Багатофункціональні керамікоподобние покриття на метали вентильної групи (Al, Mg, Ta, Ti, Zr, Be) методами МДО (мікродуговим оксидування) та ТЕХО (термоелектрохімічних оксидування) забезпечують хорошу електричну ізоляцію провідників для обмоток трансформаторів, дроселів, електричних машин. Термостійкість покриття до 2000 оС дозволяє розробляти апарати з високими густиною струмів в робочих обмотках, що забезпечує можливість тривалої роботи пристроїв зі значними перевантаженнями, стійкості до к.з., в той же час маса вироби виявляється менше у порівнянні з аналогами.
Для моделювання було запропоновано магнітна система сухого алюмінієвого трансформатора з керамічної ізоляцією обмотувальних проводів для контактного зварювання. З метою верифікації отриманих в експерименті результатів і уточнення передбачуваних параметрів при оптимізації трансформатора була проведена серія розрахунків в середовищі моделювання ANSYS.
Основними завданнями чисельного експерименту були:
- Підготувати віртуальну модель трансформатора для проведення віртуальних експериментів, перевірки випадку роботи трансформатора зі зміненою топологією вторинної обмотки.
- Повторити натурний експеримент, провести досвід роботи трансформатора на мінімальне навантаження для визначення максимально-можливого струму вторинної обмотки.
- Визначити розподіл магнітного поля і струмів у вторинній обмотці в залежності від кількості паралельних витків при щільності струму i в первинній обмотці 10, 20, 30 А / мм2 з метою знаходження максимально можливого струму у вторинній обмотці.
Завдання ускладнювалося необхідністю використання специфічної шихтовки сталевого пакет для забезпечення анизотропного поведінки магнітного поля в стрічковому типі муздрамтеатру.
Моделювання магнітного поля в ANSYS Maxwell
- З метою зниження розмірності гратчастої моделі магнітної системи використовувалася ¼ симетрична її частина.
- Первинна обмотка моделюється як котушка з зосередженими параметрами.
- Котушкові групи, об'єднані в паралельні гілки, включені за допомогою редактора схем з вимірювальним обладнанням для визначення струму короткого замикання і падіння напруги на обмотці.
- Нестаціонарний магнітний розрахунок дозволив визначити значення струмів в кожному елементарному провіднику паралельних гілок вторинної обмотки. На цьому етапі було важливо врахувати ефект витіснення струму в масивних провідниках і перерозподіл струму між паралельними гілками обмотки через істотні полів розсіювання, що значно позначається на величині загальних втрат.
- Для досвіду роботи трансформатора на мінімальне навантаження визначені значення падіння напруги і максимального струму вторинної обмотки.
Магнітна індукція. Насичення муздрамтеатру.
Перерозподіл щільності струму у вторинній обмотці.
висновок:
Підготовлена чисельна модель була перевірена шляхом порівняння результатів моделювання з натурним експериментом, по електричним величинам вторинної обмотки відмінності склали не більше 5%. Гарне узгодження результатів вказує на правильність використаних методик моделювання для такого класу задач.
Віртуальна модель в подальшому була використана для перевірки випадку роботи трансформатора зі зміненою топологією вторинної обмотки.
