电力变压器电磁设计(变压器电磁场)

1. 变压器电磁场

高中物理电场,磁场所有公式：

1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量，单位T),1T=1N/Am

2.安培力F=BIL;(注：L⊥B) {B:磁感应强度(T),F:安培力(F),I:电流强度(A),L:导线长度(m)}

3.洛仑兹力f=qVB(注V⊥B);质谱仪{f:洛仑兹力(N)，q:带电粒子电量(C)，V:带电粒子速度(m/s)｝

4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种)：

(1)带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V=V0

(2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,规律如下a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下);

1.[感应电动势的大小计算公式]：

1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝

2)E=BLV垂(切割磁感线运动) {L:有效长度(m)｝

3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势) {Em:感应电动势峰值｝

4)E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割) {ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝

2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}

3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向：由负极流向正极｝

注：(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定，楞次定律应用要点;

(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化;

(3)单位换算：1H=103mH=106μH。

(4)其它相关内容：自感/日光灯。

1.电压瞬时值e=Emsinωt 电流瞬时值i=Imsinωt;(ω=2πf)

2.电动势峰值Em=nBSω=2BLv 电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总

3.正(余)弦式交变电流有效值：E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2

4.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系

U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出

5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失损′=(P/U)2R;

(P损′:输电线上损失的功率，P:输送电能的总功率，U:输送电压，R:输电线电阻);

6.公式1、2、3、4中物理量及单位：ω:角频率(rad/s);t:时间(s);n:线圈匝数;B:磁感强度(T);

S:线圈的面积(m2);U输出)电压(V);I:电流强度(A);P:功率(W)。

拓展资料：

积累是学习物理过程中记忆后的工作。在记忆的基础上，不断搜集来自课本和参考资料上的许多有关物理知识的相关信息，这些信息有的来自一题，有的来自一道题的一个插图，也可能来自一小段阅读材料等等。在搜集整理过程中，要善于将不同知识点分析归类，在整理过程中，找出相同点，也找出不同点，以便于记忆。

积累过程是记忆和遗忘相互斗争的过程，但是要通过反复记忆使知识更全面、更系统，使公式、定理、定律的联系更加紧密，这样才能达到积累的目的，绝不能象狗熊掰棒子式的重复劳动，不加思考地机械记忆，其结果只能使记忆的比遗忘的还多

2. 变压器电磁场仿真的目的

变压器的工作原理：是用电磁感应原理工作的。变压器有两组线圈。初级线圈和次级线圈。次级线圈在初级线圈外边。当初级线圈通上交流电时，变压器铁芯产生交变磁场，次级线圈就产生感应电动势。变压器的线圈的匝数比等于电压比。

例如：初级线圈是500匝，次级线圈是250匝，初级通上220V交流电，次级电压就是110V。变压器能降压也能升压。如果初级线圈比次级线圈圈数少就是升压变压器,可将低电压升为高电压。

作用：①减少线路上的电能损耗。②满足用户用电需要。③改变电压高低的电器设备。

拓展资料

变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时，铁心中便产生交变磁通，交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的，φ也是简谐函数，表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知，原、副线圈中的感应电动势为e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2为原、副线圈的匝数。由图可知U1=-e1，U2=e2(原线圈物理量用下角标1表示，副线圈物理量用下角标2表示)，其复有效值为U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ，令k=N1/N2，称变压器的变比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k，即变压器原、副线圈电压有效值之比，等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。

3. 变压器电磁场仿真软件

Ansoft maxwell是一款电磁仿真软件，现已被ANSYS 公司收购 ，ANSYS也是一家综合的仿真公司， 可以仿真机械，电磁，流体等等，比较容易上手的是ANSYS Workbench 14，OR 15，16。

Ansoft maxwell 现只是ANSYS WORKBENCH 里的一个功能模块，一般需要单独下载，也可单独使用。

4. 变压器电磁场仿真

1、首先，变压器肯定是有辐射的。变压器在运行过程中，除了会产生环境噪声外，确实还会产生电磁辐射。如果这种电磁辐射超过规定的能量限值，就会形成电磁辐射污染。电磁辐射污染能造成许多危害，其中对人体的危害主要是造成人体植物神经功能紊乱，血压、血相失调，甚至损伤眼睛。

2、变压器是个辐射源，与高频变压器相比，工频变压器的辐射还不是很严重的。但是这个电力变压器的功率是非常大的，电磁辐射也是很强的，最好是远离。

3、一般来说，变压器都要做屏蔽，将电磁辐射与外界隔离。这个电力变压器是完全敞开的。一次两次待在这个东西旁边没事的，但是你是长期待在这个东西周围。为了健康和后代着想，最好离它远点

5. 变压器电磁场仿真ansys

综合性能对比：

1、 ansys软件的命令流操作非常方便，对于结构循环优化方面比较有优势，

但目前还只是局限于线性方面，非线性方面功能很差而且基本没有；

2、 abaqus软件则在显式非线性方面有些特色，但隐式非线性方面比不上

adina，且不具备流体的功能；

3、 ADINA软件则在结构非线性及多物理场耦合方面非常出色，是全球非线

性功能最强大的有限元软件之一，而且具有全球最好的流固耦合分析功能。

应用领域：

1、 ansys软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和多物理场

耦合等十分广泛的研究领域。

2、 abaqus则集中于结构力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次

实际问题。其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。

求解器功能：

1、 对于常规的线性问题，两种软件都可以较好的解决，在模型规模限

制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。

2、 Abaqus软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势。其非线性涵盖材

料非线性、几何非线性和状态非线性等多个方面。

6. 变压器电磁场技术研究

10kV高压线没有电磁辐射，只有电磁干扰，在电线附近有杂散电磁场，离开一定距离就基本消失了。只有高频交流电才有电磁辐射。按国家规范，10kV民用供电变压器的安全距离为1.5米。举例：广播电台的发射台。但10kV交流电由电磁场干扰，按照环保要求，10kV距居住区的安全距离为2.5m，电力部门一般执行2.9m。

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