变压器三维仿真软件的原理与用途
用EWB仿真软件实现变压器比的测定和阻抗匹配变换
实验12 用EWB 仿真软件实现变压器比的测定和阻抗匹配变换一、 实验目的1、熟悉EWB 软件的使用。
2、掌握测定变压器变压比的试验方法。
3、理解实现变压器阻抗匹配变换的原理和方法。
二、 实验原理1、变压器变压比的测定实验图7-1-1直接简单的方法电路如图实验图7-1-1所示，可根据变压器的工作原理来计算变压比K1122U N K N U ==2、阻抗变换负载电阻R 接在变压器副边，而实验图7-1-2中的变压器和电阻可以用R ˊ来代替。
所谓的等效，就是输入电路的电压、电流和功率不变。
就是说，直接界在电源上的电阻R ˊ和界在变压器副边的负载阻值R 是等效的。
两者的关系可通过下面计算出。
实验图7-1-2实验图7-1-3因1122N U N U =1221N I N I = 所以可得出 1221212212221()N U U N N UN I N I I N == 由实验图7-1-2和实验图7-1-3知11U R I =,22UR I '= 带入则得212()N R R N '= 匝数比不同，负载电阻阻值R 折算到原边得等效电阻阻值R ˊ也不同。
我们可以采用不同得匝数比，把负载阻抗模变换为所需的、比较合适的数值。
这种做法通常成为阻抗匹配。
三、 实验内容及步骤1、按实验图7-1-1在EWB5.0软件中连接好试验电路。
按照实验表7-1-1给出的电源参数调节，将电压表数值记录在表中。
并分别计算出变压器的变压比。
实验表7-1-1电 源 110V 50Hz 220V 50Hz 380V 50HzU 1 U 2电源参数调节，将电压表和电流表的数值记录在表中。
计算出电阻R 的值。
实验表7-1-2电 源 U 1 I 1 U 2 I 2 110V 50Hz 220V 50Hz 380V 50Hz3、按实验图7-1-3在EWB5.0软件中连接好试验电路。
按照实验表7-1-2给出的电源参数调节，调节接入的电阻R ˊ阻值使与实验表7-1-2测出相应的U 1和 I 1相同，将电压表和电流表的数值记录在表中。
protues在电路设计中的应用-变压器设计
Proteus在电路设计中的应用
一、题目来源
学校提供
二、研究目的和意义
三、阅读的主要参考文献及资料名称
（1）
（2）杨增汪、陈斯《
（3）周润景、张丽娜《基于Proteus的电路及单片机系统设计与仿真》北京航空航天大学出版社，2006
（4）金波.《电路分析实验教程》.西安电子科技大学出版社
四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向
Proteus 作为一款电路仿真软件,为现代电子技术的飞速发展提供了强大的推动力。二者的结合以基本的电路理论为基础,将系统仿真的思想和方法贯穿于电子系统的设计、开发、验证、测试过程之中,已经产生了大量的应用成果。由于集成电路制造技术的日新月异，新器件、新电路不断涌现，加之科技进步日新月异，传统的实验室已无法满足科研人员、学生、工程技术人员的要求。随着计算机技术的飞速发展，电路的分析与设计方法发生了重大的变革，虚拟实验广泛得到应用，proteus等优秀的电子设计自动化软件的出现，大大的提高了电路设计的效率。
2 工作原理
当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁芯穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。 如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作用，使铁芯中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持铁芯里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。
ANSYS10.0软件在松耦合变压器中的三维仿真分析过程介绍
ANSYS10.0 软件在松耦合变压器中的三维仿真分析
过程介绍
当今变压器领域已经发展到很成熟的阶段，轻量、高效、高密度是当今变压器发展目标。
在变压器产品研发中，利用有限元仿真软件，可以方便地改变变压器的结构参数，观察这些参数对变压器的影响。
ANSYS 是世界上着名的大型通用有限元分析软件，也是中国用户最多、应用最广泛的有限元分析软件，它融结构、热、流体、电磁、声学等专业的分析于一体，可广泛应用于机械制造、石油化工、轻工、造船、航天航空、汽车交通、电子、土木工程、水利、铁道等各种工业建设和科学研究。
引言
作为旋转导向智能钻井系统核心部件的可控偏心器，其原理是利用电机泵产生推动翼肋伸缩的动力，当采用电机泵动力时，电机泵的能量来源于井下涡轮发电机。
由于可控偏心器的机械结构决定了电机泵要安装在不旋转套上，而发电机要安装在旋转的主轴上，这样就涉及到旋转和不旋转之间的能量传输问题。
以前一直采用的是接触式滑环能量传输方式，由于接触式滑环存在安装不方便、旋转时易磨损、易受到井下钻井液、水的腐蚀以及泥浆的影响等缺陷，迫切需要一种新的非接触式能量传输方式松耦合电能传输技术。
作为松耦合电能传输技术的核心部分松耦合变压器，对它的研究则显得尤为重要。
三维数字化设计技术在变电站中的应用
三维数字化设计技术在变电站中的应用摘要：智能电网是电网技术发展的大势所趋，智能电网的70%基础数据来自于设计，随着智能电网的大力捅进，必定引起设计手段的一次革命，三维设计以其先进的设计理念、强大的数据库功能，契合了智能电网的发展需求，必将成为大势所趋。
本文结合工程实例，从设备的建模到各层电气设备的布置对三维设计进行了介绍，阐述了三维设计在电气布置中的应用，。
关键词：建模专业接口-本文以三维设计软件为平台，结合设计工程案例，阐述了三维设计在变电站电气布置中的应用，实现了设计阶段的可视化，有利于各专业间的相互配合。
一、建模在进行变电站布置之前，需要对电气设备进行三维建模处理，该模型应能准确表达对象的关键尺寸信息、主要属性信息，具有可识别性。
建模的主要过程是通过利用三维软件平台提供的不同几何类型的图形进行组合，如变压器包括本体、套管、油枕、油管、散热器、接线端子板、操作箱、底座等组件，对变压器的建模宜将变压器拆分为多个组件，针对每个组件分别建模，再通过拼接完成整体的变压器建模。
本体模型可采用长方体或长方体组合表示，油枕可采用圆柱体表示，套管可以不同直径的圆柱组合表示，接线端子板可用长方体或圆柱体表示。
其建模的关键部位包括：套管接线端子的位置，接线端子板的方向及角度，本体的外轮廓，油枕尺寸的定位[3]。
图1所示为变压器三维模型图。
图1.变压器三维模型图其它电气设备如GIS、开关柜等设备建模思路与主变压器一致，其关键点在于能准确反映电气设备的外形信息，以达到对电气设备的可视化操作。
二、布置设计布置上应满足各种过电压条件下的安全净距要求，满足巡视、运行的安全要求。
满足大件设备的运输，以及电气设备与暖通设备的带电距离要求。
地下站按的电气设备的功能宜集中布置、合理分区，同时预留好变压器、GIS等大件设备的吊装孔和运输通道。
以110千伏变电站设计为例，在设计时，可先进行各层的轴网绘制，先不用考虑土建专业的墙体、柱体结构。
Bentley 软件在变电站三维数字化设计方面的应用与探讨
Bentley软件在变电站三维数字化设计方面的应用与探讨三维数字化设计是未来变电工程设计的趋势，通过精细化协同工作，能够大幅提高设计质量和效率。
通过工程应用中的实际经验，总结了三维精细化设计的特点。
同时，Bentley软件在变电站三维数字化设计中具备特有的优势，随着三维模型的积累以及软件的不断改进，将会引领未来变电工程设计、建造和管理等全寿命周期的数字化革命。
关键词：Bentley软件；变电工程；三维数字化；协同设计；应用Discussion on the Application of Bentley Software in Substation 3DNumerical DesignRAN Rui-jiangState Nuclear Electric Power Planning Design & Research Institute，Beijing100095，China）Abstract：3D Numerical Design is the trend of the future substation design. Through elaborate and coordinated work, the quality and efficiency of design has been greatly improved. With the practical engineering experience, the characteristics of the 3D Numerical Design are summarized. Besides, the Bentley software has special advantages in the 3D Numerical Design. With the accumulation of 3D models and improvement of the Bentley software, it will definitely guide the 3D Numerical revolution of design, construction and management in the substation whole-life cycle span. Key words：Bentley software; substation engineer; 3D Numerical; coordinated design; application引言目前，变电工程的设计普遍采用的是二维设计手段，是依赖设计者的空间想象力和制图技能完成空间设计的，对工程总体空间布置的经济技术比较和优化缺乏控制，很难适应坚强智能电网的要求[1]。
浅议变电站三维设计的软件应用
浅议变电站三维设计的软件应用Bentley提供的设计工具涵盖从发电厂设计到把电输送入户的整个过程。
由Bentley Substation能够提供很好的三维设计工具，结合Bentley Project Wise协同设计平台，设计师可以高效、合理、精确地进行变电站的设计，还能在三维仿真模拟环境中审查变电站建造过程是否合理。
由Bentley 三维设计平台产生的电网基础设施数据，可以为基础设施的全生命周期管理提供依据。
这些数据可以提交给业主和相关的运维机构。
业主可以据此实现基础设施与智能电网的对接，而运维机构可以据此进行更加有的放矢的运维工作。
以前电力设计院给业主交付的往往只是变电站的图纸，这些可能不具备任何属性。
如果要找到相关的设计数据，业主就要请设计院翻看很多资料后才能找到。
电力设计院利用三维智能设计平台，设计工程师能够从基础设施的设计源头去建造数字化的智能变电站或其他相关基础设施。
1 三维设计和数字化设计优势分析（1）可以做到精细化设计，方便地进行三维空间的安全距离校验和材料统计，避免碰撞。
（2）可适应专业间协同设计，各专业通过一个设计平台进行设计，提高了不同专业配合的效率，避免接口过程带来的错误。
（3）数字化移交，集方案、数据于一体的三维变电站模型可以为业主提供真实的展示效果，形成完整的变电站数字化平台，实现变电站的全寿命周期管理，为工程的后期维护和改造提供方便，为设计服务的延伸增值提供可能。
2 三维设计软件介绍（1）Bentley公司针对电力行业的设计工作拥有一套完整的解决方案。
其三维设计平台Microstation是Bentley公司面向全球基础设施设计、建造和运营的旗舰产品，采用基于Parasolid的三维模型技术和Microsoft DirectX 3D游戏级的图形驱动技术，具备高质量的动画漫游、施工进度模拟等仿真功能。
（2）Bentley Substation是专门针对变电站的设计工具，具有专业成熟的智能辅助设计功能，能保证在整个项目设计过程中设计数据的共享及继承，从而实现三维数字化协同设计，设计数据可以传递到施工、采购、运维等各阶段，是覆盖工程项目各个阶段的软件系统。
hfss 变压器动态电容
hfss 变压器动态电容变压器是电能传输和转换的重要设备，其主要作用是将电能从一个电路传输到另一个电路，并改变电压和电流的大小。
在变压器的设计和分析中，动态电容是一个关键参数，它影响了变压器的性能和稳定性。
在本文中，我们将深入探讨H F S S（H i g h F r e q u e n c y S t r u c t u r e S i m u l a t o r）软件中的变压器动态电容。
首先，我们来了解一下H F S S软件。
H F S S是一款由美国A N S Y S公司开发的3D电磁仿真软件，广泛应用于各种电磁场问题的仿真分析。
它的主要特点是能够模拟高频电磁场，并提供准确的仿真结果和优化设计。
在变压器设计中，H F S S可以帮助我们分析变压器的电磁特性，包括动态电容。
动态电容是指变压器在工作过程中，由于电压和电流的变化而产生的电容变化。
它通常用来描述变压器的电容变化速率和响应特性。
变压器的动态电容主要由变压器线圈和磁芯的几何结构、材料特性和工作频率等因素决定。
在H F S S中，我们可以通过对变压器进行仿真来计算和优化动态电容。
在使用H F S S进行变压器动态电容分析时，我们需要按照以下步骤进行操作：第一步，建立变压器模型。
在H F S S中，我们可以使用3D几何模型构建变压器的线圈、磁芯和绝缘层等部分。
通过几何模型，H F S S可以准确地计算出变压器的电磁场分布和动态电容。
第二步，设置材料特性和工作频率。
在HF S S 中，我们可以选择合适的材料特性，包括导体的电导率、绝缘材料的介电常数等。
此外，还需要设置变压器的工作频率，以确保仿真结果的准确性。
第三步，设置边界条件和激励信号。
在HF S S 中，我们可以设置适当的边界条件和激励信号，以模拟真实的工作环境。
边界条件可以是自由空间边界、导体壳体边界等，激励信号可以是电压源或电流源等。
第四步，运行仿真并分析结果。
在H F S S中，我们可以通过点击"运行"按钮来开始仿真。
基于虚拟现实的变压器教学仿真
Unity3D 引擎，搭建了变压器教学仿真系统，通过虚拟现实设备实现了变电站设备 3D 交互等功能，学员可以根据知识水
平进行学习，弥补了电力系统教学只采用单一的文字或简单挂图等缺点，在保障学员安全的基础上，让学员能够对变压
器进行操作。经测试，该系统是经济有效的工具，既能提高教学水平,又能减少投入教学的时间和金钱，达到了预期的
0 引言
电力是现代社会的一个关键因素，支持文化和工 业发展。缺电会对经济和社会产生重大影响。随着电 网的越来越大，电力系统越来复杂，对电力系统操作人 员的要求也越来越高；为了确保持续供电，变电站必须 高效的运行，变电站的维护涉及高风险，带电线路的 维护具有极大地危险性，为了保障人员安全和降低对 设备的损害，拥有训练有素并且技术较高的工作人员 非常重要，这就对电力系统的教学提出了较高的挑战， 传统的电力系统教学主要是课堂教学为主，通过一些 手册、图片以及短视频等来学习，内容枯燥乏味，学员 学 习 兴 趣 低 下 、理 解 困 难 ，教 学 效 果 不 理 想 [1]；利 用 Quest3D 实现变电站仿真，利用该软件实现变电站一些
（School of Electrical Engineering And Automation, Henan Polytechnic University, Jiaozuo, Henan 454003, China）
Abstract：The existing physical teaching of power system involves the risk of danger. Using 220 kV transformer as the simulation object，modeling by using 3DMAX software, the Unity3D engine is adopted to build the transformer. The teaching simulation system realizes the functions of 3D interaction of substation equipment through virtual reality equipment. Students can learn according to the knowledge level, which makes up for the shortcomings of power system teaching using only a single text or simple wall chart. On the basis of ensuring the safety of trainees, the trainee is able to operate the transformer. After testing, the system is a cost-effective tool that not only improves the teaching level, but also reduces the time and money spent on teaching and achieves the desired teaching results. Key words：power system；simulation teaching；interaction；transformer
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论变压器三维仿真软件的原理与用途
【摘要】为了使变压器运行时的状态能更直观，清晰地展现在用户眼前，变压器三维仿真软件模拟进行了变压器空载、负载、短路等实验，获得了模拟仿真实验的结果，得到一系列变压器理想状态下运行的特性数据。
【关键词】变压器；三维仿真；模拟实验
0 引言
人类已经进入三维化科技时代，以往的二维视图和软件已经不能满足大众的视觉需求。
三维的软件以其清晰、一目了然、逼真的特点赢得了当今技术领域广泛的市场。
仿真软件则模拟了现场的工作环境，三维仿真技术也以操作简单越来越收到许多企业与科研单位的欢迎。
1995年，国家调度中心要求现有35kv-110kv变电站在条件具备时逐步实现无人值班变电站，新建变电站可根据调度和管理需要以及规划要求，按无人值班设计。
欲实现无人值班变电站，其中变电站的综合自动化程度很重要。
[1]
以往变压器只有平面图，二维图，cad图，电厂需要更加清晰的控制软件来模拟工作环境，更直观地反映变压器的工作状态，以便及时有效的对其状况作出反应，提高自动化程度。
我们设计的变压器三维仿真软件过程中所运用的几个软件包括fortran语言，vrp 和3d max。
通过构建三维虚拟实验室场景，包括实验工作台，变压器设备，
仪器仪表等，开发出一套可在计算机上运行的3d虚拟现实变压器实验场景，在场景中可进行空载、短路、负载实验，并在虚拟仪表盘上显示出实验数据。
本课题是基于变压器试验的可视化仿真平台，为保证项目能够顺利进行，试验人员必须具备较高素质，并进行相关方面的仿真培训。
1 变压器工作原理及其数学模型
1.1 变压器基本原理
现有最常见的变压器是油浸式变压器。
当变压器初级接入交流电源以后，在初级绕组中就有交流电流通过，于是在铁芯中产生交变磁通，它随着电源频率而变化，主磁通集中在铁芯内。
变压器通过初、次级绕组的磁耦合，把电源的能量传给负载。
再根据选择初、次级绕组的不同匝数比，就能实现升降压的目的。
[2]
1.2 变压器试验数学模型
1.2.1 变压器空载实验
变压器的全部励磁特性是有空载试验确定的，进行空载试验的目的测量产品的空载损耗和空载电流，看其是否符合产品有关标准和技术条件要求；通过测最产品的空载损耗和空载电流发现铁心磁路中的局部或整体缺陷；根据高压绝缘试验前后测量的空载损耗比较，判断绕组是否有匝间短路情况。
1.2.2 变压器短路实验
变压器的短路试验就是将变压器的一组线圈短路，在另一线圈加上额定频率的交流电压使变压器线圈内的电流为额定值，此时所测
得的损耗为短路损耗，所加的电压为短路电压。
短路试验的目的是通过测量短路电流，短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数，铜损和短路阻抗。
短路阻抗决定一台变压器在系统短路时短路电流大小，和短路时变压器内部电动力的大小。
短路阻抗还决定变压器载负载时的电压变化，及对电网运行时电压波动的影响。
短路阻抗也决定变压器并列运行的必要条件之一。
1.2.3 变压器负载实验
负载试验的目的是：计算和确定变压器有无可能与其它变压器并联运行；计算和试验变压器短路时的热稳定和动稳定；计算变压器的效率；计算变压器二次侧电压由于负载改变而产生的变化。
（1）纯电阻负载
（2）阻感性负载
1.3 变压器仿真实现
2 三维场景构建原理及设备要求
2.1 三维制作软件简介
2.2 三维设备
三维场景中使用到的设备包括：操作台，变压器，实验器材，座椅，隔板，室内装饰，窗户，壁纸等。
三维仿真的主控制台，包含显示器。
如下图所示，旋钮用于控制各个变压器参数的输入，显示器和表盘显示输出结果。
与现场观摩的真实实验台效果相差不大，效果非常逼真。
实验仪器，用来存储箱可用于存放一些必须的实验仪表等。
控制台背面装设有输入输出的接线柱，用于与变压器的连接。
控制台操作按钮，控制变压器输入参数特性，在表盘上可以观察到输出特性，方便操作，安全系数高。
变压器，结构包括：（1）导磁材料，工频变压器使用硅钢片，高频变压器使用磁芯；（2）导电材料，漆包线，铜皮，和铜管{使用水降温结构}；（3）绝缘材料，包括骨架，绝缘纸，塑料薄膜等；（4）技术参数，这一条自始至终贯穿从选择材料的规格到加工工艺和结构设计，最后落实在成品的技术性能和工作特性。
变压器是有几大部分组成的，器身，矽钢片加绕组，是变压器的主体。
外壳，放置器身，保护器身，装绝缘油用。
油枕，变压器油面因温度升高，多余的油流入油枕。
储油作用。
绝缘套管，引出线加保护。
脚轮，安装移动用。
3 结束语
变压器三维仿真技术的实现不仅提高了工作人员的工作效率，也提高了运行的安全性和可靠性，提升了精度，降低成本，自动化程度得到提高。
在遇到突发的事故和故障情况下能够快速准确一目了然地判断出事的方位所在。
变压器的实际运行操过过程中使用三维仿真技术，能够使系统得到更好的优化。
【参考文献】
[1]喻吉府.变电所综合自动化系统探讨[j].科技致富向导，2012（35）：252.
[2]王谦磊，黄小民.煤矿变电所变压器常见事故分析和处理[j].
科技信息，2011（35）：98.
[3]陈珩.电力系统稳态分析[m].3版.北京：中国电力出版社，2010：12，20-25.
[责任编辑：杨扬]。