目前,在電壓互感器設計中,雖有人進行過可靠性設計利優(yōu)化設計方面的研究,但采用的方法仍為傳統(tǒng)方法.本文采用現(xiàn)代設計方法,它將有限元分析、可靠性設計技術利優(yōu)化設計技術有機的結合起來,因此采用現(xiàn)代設計方法得到的方案比利用傳統(tǒng)設計方法設計出的方案更加經(jīng)濟合理.首先,本文簡單介紹了電壓互感器的原理,描述了電壓互感器的分類、基本參數(shù)和誤差分析.第二,本文研究了電磁場有限元分析原理,介紹了麥克斯韋方程和電磁場微分方程.本文采用大型通用有限元分析軟件ANSYS對電壓互感器進行二維電磁場有限元分析,對電壓互感器建立了有限元數(shù)學模型和網(wǎng)格剖分,對有限元模型加載了邊界條件并進行了求解.研究了二維磁場分析單元PLANE53單元利電路模擬單元CIRCU124單元的特點及使用方法.第三,對電壓互感器的瓷套部分進行了可靠性設計.瓷套所受的彎曲負荷應力很多,主要包括:風力負荷產(chǎn)生的彎曲應力,地震負荷產(chǎn)生的彎曲應力,產(chǎn)品運輸中傾斜產(chǎn)生的彎曲應力.本文研究了瓷套的應力分布的確定方法,將多種應力疊加在一起,推出了應力分布參數(shù)的計算公式.瓷套的應力、強度利各設計變量均可認為服從正態(tài)分布,在設計時作為正態(tài)分布變量處理.本文應用應力-強度干涉理論,對電壓互感器瓷套的可靠性設計方法進行了研究.第四,研究了ANSYS軟件的優(yōu)化設計模塊,研究了采用ANSYS軟件進行優(yōu)化設計的步驟和優(yōu)化工具及方法.利用ANSYS軟件的參數(shù)化設計語言與其OPT模塊,實現(xiàn)了有限元數(shù)值計算與優(yōu)化設計的有機結合.并以額定一次電壓35KV,額定二次電壓100V,額定頻率50HZ的電壓互感器為例,進行了有限元分析計算利優(yōu)化設計.根據(jù)電壓互感器產(chǎn)品設計的實際情況,確定設計變量為繞組導線規(guī)格和鐵心結構尺寸.優(yōu)化循環(huán)結束以后,可以選擇列出所有參數(shù)的數(shù)值,也可以只列出優(yōu)化變量,可以用圖顯示指定的參數(shù)隨序列號的變化情況,通過多方案的比較,得到最優(yōu)方案.將現(xiàn)代設計方法應用于生產(chǎn)廠家,可節(jié)省研究開支,大大縮短開發(fā)周期,減少計算誤差,減少試驗費用,降低成本,提高產(chǎn)品的可靠性,因此本項目的研究具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益.
標簽：
電壓互感器
設計方法
上傳時間：
2013-06-10
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