基于ANSYS的松耦合变压器三维仿真研究

实体建模

松耦合变压器材料为锰锌铁氧体，结构为上下罐状磁环，按照磁环实际尺寸可建立三维模型。应用ANSYS10.0的Emag模块对变压器进行三维场路耦合仿真分析，变压器物理模型如图1所示。分析过程如下：



图1 变压器实物图

根据图1所示变压器物理模型进行实体建模，通过命令流或GUI方法对模型进行自上而下的建模，三维模型如图2所示。

图2ANSYS三维模型

然后进行网格划分，同样也可以采用GUI和命令流两种操作，网格划分有多种划分方式，在这里主要采用了三维自由网格划分。

建立电路模型

建立独立电压源，电压设置为正弦电压源。并设置电压源的幅度、频率、相位等参数。

建立绞线圈的电路模型，对其实常数和单元类型等参数进行设置。

对线圈内阻进行电路模型设置，电阻的大小由万用表测得。

次级线圈加负载R3工作。全部模型建立完毕如图3所示。

进行瞬态分析求解

耦合绞线圈所有节点的CURR自由度，施加边界条件。

如果加载的电压15V，频率10kHz，磁环中间气隙1mm，负载100Ω，在一个正弦周期内用16个载荷步，则每个载荷步的时间间隔为6.25e-6s。每个载荷步又分为5个子步来实现。在本文中施加20个载荷步后进行求解。

后台处理，结果观察

3-D矢量分析得不到通量线(磁力线)，但可利用磁通密度矢量显示来观察通量路径。使用Post1通用后台处理器观察最后载荷步结果磁感应强度B矢量图，如图4所示。

图3 场路耦合有限元模型

图4 磁感应强度矢量图