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专利号: 2022101070256
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-01-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.考虑绞合结构和节距的非完全绞合利兹线损耗计算方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:将利兹线等间距分段处理,针对各段二维截面进行有限元模拟,提取各段阻抗矩阵并相加;

步骤2:建立完整绞合节距内利兹线的电压U、电流I和阻抗Z三者之间的系统方程U=ZI,求解电流矩阵I;

步骤3:基于电流向量,计算集肤效应损耗、内部邻近效应损耗;

步骤4:针对利兹线二维模型,采用静磁场分析方法提取外部磁场强度步骤5:将集肤效应损耗、内部邻近效应损耗和外部邻近效应损耗求和,得到利兹线涡流损耗和频变电阻;

所述步骤1,具体如下:

在一个完整绞合节距内,将不同绞合方式多股绞利兹线的单股漆包线等效为细导体,沿着导体线段的方向进行等间隔分段处理;分段后两个节点之间构成电感元胞,这样单股漆包线就被划分成利兹线导体系统中多存在曲线结构的导体,每个电感元胞长度较短,将分段后的单个电感元胞等效为直线结构,分段等效出的各段二维截面图,对各段二维截面施加均匀的电流密度进行有限元模拟,提取各段阻抗矩阵并相加,能够得到利兹线完整绞合结构内的阻抗矩阵;

上式中,Z表示一个完整绞合结构内利兹线的阻抗矩阵;

Z

式中:

所述步骤2中,单个节距内利兹线的矩阵方程表示为:式中:

且可以满足

I为流过各股漆包线的电流构成的电流向量,所有股线的电流之和等于流过利兹线的总电流第

式中:

式中:

所述步骤3中,采用单股漆包线的集肤效应因子表达式和股线电流向量,计算利兹线的集肤效应损耗式中:

式中:Re{•}表示函数实部;I在低频或完全绞合条件下,利兹线各股线的电流近似相同,内部磁场强度的表达式式中:

由于单股漆包线直径较小,能够认为内部磁场强度式中:

式中:Re{•}表示函数实部;I当利兹线呈现不完全绞合结构时,股线电流分布不均匀,针对此情况,结合股线电流向量,借助有限元法计算集肤效应和内部邻近效应对应的利兹线涡流损耗式中:

所述步骤4中,对于第

式中:

如果变压器绕组排列方式为非层状排列或绕组紧密缠绕时,能够通过静磁场有限元法获得外部磁场强度;

根据静磁场分析方法,对施加电流激励后的利兹线二维模型进行有限元模拟,提取利兹线轴线方向的导线中心磁场强度的平方值,采用中心磁场强度平方值的平均值计算利兹线的外部邻近效应损耗,表达式如下:式中:

所述步骤5中,利兹线涡流损耗式中:

利兹线频变电阻

式中:

利兹线交流电阻系数

式中:

2.根据权利要求1所述考虑绞合结构和节距的非完全绞合利兹线损耗计算方法,其特征在于:所述步骤4中,将单根圆形利兹线等效为圆形实心导体,由于变压器模型结构对称,铁心窗口内的利兹线能够用二维模型等效。