基于ANSYS的漏电感干式变压器仿真计算

漏电感干式变压器作为一种特殊的干式变压器，不仅可以变换电压；同时，由于漏电感的存在，还可以稳定电压，因为一次电压变化时产生的磁通并没有完全锁在铁芯中形成主磁通，而是有一部分分布在线圈和空气之间。当一次电压变化时，二次的感应电动势不会像理想的干式变压器那样变化剧烈，会起到稳压的作用。

由于漏电感分布在线圈和空气中，传统的分析方法采用路径分析法，无法计算出漏电感的准确分布位置和强度，只能通过长期的经验来判断。另一方面，传统的计算方法只能得到宏观特性，而不能得到干式变压器的精细内部结构。此外，铁芯的材料一般都是非线性的，使得计算更加困难。只能用线性B-H曲线代替解，计算不准确。想要获得干式变压器的准确数据，必须依靠数值计算和计算机技术。

ANSYS是基于有限元方法的计算软件，可以用来分析电磁场中的许多问题。充分利用各种计算方法的优势，开发出适合不同情况的电磁分析模块。Emag模块主要用于低频电磁分析。其主要特点是非线性磁场分析和场路耦合分析，对计算非线性材料特别是磁性材料非常有用，磁性材料主要用于电击、干式变压器、电磁开关和感应加热。

1干式变压器和漏磁场的基本原理

如图1所示，U1是初级线圈电压，N1是初级线圈匝数，U2是次级线圈电压，N2是次级线圈匝数。当对初级线圈施加一定电压时，根据电磁感应定律，在次级线圈上会获得感应电动势。干式变压器没有电阻、漏磁和铁损，是一种理想的干式变压器，初级线圈与次级线圈的匝数比等于原始电压与次级电压的比值，如图1和图2所示。

如图2所示，如果在初级线圈两端施加正弦交流电压U1，交流电流I1将通过初级线圈，从而在铁芯中激发交流磁通量。为了分析问题，将总磁通分为两个等效部分，一部分沿铁芯闭合，同时与一、二次线圈相交，称为互感磁通或主磁通，另一部分主要沿非铁磁材料(如空气)闭合，只与一次线相交，称为一次线圈漏磁通， 其被表示为1，而仅与次级线圈相交的另一部分被称为次级线圈漏磁通，其被表示为2。 主磁通占总磁通的大部分，而漏磁通只占一小部分(0.1% ~ 0.2%)。

如果仅仅依靠空气和线圈之间的漏电感，是不能满足有漏电感的干式变压器稳压要求的。因此，在一次线圈和二次线圈之间人为增加一个漏磁冲头，引导部分磁场通过这里，从而形成高漏磁。

1来源：电子发烧友