和时间积分电势V0LT自由度；Z自由度。电抗器实体模型如图1所示1.2划分网格对宥限元分析是在单元基础上进行，首先要把实体单元划分成有效节点和单元。本模型采用自由网格划分方式，在实体上自动生成四面体网格。在有限元网格划分过程中，利用线划分命令人工设置网格的大小和疏密，经过有限元剖分后的电抗器实体模型如图2所示图1电抗器实体模型图2有限元剖分后的电抗器实体模型1.3绕组电流密度的加载和施加边界条件流入三相铁心电抗器U、V、w三相绕组...