基于ANSYS的松耦合变压器的研究
EE型松耦合变压器的精确磁路模型和仿真分析
EE型松耦合变压器的精确磁路模型和仿真分析张建伟;曹彪【摘要】介绍电动汽车感应充电系统松耦合变压器的特性,通过Ansoft有限元分析软件对松耦合变压器进行仿真分析,结合简化磁路模型和磁力线分布,得出大气隙下的EE磁芯的精确模型.结合精确模型和模拟结果,给出横截面积对耦合系数的影响,实际制作变压器,测量发现,面积增加,耦合系数得到提高,输出电压能力增强,为松耦合变压器的优化设计和进一步实验提供理论指导和参考.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2013(021)011【总页数】4页(P81-84)【关键词】电动汽车;松耦合变压器;Ansoft耦合系数【作者】张建伟;曹彪【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TM402目前，电能主要是由导线通过插头插座直接接触进行能量传送。
这种电能传输方式由于存在物理接触和电气接触，在诸如潮湿、易燃易爆等环境中的应用受到限制，而且可靠性差，影响美观，浪费大量的走线。
新型感应供电系统综合运用电磁耦合技术、高频变换技术以及电力电子等技术，通过采用一、二次侧可分离的松耦合变压器将电能从电源侧经气隙传递给一个或多个用电系统[1-5]。
文中研究了电动汽车感应充电系统的关键装置松耦合变压器，通过分析磁路及横截面积对变压器的初次级绕组电感和耦合性能的影响，结合Ansoft有限元分析软件对松耦合过程进行了仿真和分析，得出EE型松耦合变压器精确磁路模型，并绕制了松耦合变压器，测量实际数据，对比实验效果。
1 感应充电技术简介感应充电主要分为3类[1]，考虑电动汽车需要，文中选用第一类感应充电方式。
结合文献[2]，在同等条件下，EE磁芯传输效率较高，成本相对较低，故文中选用EE磁芯进行设计。
电动汽车充电系统框图如图1所示，松耦合变压器左侧部分在地面，右侧部分在车体上，通过松耦合变压器实现能量的无接触传输。
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。
基于PSCAD-ANSYS的变压器绕组振动特性仿真研究
基于PSCAD-ANSYS的变压器绕组振动特性仿真研究杨贤;王丰华;何苗忠;林春耀【摘要】To further understand the vibration mechanism of transformer winding,the whole simulation of winding vibration response under short circuit was made based on the co-simulation of PSCAD and ANSYS software.The short-circuit current was obtained based on the electro-magnetic transient analysis of PSCAD software under sudden short-circuit impact.Then the simulation of magnetic field and mechanical field excited by the short circuit current was achieved and the transformer vibration characteristics excited by the electro-dynamic force was acquired.The data communication mechanism has been elegantly designed and implemented to combine the electrical model and vibration model,which makes the co-simulation more intergratded and rigorous.With the developed simulation model,the vibration response of a power transformer in the 110kV substation was calculated and the effectiveness of the proposed simulation method was verified.When sudden short-circuit was occurred,the vibration response of transformer winding was increased greatly and then reduced gradually,which was similar to the variation trend of short-circuit current.The frequency component of vibration signals are more complicated.%为进一步理解和掌握短路冲击下变压器绕组的振动特性,本文基于PSCAD-ANSYS联合仿真实现了变压器突发短路下振动响应的全过程分析,即根据PSCAD软件计算得到的变压器绕组短路电流,在ANSYS软件中使用电磁场和机械场模块计算了变压器绕组的电动力和振动响应.其中,两个软件之间的电流和时间等关键信息的交换通过数据通信接口方式实现.以某110kV变电站为例对变压器突发短路下的振动响应进行计算分析,结果表明,所提出的联合仿真方法能够有效计算突发短路时变压器绕组的振动特性.突发短路时,变压器振动响应与短路电流变化趋势类似,绕组振动在短路故障发生后先达到最大值,然后伴有一定的衰减分量,振动信号频谱分量更加丰富.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2017(036)011【总页数】6页(P51-56)【关键词】变压器绕组;突发短路;振动响应;联合仿真;PSCAD;ANSYS【作者】杨贤;王丰华;何苗忠;林春耀【作者单位】广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080;电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海交通大学,上海200240;电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海交通大学,上海200240;广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080【正文语种】中文【中图分类】TM411变压器是电力系统中的关键设备之一，其运行可靠性与稳定性直接关系到电力系统的安全运行。
基于ANSYS软件的油浸式变压器温度场有限元仿真计算
基于ANSYS软件的油浸式变压器温度场有限元仿真计算薛飞;陈炯;周健聪;李忠【摘要】应用传热学和流体力学原理分析了变压器内部生热以及散热机制,建立了流固耦合的变压器温度场有限元分析模型,并在此基础上选取了适当的边界条件及求解参数,在综合考虑非线性热源以及随温度变化的油动力粘度的前提下,采用有限元分析软件ANSYS计算了变压器内部的温度场分布,确定了热点的温度及位置.【期刊名称】《上海电力学院学报》【年(卷),期】2015(031)002【总页数】5页(P113-116,126)【关键词】油浸式变压器;热点温度;温度场;流固耦合;有限元;ANSYS软件【作者】薛飞;陈炯;周健聪;李忠【作者单位】上海电力学院电气工程学院,上海200090;上海电力学院电气工程学院,上海200090;国网四川省电力公司资阳供电公司,四川资阳641300;国网四川省电力公司资阳供电公司,四川资阳641300【正文语种】中文【中图分类】TM411;TM743随着电力建设的不断推进，电力设备朝着大型化方向发展，但大型变压器的内部温升控制问题一直是近年来困扰电网运行部门的技术难题之一.《GB/T 1094.7—2008油浸式电力变压器负载导则》中明确指出:“绕组最热区域内达到的温度，是变压器负载值的最主要限制因素，故应尽一切努力来准确地确定这一温度值”.[1]当热点温度超过指定限值时，会加速绝缘老化，缩短变压器寿命，影响变压器的正常运行.因此，开发合适的温度场计算技术，准确计算绕组热点温度及位置是亟待解决的问题.目前，计算变压器热点温度的依据一般是实验结果和实践经验，但其误差较大，不能反映最热点温度和变压器内部整个温度的分布，并且难以确定热点的准确位置.[2]因此，笔者从传热学和流体力学理论出发，结合强大的有限元分析软件ANSYS，建立了油浸式变压器的有限元分析模型，分析并计算了变压器稳态运行下的温度场分布，较为准确地定位出热点的位置.1 发热及传热原理1.1 变压器的热源变压器内部的热量主要由损耗转化而来，包括绕组损耗和铁心损耗，可以表示为:[3]式中:PT——总损耗;PC——铁心损耗;PL——绕组损耗.绕组中的损耗包括直流电阻损耗、涡流损耗及杂散损耗等，其中直流电阻损耗占主要部分，可表示为:式中:I2R——绕组的电阻损耗;PW——绕组中的涡流损耗;PZ——杂散损耗.铁心损耗主要由铁心中的磁滞损耗和涡流损耗构成，可以表示为:式中:P1——铁心中的磁滞损耗;P2——铁心中的涡流损耗;δh——磁滞损耗系数;δe——涡流损耗系数;f——电流频率，Hz;Bm——磁通密度的最大值，Wb/m2.绕组的涡流损耗和直流电阻损耗产生的热量直接作用于绕组，从而引起绕组温度升高，并且也是变压器内部热量的主要来源.1.2 传热机理分析对于油浸式变压器来说，运行中所产生的热量主要以传导和对流方式进行传递，其热量散失过程如图1所示.图1 变压器内部传热原理示意热量的传递过程分为4个部分:一是铁心、绕组产生热量，经内部传导，热量传递到与油接触的外表面;二是外表面的热量经过对流传递到油，油温逐渐升高;三是变压器油向上流动，接触油箱壁，油温下降，油向下流动;四是冷油回到底部又重新流入绕组，形成了闭合的对流路线.油箱壁对空气的辐射传热可忽略不计.因此，热传递在变压器内部固体间表现为热传导，在固体与油之间表现为对流.通过适当假设以及参照能量守恒定律可得出热传导的数学模型[4]假设如下.(1)绕组为各向同性的连续介质.(2)导体的密度、比热容和导热率均为常物性.(3)导体内部有热源且均匀分布.q v为单位体积的生热率，V为导体体积，则qv=P/V.所得微分方程式如下:式中:a——热扩散率，即导温系数;λ——导热系数;c——比热;ρ——密度.在不考虑时变的稳态传热时，式(4)可简化为:对流主要取决于对流换热系数、固体与油流温度差、换热表面积，实际工程中采用牛顿冷却公式:[2]式中:hf——对流换热系数;S——换热表面积;tw——固体表面温度;tf——油流温度.由于对流过程中油的导热系数、比热及密度都是温度的函数，因此正确确定hf是计算变压器内部温度场的关键.[5]2 ANSYS模型的建立ANSYS软件是融合电场、磁场、温度场于一体的大型通用有限元分析软件.其强大的多物理场耦合计算功能使其在跨领域多变工程中得到广泛的使用.[6] ANSYS Workbench Environment(AWE)作为新一代多物理场协同 CAE仿真环境，集建模、有限元分析、优化设计3大模块于一体，为设计人员提供了系统级的解决方案.本文就是利用Workbench对油浸式变压器内部流固耦合的环境进行仿真分析.2.1 确定边界条件及物性参数本仿真过程为稳态求解，即发热和散热达到热平衡.固体所用的比热、导热系数及材料密度均为常数，油的物性参数采用拟合输入，见表1.热源密度为常数，环境温度及初始油温为20℃.表1 变压器油物性参数油的物性数拟合公式动力粘度μ μ=11.71exp(－0.02T)密度ρ ρ=894－0.6(T－273)比热 C C=807.163+3.58T本文所模拟的油浸式变压器只考虑自然对流，并且忽略油箱壁对空气的辐射散热，因此用到两类边界条件，即第1类边界条件和第3类边界条件.油与铁心、绕组及油箱壁之间是典型的对流换热，属第3类边界条件，满足:式中:λ——导热系数;n——法方向.由于油箱的几何形状比较规则，因此自然对流换热系数hf可取均值.式中:Nu——努塞尔数;Ra——瑞利数，Ra=GrPr;G r——格拉晓夫数;α——热膨胀系数，α =1/T;β——运动粘度，m2/s;H——特征尺寸，m;Δt——温差，℃;C，n——比热和法方向，数值由试验确定;Pr——普郎特数.油流与绕组的对流散热比较复杂，由于各绕组的生热率、几何形状及空间位置都不同，使得它们与油之间的hf相差较大，不能采用均值.事实上，油流可分为层流和湍流，两者换热效果相差较大，可通过雷诺系数Re来判断:式中:v——流体流速;ρ——流体密度;L c——特征尺寸;μ——动力粘度.当Re＜2 300时，流动为层流，反之为湍流.对于油箱壁面则用到了传热学中的第1类边界条件，即规定流体边界上的温度为常数20℃.2.2 仿真模型及网格划分本文所选变压器为三相对称，且各相关量的变化成轴对称，即温度场的分布在变压器内部沿圆周方向没有梯度变化，这里选用其中一相，作1/4三维轴对称圆柱体模型进行温度场计算.模型的参数如下:油箱尺寸为820 mm×800 mm×500 mm;铁心导热系数为40 W/mK;生热率为9 651.39 W/m3;绕组导热系数为336W/mK;低压绕组平均生热率为28 954.17 W/m3;高压绕组平均生热率为12 578.81 W/m3.网格划分的方式对分析结果影响较大，本模型为流固耦合模型，因此采用完全非结构化分段划分方法，[7]在耦合交界面以及温度梯度较大的部位网格较细，这样在保证精度的前提下又不至于过分影响系统的计算效率.网格划分后的局部模型如图2所示.图2 模型上端部网格划分2.3 程序计算流程仿真计算流程如图3所示.需要注意的是，要先建立流体场分析模型，在此基础上再建立固体模型，添加材料属性和划分网格.计算结束后对每一次的计算结果进行收敛性以及精度的判断，当精度未达到要求时，返回修改流场参数及网格参数，然后再次进行迭代计算，直到达到足够精度为止.[8]图3 仿真计算流程2.4 仿真结果及分析利用ANSYS软件计算了在环境温度20℃下，额定容量为2 500 kW且在额定负荷运行下的变压器的温度场分布情况，其轴截面温度场分布如图4所示.图4 温度场分布从图4可以看出，铁心及绕组的温度分布都不均匀，下部温度低，上部温度高;最低温度出现在铁心的下端部分，最热点则出现在低压绕组内侧轴向80% ～85%处，其温度为85.7℃，低于变压器所规定的参考温度98℃.[1]从传热学及流体力学的角度考虑，热量从绕组的内侧以一定的传导系数向外传热，在绕组表面与油接触后进行对流换热，沿轴向向上流动，因此要带走一部分热量;同时，绕组上端部散热效果比下端部差，从而使得上面温度高于下面温度;高压绕组在外层，散热效果比低压绕组好，因此温度低于低压绕组.3 结语本文采用ANSYS软件对油浸式变压器进行了建模与仿真，考虑油粘滞度随温度的变化及非线性的绕组发热功率，最后得到变压器内部温度场分布图，并结合传热学及流体力学的原理对所得结果进行了分析.经与经验测量结果及 IEEE推荐方法计算值对比发现，计算精度可满足工程要求，同时也为热点位置的定位提供了理论依据. 参考文献:【相关文献】[1]中国电器工业协会.GB/T 1094.7—2008油浸式电力变压器负载导则[S].北京:中国标准出版社，1994.[2]傅晨钊，汲胜昌，王世山.变压器绕组温度场的二维数值计算[J].高电压技术，2002，28(5):10-12.[3]陈伟根，苏小平，周渠，等.基于顶层油温的变压器绕组热点温度计算改进模型[J].重庆大学学报，2012，35(5):69-75.[4]曲德宇，刘文里，韩波.干式变压器绕组温度场的二维数值分析[J].变压器，2011，48(12):21-25.[5]崔伟，张喜乐，李永刚，等.基于Fluent软件的干式变压器绕组热点温度计算与分析[J].电力科学与工程，2011，27(1):32-35.[6]温波，刘爽，冯加奇，等.油浸式电力变压器绕组温度场的二维仿真分析[J].变压器，2009，46(9):35-38.[7]杜莉，王秀春.油浸式变压器内流场和温度场的数值模拟研究[J].变压器，2012，49(1):19-22.[8]李季，罗隆福，许加柱.电力机车主变压器油箱三维温度场有限元分析[J].高电压技术，2005，31(8):21-23.。
基于松耦合变压器的效率测试系统设计
基于松耦合变压器的效率测试系统设计丰江波;李岩松;赵蒙蒙;李柏江;刘君【摘要】设计能够输出频率连续可调且满足电压需求的最大传输效率测试系统,从而确定出松耦合变压器对应的最佳工作频率,对于非接触式电能传输系统的效率最大化有着重要意义.从松耦合变压器传输特性出发,对主电路,功率放大电路,高频变压器进行设计,对于整个传输效率系统进行了详细的设计计算,包括选择磁芯材料、确定磁芯结构和型号.最后,搭建实验平台,分别对功率放大电路与整个系统的输出性能和带负载能力进行了实验测试,在满足课题要求的前提下确定了松耦合变压器传输效率最高时对应的最佳工作频率.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2018(055)013【总页数】6页(P111-116)【关键词】松耦合变压器;高频变压器;传输效率;工作频率【作者】丰江波;李岩松;赵蒙蒙;李柏江;刘君【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TM4330 引言传统的电能传输方式存在着接触电火花、导线漏电、机械磨损等问题，易受粉尘、污物等环境因素影响[1-2]。
磁感应耦合式无线输电技术利用发射线圈产生的交变磁场将电能耦合到接收线圈，从而实现对负载的无线电能传输。
它因利用松耦合变压器来进行无直接接触式电能传输而具备方便、安全、适应性强等优势，已受到了电气、电工等方面的广泛关注，并已广泛应用到航空航天、石油矿井、水下作业等特殊领域[3-5]。
非接触式电能传输系统的核心部件是松耦合变压器(可分离变压器)，原、副边存在磁导率很小而磁阻很大的空气气隙，使其耦合系数远小于1，传输效率很难达到要求，而这个弊端通常需要提高输入电压的频率来改善。
基于ANSYS有限元分析的耦合装置结构优化设计
基于ANSYS有限元分析的耦合装置结构优化设计作者：高克来源：《西部论丛》2019年第34期摘要：通过分析耦合装置的工作原理，运用Pro/ENGINEER三维建模软件对耦合装置实体建模，采用ANSYS仿真技术对耦合装置进行静力学分析，为设计提供合理的数据支持。
通过优化之后，大大节约材料成本及加工成本，提高了耦合装置在使用时的可靠性，采用有限元分析技术不仅可以减轻工作量，缩短设计周期，而且能提高分析精度。
关键词：耦合装置;ANSYS;有限元分析一、前言隨着国家环保法的出台以及人们对环保的意识不断增强，潜污泵成了人们生活生产中不可或缺的排污机械设备[1]，而应用的范围也越来越广泛，带自动耦合装置安装方式的潜水泵可以让检修人员不用下水就能够对水泵进行检修和安装，然而自动耦合安装却是潜污泵最主要的安装方式，在实际设计和应用中，会有一些设计不合理的耦合装置的存在，从而导致装置漏水或者铸件断裂等问题的出现。
主要的原因就在于没有专业的人指导设计人员、经验不够丰富等等一系列的问题。
利用ANSYS有限元分析软件，在耦合装置设计阶段就可以对其受力进行分析计算，从而能够及时有效的避免缺陷，优化设计，减少人力物力的浪费，耦合装置作为潜水泵安装过程中的重要组成部分，有必要对其进行机械计算校核。
二、工作原理介绍如图1所示，传统的耦合装置包括耦合底座、导杆、耦合滑板、耦合法兰、耦合底座，使用前先将耦合底座固定在水池底部的基础上，采用地脚螺栓固定，将上固定板固定在池口，耦合底座和上固定板之间安装导杆，耦合底座出水口和水管连接，耦合滑板和潜水泵连接，然后将耦合滑板一端和导轨配合，水泵就可以上下移动，水泵放到底部时会和耦合底座配合，使水泵出水口和耦合底座出水口连通，这样在水泵通电启动后就可以将水抽出水池;当需要对水泵进行检修时，只需要提拉水泵上方的吊链就可以将水泵提出水池，检修人员无需下入水池内部。
本次分析的新设计耦合装置工作原理和传统耦合装置相同，只是将原来的刚性导杆换成柔性导链加刚性导杆的组合型导杆，具体结构如图2所示：三、有限元分析本计算利用Pro/ENGINEER软件进行三维实体模型的建立，然后将实体模型导入Ansys Workbench软件中进行有限元仿真。
基于ANSYSMaxwell的750kV自耦变压器直流偏磁仿真_刘渝根
高电压技术 第 ３ ９卷 第１期 ２ ０ １ ３年１月３ １日
，Ｖ Ｈ ｉ ｈ Ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｅ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｏ ｌ ． ３ ９，Ｎ ｏ ． １， Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ３ １， ２ ０ １ ３ ｇ ｇ ｇ ｇ ｙ
基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ Ｍ ａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ的７ ５ ０ｋ Ｖ 自耦变压器直流偏磁仿真
［ ］ ５ ６ －
， 直流电流通过中性点流入变压器绕组
时会产生直流偏磁现象 ， 铁芯因高度半周过饱和而
） 。 基金资助项目 ：国家创新研究群体基金 （ ５ １ ０ ２ １ ０ ０ ５ Ｐ ｒ ｏ ｅ ｃ ｔ ｓ ｕ ｏ ｒ ｔ ｅ ｄ ｂ Ｆ ｕ ｎ ｄ ｆ ｏ ｒ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｓ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｊ ｐ ｐ ｙ ｐ （ ） ５ １ ０ ２ １ ０ ０ ５ ．
１ 变压器场路耦合模型的建立
１ ． １ 基本理论 电磁 分 析 问 题 实 际 上 是 求 解 给 定 边 界 下 的 Ｍ ａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ方程组问题 ， Ｍ ａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ方程组是研究和分析 变压器内部 Ｍ 电磁现象的一个基本依据 ， ａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ方
］ １ ９ 程的微分形式满足［
０ 引言
我国电能资源的供需分布不均 ， 为满足大功率、 远距离跨区输电的要求 ， 高压直流输电在中国电网 中的地位越来越重要
［ ］ １ ３ －
增加了变压器的无功 使励磁电流产生较大的谐波 ， 消耗， 造成变压器振动增强 ， 金属结构件和油箱局部
］ ７ １ ０ － ， 过热， 对变压器的稳定运行带来极大影响［ 因此
Ｄ Ｃ Ｂ ｉ ａ ｓ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ７ ５ ０ｋ Ｖ Ａ ｕ ｔ ｏ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ｅ ｒ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ Ｍ ａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ
非接触供电装置研究与设计
非接触供电装置研究与设计摘要：在研究和分析了非接触电能传输（clpt-contactless power transfer）技术原理和应用领域的基础上，针对其clpt系统的关键技术问题进行讨论，基于ansys有限元分析方法建立了clpt系统的磁路模型、互感模型，分析了系统的传输特性，简化了松耦合变压器参数的计算方法，讨论了各种电容补偿结构对系统传输效率的影响，设计了高频逆变电路。
另外，在理论研究和仿真分析的基础上，搭建了小功率非接触供电装置，验证了设计的正确性。
关键词：非接触电能传输技术；松耦合变压器；电容补偿引言非接触电能传输技术简称 clpt （contactless power transmission），此项技术打破了电能只能通过有线方式传输的思维定势，它能在恶劣或特殊环境下代替传统的电插座，使供电侧与用电侧通过非接触的方式，间隔数毫米至十几厘米进行能量传输[1]。
我国在这一领域的研究起步较晚，从本世纪初开始，国内科研工作者开始进行相关的研究。
2001 年，西安石油学院的李宏首次在国内期刊中系统地讲述了非接触式电能传输技术的原理及应用。
重庆大学孙跃教授及其课题组从2002年开始对非接触式电能传输技术的基础理论及工程应用进行研究，自主研发了三代样机系统，并申请或授权了多项专利。
此外，浙江大学电气工程学院、中科院电工研究所、西安交通大学电气学院、南京航空航天大学等科研机构在基础理论和相应的应用领域内也做了大量的工作。
本文基于非接触式电能传输技术，自主设计完成松耦合变压器，从而设计出非接触供电传输系统，并针对手机非接触供电一些基本技术要求来为小功率负载供电。
由于没有电气连接，从根本上消除了在插拔普通电插座时产生的电火花，从而避免了因电火花引起的灾难事故。
1 非接触供电装置整体结构设计clpt系统是基于电磁感应原理的电能传输方式，电路转换是将输入clpt系统的直流电通过高频逆变电路转为高频交流电提供给松耦合变压器的原边；通过原边与副边线圈之间的电磁耦合将能量传输至松耦合变压器的副边；副边线圈上的感应电动势经整流滤波成为直流电并通过稳压模块加在负载电阻rl上。
基于ANSYS Workbench的变压器铁芯—绕组振动仿真
基于ANSYS Workbench的变压器铁芯—绕组振动仿真姚敏;赵振刚;高丽慧;郭丽君;李英娜;李川【摘要】为实现对变压器工作状态的实时监测,及时排除故障,需要对变压器铁芯—绕组进行振动仿真,根据振动情况确定最优测点.利用有限元分析法对S13—12500/35型油浸式电力变压器,在夹紧和松动2种状态下,铁芯—绕组的模态特征进行仿真分析,对比夹紧状态下铁芯—绕组振动的幅频特征.仿真结果表明:铁芯—绕组振动最强的位置主要分布在上夹件的中部和下表面左右两侧的4个端角、上铁轭的中部及三相绕组的上部;在正常预紧力下的主要响应频带在300 Hz以上,振幅频谱能量主要集中在100,300~350 Hz附近.本文为变压器振动情况的测点选择和阈值设定提供了理论依据.%In order to realize real-time monitoring on transformer working condition,and find out breakdowns timely,it is needed for transformer core-winding vibration simulation to determine the optimal measuring point according to vibration.So use finite element analysis(FEA)method on modal characteristics of S13—12500/35 type of oil-immersed power transformer core-winding in clamping state and loose state,and contrast amplitude-frequency characteristics of core-winding vibration in clamping state.The simulation results show that the strongest position of core-winding vibration mainly distributed in clamp center and the four sides of lower surface angle of the left and right and the middle of upper iron yoke and the upper part of the three-phase windings. The main response frequency band is above 300 Hz under normal preload,amplitude spectral energy is concentrated at 100 Hz and near 300~350 Hz.It providesa theoretical basis for selecting of measuring point and setting of threshold of the transformer vibration.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】3页(P62-64)【关键词】有限元分析;变压器;振动;铁芯—绕组;模态特征;幅频特征【作者】姚敏;赵振刚;高丽慧;郭丽君;李英娜;李川【作者单位】昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明650500;昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明650500;昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明650500;昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明650500;昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明650500;昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TP212.90 引言随着电力系统容量的增大，电力变压器的可靠运行与电力系统的安全密切相关[1～5]。
基于ANSYS的松耦合变压器三维仿真研究
基于ANSYS的松耦合变压器三维仿真研究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是世界上著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。
对于井下恶劣的环境以及空间等各方面因素的限制，我们对松耦合变压器的研究存在较大困难，而ANSYS的实体建模能力可以快速精确地模拟三维松耦合变压器。
ANSYS三维仿真无论是建模、网格划分还是后处理，都有它自己独特的优点，尤其是在后处理中，可以观察出各个方向的电磁力、磁感应强度、磁动势等。
下面就介绍ANSYS10.0软件在松耦合变压器中的三维仿真分析过程。
松耦合变压器的ANSYS三维仿真针对松耦合变压器，我们采用了磁矢量位方法进行仿真。
磁矢量位方法（MVP）是ANSYS 支持的三维静态、谐波和瞬态分析的两种基于节点分析方法中的一个。
ANSYS Maxwell助力电力变压器设计和仿真
用户自定义添加新的磁芯模型，包括 尺寸和材料
如果用户需要的磁芯材料不在参数输入界面上，用户可以按照如下的步骤添加: 1. 建立一个与添加的磁芯材料对应的frequency versus permeability 文件（tab格式） 2. Tab文件命名为所添加的材料名 3. 把tab文件放到如下目录 “CoreUDM /MaterialData” 4. 在Excel中打开目录“CoreUDM /MaterialData”下的“matdata.tab” 文件 5. Add a row for the material to be added and specify name and other material properties 6. 为新加的材料添加一行，并指定电导率、损耗系数和密度等其它材料参数 7. 保存文件
记录输入文件 –用于下次直接复用生成模 型
• 一个.tab格式的文件在脚本运行时被自 动记录，并保存于Maxwell默认的工程 文件目录下。
• 通过选择“core definition”输入界面上的 “Read Data from Text File”按钮，可以重 新运行已有的.tab格式输入文件(note Core Model box will remain blank)
• ETK和PExprt的区别？
“Electronic Transformer Kit”是基于Maxwell 3D 的免费脚本，提供基于预先定义的设计输 入的FEA求解模型（非解析模型），而PExprt可生成整个设计。ETK不考虑Litz线和 twisted双绞线，也不自动考虑绕组电容，除非手动生成一个额外的electrostatic design 。
哪里可以找到ETK脚本？
• 访问 Customer Portal: Knowledge Resources > Solutions
基于ANSYS的松耦合变压器三维仿真研究
环 实 际尺 寸 可 建 立 三 维 模 型 。应 用 常数和单 元类 型等参数进行设置 。 Ａ ＹＳ ００的 Ｅ ｇ模 块 对 变 压 器 ＮＳ １ ． ｍａ 对 线圈 内阻 进行 电路 模型设 置 ，
１ｋ ｚ ０ Ｈ ，磁 环 中 间 气 隙 １ ｍｍ， 负 载 １０ ， ０ Ｑ ，在 一 个 正 弦 周 期 内用 １ ６个 载荷步 ，则 每个载荷 步 的时间间 隔为
６２ ｅ６ 。每个 载荷 步 又分 为 ５个 子 ．５ ．ｓ
进行 三维场 路耦合 仿真分 析 ，变 压器 电阻 的大 小由万 用表测得 。 物理模型如图 １ 所示 。分析过程如下 ： 次 级线 圈 加负 载 Ｒ３工作 型进 模型建立 完毕如 图 ３所示 。
圈实常数设置与材料 属性 设置如表 １ 、
表 ２ 。
建 立 电 路模 型
建立 独立 电压源 ，电压 设置为 正
弦电压源 。 并设置电压源的幅度 、 频率 、
实体 建 模
体 ，结 构 为 上 下 罐 状 磁 环 ，按 照 磁
松 耦 合 变 压 器 材 料 为 锰 锌 铁 氧 相位 等参 数。 建 立绞线 圈的 电路模 型 ，对 其实 图４ 磁 感 应 强 度 矢量 图
４
０
４
—
８
—
１２
—１ ６
．
１ ５ ２
．１ ０ ５
． ２ ６ ５
． ７ ８ ５
１． Ｚ５ Ｉ
Ｔ髓 Ｉ
图２ ＡＮＳ Ｓ－维 模 型 Ｙ －
图５ 次级负载感应电动势 曲线图
世 界 电 子 元 器 件 ２ １ ６ ｇｅ ｅ ｎｃｏｍ ０ ｃ．ｃｃ Ｏ．
电动汽车无线充电松耦合变压器仿真研究
电动汽车无线充电松耦合变压器仿真研究李秋生;张国兴;李培英;刘伟亮;郭金伟【摘要】设计新型用于电动汽车无线充电系统的松耦合变压器,验证该松耦合变压器在电动汽车无线充电系统中的性能.阐述电动汽车无线充电系统组成和原理,分析耦合系数与系统传输效率的关系.利用Maxwell电磁场有限元分析软件对松耦合变压器进行参数化分析,讨论初级侧和次级侧相对位置变化对耦合系数的影响.采用基于Simplorer软件系统场路耦合联合仿真的方法,对松耦合变压器性能进行分析.得到耦合系数随气隙和偏移的变化曲线,获取系统电流电压参数.在200mm气隙且未发生水平偏移条件下,采用该松耦合变压器的电动汽车无线充电系统功率为3.65kW,传输效率达89.9%,该松耦合变压器满足电动汽车无线充电系统要求.%The new loosely coupled transformer used for electric vehicle wireless charging system is designed. The performance of loosely coupled transformer needs to be tested when it is used for electric vehicle wireless charging system. The Constitution and principle of wireless charging system are described in detail. The relationship between the coupling coefficient and the transmission efficiency is analyzed. Based on Maxwell parametric analysis, the proposed coupled structure is analyzed. Particularly, the relationship of the position and the coupling coefficient is needed to be concerned. The method of co-simulation based on Simplorer software is utilized to analyze the performance of the loosely coupled transformer. The curve of coupling coefficient changing with gap and misalignment is obtained , and the parameters of voltage and current are obtained. With 200mm gap and no misalignment , the power of thesystem with proposed structure reaches 3.65kW, the transmission efficiency is 90.12%. The proposed loosely coupled transformer satisfiesthe requirement of electric vehicle wireless charging system.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)008【总页数】5页(P27-31)【关键词】电动汽车;无线充电;松耦合变压器;仿真分析【作者】李秋生;张国兴;李培英;刘伟亮;郭金伟【作者单位】河北工程大学机电学院,河北邯郸 056038;河北工程大学机电学院,河北邯郸 056038;邯郸学院河北邯郸 056038;邯郸学院河北邯郸 056038;燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛 066004【正文语种】中文【中图分类】TN03化石燃料的短缺以及空气污染的日益严重促进了电动汽车产业的蓬勃发展[1]。
非接触感应能量传输系统中松耦合变压器的研究
摘要：对基于非接触感应能量传输系统中的松耦合变压器进行了研究，对松耦合变压器的建模与电路分析进行了论述，着重对影响系统功率传输能力的耦合系数进行了研究。
通过ANSYS 仿真，对比了两种松耦合变压器的耦合系数的大小。
选取耦合系数较高的第二种绕线方式设计了1kW全桥谐振变换器的松耦合变压器，并进行了实验数据测定。
最后，具体分析了实验结果与仿真存在差异的原因。
关键词：松耦合变压器；功率传输能力；耦合系数；气隙Abstract:The loosely coupled transformer in inductive power transfer system is investigated. The major point is focused to the coupling coefficient, which greatly influenced the system's ability of power transmission. Two cases loosely coupled transformers with different coupled coefficient are emulated by ANSYS, and a comparison is made between them. With the higher , a prototype of 1kW full-bridge converter is built. Experimental result form the transformer is given. Finally,detailed difference between emulation and experiment is given. 中图分类号: 文献标识码: 文章编号：0 引言松耦合感应电能传输模式（Loosely CoupledInductive Power Transfer，简称LCIPT）是一种基于电磁感应耦公道论，现代电力电子能量变换技术及控制理论于一体的新型电能传输模式。
ANSYS电力变压器多物理场解决方案
Force distribution on “electric arc”
Initial pos. Initial pos. Final pos. Intermediate pos. Final pos. Intermediate pos.
25 © 2012 ANSYS, Inc. January 14, 2015
Oil
TV Ph LV Ph HV Ph A A A
19 © 2012 ANSYS, Inc. January 14, 2015
HV Ph LV Ph B B
TV Ph B
Core
变压器绝缘系统设计
• • • Voltage contours between windings Reduced E-field observed in pressboard collars Peak E-field occurs on corners of static plate
Voltage Plot
E-field Plot
20
© 2012 ANSYS, Inc.
January 14, 2015
变压器模型（静磁场）
Power Cell
VARIABLE AC OUT AC in from XFMR
Power transformer
Power Cell A1 Power Cell A2 Power Cell A3 Induction or synchronous Motor Power Cell B1 Power Cell B2 Power Cell B3
变压器油既是绝缘介质又是冷却介质； 变压器结构非常复杂，包含成百上千的导体、 支架、压板以及油路等； 变压器结构尺寸比较大，但导体里的透入深 度又比较小。导体中由于集肤效应和邻近效 应产生的涡流损耗会随着位置的不同而不同。 电力变压器是一个典型的复杂电磁场 -流体-热 多域耦合问题
非接触电能传输系统松耦合变压器传输效率分析
非接触电能传输系统松耦合变压器传输效率分析郭会平;张政;李斌【摘要】在非接触能量传输系统中，松耦合变压器是影响能量传输效率的关键因素之一。
对松耦合变压器的磁芯和线圈进行仿真建模，通过改变变压器磁芯和绕组的结构，可得到影响传输效率的关键因素。
针对 U 型磁芯和不同绕组形式传输效率较低的特点，提出了一种改进型变压器。
该变压器采用扁平 U 型磁芯和平面螺旋式绕组，仿真分析可得该改进型松耦合变压器结构可以大大提高系统能量传输的效率。
%In the contactless energy transmission system,loose coupling transformer is one of the key factors affecting energy trans-mission efficiency. The model of loose coupling transformer is established in this paper. By changing the structure of the magnetic core and winding,the main parameters which impact loose coupling transformer transmission efficiency have been analyzed. According to characteristics that transmission efficiency is low of the U type core and different winding form,the flat type core and plane winding is used to design loose coupling transformer. Through the simulation and comparison,the new loose coupling transformer structure can im-prove the system energy transfer efficiency greatly.【期刊名称】《河南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P40-43)【关键词】非接触能量传输;松耦合变压器;传输效率【作者】郭会平;张政;李斌【作者单位】河南工程学院电气信息工程学院，河南郑州 451191;河南工程学院机械工程学院，河南郑州 451191;河南工程学院机械工程学院，河南郑州451191【正文语种】中文【中图分类】TM421传统的电能传输方式主要是通过导线实现的，在电能传输过程中易产生火花、电击、滑动磨损等问题，会对企业和人身造成危险.随着社会经济的飞速发展，传统的电能传输方式在易燃易爆、潮湿等恶劣环境中的应用受到限制，已不能满足这些场合的供电要求.因此，非接触电能传输(Contactless Inductive Power Transfer，CIPT)技术应运而生.CIPT技术克服了传统供电方式的缺陷，在水下作业、喷漆车间、医疗、交通运输、航空航天、钻井工矿和军事等领域有着广泛的应用[1-3].非接触式感应电能传输系统主要由高频逆变部分、松耦合变压器和整流滤波等构成.在整个非接触能量传输系统中，松耦合变压器是其核心组成部分[4-5].松耦合变压器原副边之间存在气隙，漏磁较多，耦合系数不高，所以对电能传输效率有较大的影响.分析了影响常规变压器传输效率的主要因素，在此基础上提出了一种改进型变压器，通过仿真实验证明了改进型变压器能够大大提高传输效率.磁芯是松耦合变压器重要的组成部分，选择合适的磁芯材料是提高传输效率的途径之一.松耦合变压器磁芯要求具有较高的磁感应密度、磁导率、居里温度及较低的铁损和合适的尺寸等.软磁铁氧体材料具有高频损耗小、抗涡流电阻率高、绕组的耦合特性好、成形方便、化学特性稳定、不易生锈等特点，故得到了广泛应用[6].松耦合变压器原副边之间存在气隙，会产生很多漏磁，从而影响变压器的耦合系数.气隙越大、耦合系数越小，变压器的传输效率也就越低.变压器原副边的耦合系数可表示为[7].对U型磁芯进行仿真，图1为U型磁芯松耦合变压器的示意图.图1(a)中绕组缠绕在变压器磁芯的底部，图1(b)中绕组缠绕在变压器磁芯的端部.在Ansys软件中建立松耦合变压器的模型并进行仿真，图2给出了U型磁芯变压器绕组放置在端部时的磁力线分布.图2(a)是端部绕组在气隙为1 mm时的磁力线分布，图2(b)是端部绕组在气隙为2 mm时的磁力线分布.对比两幅图可以清楚地看到，当气隙增大时，原副边之间交链的磁力线有所减少，漏磁明显增多，导致传输效率较低.针对U型磁芯变压器，绕组放置在磁芯端部时，其传输效率与气隙间的关系如图3所示.从图3中可以清楚地看到，随着气隙的增大，传输效率降低，这主要是由于松耦合变压器的耦合系数逐渐降低导致的.图4给出了松耦合变压器的原副边绕组的两种放置方式.图4(a)是将绕组放置在磁芯的底部，图4(b)是将绕组放置在磁芯的端部.采用U型磁芯变压器，针对不同绕组放置方式下的磁场分布和磁力线走向进行分析.图5给出了U型变压器不同绕组位置的磁场分布图(气隙都为1 mm时).其中,图5(a)是绕组放置在磁芯端部时的磁力线分布，图5(b)是绕组放置在磁芯底部中心位置时的磁力线分布.对比可以看到，图5(a)中的漏磁比图5(b)少，即绕组放置在磁芯的端部时，U型磁芯原副边之间通过的磁力线较多，漏磁较少，耦合系数较高.这说明绕组放置位置的不同，会影响松耦合变压器的耦合系数.图6所示是绕组均放置在端部、气隙大小相同、线圈的有效面积不同时的磁力线走向.图6(a)是线圈有效面积较小时的磁力线分布，图6(b)是线圈有效面积较大时的磁力线分布.对比两图可以看出，在相同气隙时，采用图6(a)的绕组方式时漏磁较多；采用图6(b)的绕组方式时漏磁较少，耦合系数会相应提高.这表明在相同的气隙时，原副边绕组间的有效面积增加，可以产生更多的磁力线垂直通过原副边绕组，漏磁较少，能有效地提高耦合系数，进而提高系统的传输效率.综合以上仿真结果可以看出，气隙大小和绕组的放置方式对传输效率都有影响.变压器原副边之间的气隙越大，传输效率越低；原副边绕组的有效面积越小，会导致耦合系数变小，进而降低传输效率.由此得到启发，从改进松耦合变压器的磁芯形状和绕组的绕制方法入手，提出了一种采用扁平式磁芯和平面式绕组的松耦合变压器.绕组做成平面式放置在扁平U型磁芯的凹槽面上，有效面积得以增加，可以使更多的磁力线在原副边绕组之间垂直通过，减少漏磁，提高系统的传输效率.变压器磁芯采用AP法设计，即求出磁芯的窗口面积AM和磁芯的有效截面积AC 的乘积，计算公式为 .式中，P为变压器的计算功率；B为磁芯的工作磁感应密度；f为开关工作频率； j为线圈的电流密度，一般变压器可取2~4 A/mm2；η为变压器的效率；KC为磁芯的填充系数，对于铁氧体可取KC=1；KM为窗口的填充系数，一般取典型值0.4，K为KC与KM的乘积.变压器绕组由初级和次级绕组组成，根据经验公式可得到变压器的绕组匝数.式中，Vp为原边绕组电压；ton为导通时间；ΔB为导通期间磁感应强度的增量，为了防止线圈饱和，ΔB一般取0.2~0.3；AC为磁芯的有效截面积.在满足设计要求的同时，采用扁平U型磁芯要考虑足够的裕量，采取最大的磁芯面积，将原副边绕组放置到有效的位置上，使原副边绕组接触得比较紧密，增大横截面积，故原副边匝链的磁力线增多，耦合系数变大.松耦合变压器磁芯形状和绕组缠绕方式如图7所示.将磁芯设计成扁平U型，平面式绕组放置在U型磁芯的凹槽内，使变压器原副边之间的有效面积增加.通过GUI方法对实体模型自上而下建模，得到了模型的二维图形.然后，对模型进行网格划分.Ansys软件的网格划分有自由网格划分和映射网格划分两种，本设计采用自由网格划分.扁平U型磁芯的网格划分如图8所示.对新型U型松耦合变压器原副边气隙为1~8 mm时分别进行仿真，得到其磁力线的走向分布图.图9(a)是气隙为1 mm时的磁力线分布，图9(b)是气隙为2 mm时的磁力线分布.由图9(a)和(b)可以看出，改进后的新型变压器的磁力线密度远高于普通U型变压器，这是由于原副边之间耦合系数的增大所致.分析可知，和普通U型磁芯相比，扁平U型磁芯中的原副边绕组间通过的磁力线较多.普通U型磁芯由于磁芯柱较长，一部分磁通在磁芯柱中流失，降低了原副边之间的耦合系数，导致了传输效率的降低.另外，对原副边绕组的电路分析发现，在相同输入电流的条件下，扁平U型磁芯副边的电压电流要高于普通U型磁芯.图10为普通U型磁芯变压器及新型变压器的效率分布.由图10可以看出，随着气隙的增大，变压器的传输效率降低.采用改进的新型变压器后,耦合系数得到了提高，传输效率也得到了明显提高，曲线也更加平缓.利用Ansys软件对松耦合变压器进行了有限元仿真分析，得到了影响松耦合变压器传输效率的关键因素;对松耦合变压器的磁芯形状和绕组的绕制方法进行了改进,采用扁平U型磁芯和平面式绕组，磁芯面积得到了一定的增加，有效地提高了松耦合变压器的耦合系数和系统的传输效率，得到了传输效率较高的变压器结构.【相关文献】[1] 詹厚剑，吴杰康.非接触感应电能传输系统松耦合变压器参数设计[J].现代电力，2009(2)：40-44.[2] STANIMIR V,SENIOR M.Resonant contactless energy transfer with improved efficiency[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2009，24(3):685-699.[3] 武瑛，陆严光，黄常纲.新型无接触电能传输系统的性能分析[J].电工电能新技术，2003，22(4)：10-13.[4] 姜田贵，张峰，工慧贞.松耦合感应能量传输系统中补偿网络的分析[J].电力电子技术，2007，41(8)：42-44.[5] 庞明鑫，高晓旭.松耦合感应式电能传输技术的应用研究[J].机械工程与自动化，2010(10)：121-126.[6] 周静，安慰东.提高感应电能传输效率的研究[J].电子测试，2010(1)：5-10.[7] 韩亚荣，熊小娟，张琦，等.非接触式电能传输系统的松耦合变压器特性分析[J].中国制造业信息化，2007(15)：55-57.。
利用有限元软件ANSYS计算变压器内部电磁场分布
利用有限元软件ANSYS计算变压器内部电磁场分布作者：王妍来源：《科技资讯》 2011年第28期王妍(山东省电力学校山东泰安 271000)摘要:在有限元技术日趋完善的今天,随着计算机技术的普及和计算机速度的不断提高,有限元在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视,已经成为解决复杂的工程分析问题的有效途径。
作为有限元的技术载体的有限元软件也逐步成熟。
本文主要介绍了有限元软件ANSYS的特点及在工程电磁场中的使用方法。
本论文利用有限元软件ANSYS计算了变压器电磁场。
经过本次分析验证,有限元软件ANSYS是计算电磁场的可靠软件,大大提高了计算速度,并可以进行可视化图形的显示。
关键词:软件ANSYS 特点变压器有限元有限元软件ANSYS 变压器电磁场中图分类号:TM4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)10(a)-0133-01电场和磁场计算是计算电磁学的两个分支。
通常认为电场计算比磁场计算容易,主要原因是:第一,至少在低频情况下,电场的描述只用一个标量位即可;第二,电场计算一般均为线性问题。
与电场数值计算相比,磁场的数值计算[2]要复杂得多,主要原因是由于控制方程复杂,材料各向异性和非线性。
磁场数值计算方法可以从多种角度予以分类。
从磁场控制方程出发,有微分方程法、积分方程法及微分积分方程法,从数值离散方法出发,有边界元法、有限元法及有限差分法等;从求解变量的类型出发,有标量位、矢量位和高阶矢量位。
1 有限元法的概念有限元法亦称为有限单元法或有限元素法,是数值计算中一种重要近似方法,其基本思想是:运用离散化的概念,将连续介质或结构划分成许多有限大小的字区域的集合,把每一个字区域称作单元和元素,将单元的集合称为网络,则实际的连续介质(或实际结构)可以看作这些单元在他们的节点上相互连接而组成的有效集合体,这是求解的基本方程将是一个代数方程组,从而将求解描述真实连续场变量的微分方程组简化为求解代数方程组,得到近似的数值解[3]。
基于ANSYS的电力变压器
Whv=(12*2.6+11*5)*1E-03 !Width of inner HV winding;
Wlv=(3+5)*1E-03 !Width of LV winding;
Wt=450E-03
!Length between two core center lines;
Nlv=24
NSLE,S
Cp,3,Curr,All
Cp,4,EMF,All
! Couple Current inside HV winding;
Allsel,all
D,Nmax-4,Volt,0
D,Nmax-1,volt,0
nsel,s,loc,x,0
D,all,az,0
Allsel,All
!Resistor element;
Nmax-5
ik
AC
Nmax-3
Nmax-4
Nmax-5
ik
node(R1,0,0) Nmax-4
Nmax-2
Nmax-2
Type,5 Real,5 E,Nmax-2,Nmax-1,Node(R2,0,0) !Stranded coil; Allsel,All
Nmax-1
基于ANSYS的电力变压器 磁场计算方法
西安交通大学高压教研室 汲胜昌
2008年5月
一 变压器的结构
低压绕组匝数：24 低压绕组导线截面积：48mm2 高压绕组匝数：2100 高压绕组导线的截面积：5.31mm2
1-2
二 有限元分析（ANSYS）
2.1 参数化结构模型
! transformer for 31500kVA/35kV/400V, developed by Ou
基于ANSYS的电力变压器铁芯磁场与漏磁场分布的仿真研究_闫学勤
基于ANSYS 的电力变压器铁芯磁场与漏磁场分布的仿真研究X闫学勤,杜 勇,梁岚珍(新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐830008)摘 要:介绍了应用大型有限元软件ANSYS 对三相电力变压器铁芯磁场和线圈漏磁场的仿真分析,仿真结果与技术指标基本吻合,验证了分析方法的正确性和实用价值.关键词:ANSYS;电力变压器;铁芯;磁场中图分类号:T M 411.+2;TP 391.9 文献标识码:A 文章编号:1000-2839(2005)03-0361-04Study on Simulation of the Core Magnetic Field andLeakage Field in Power Transformer Based on AnsysYAN Xue -qin ,DU Yong ,LIA NG Lan -zhen(Colleg e of E lectrical E ngineering ,X injiang University ,Ur umqi ,X inj iang 830008,China )Abstr act :T he art icle int roduces the application of finite element method (F EM ),soft-war e ANSYS in themagnet ic field of core and the leakage field of coil about power t ransfor mer .T he simulation r esults ar e similar tothe qualificat ion and pr ove the cor rectness of the method and t he pr actical value.Key wor ds :ANSYS;power tr ansformer ;core;magnetic field 电磁场和损耗的研究是讨论变压器中电、磁、热力各种因素及其相互作用的基础.目前铁芯磁场及铁芯损耗、漏磁场及结构件中附加损耗的分布是变压器电磁场研究的主要内容之一.由于漏磁场的路径完全不同于铁心磁场(主磁场),其漏磁场的磁路大部分由非铁磁材料组成,有的是通过绕组部分空间油隙闭合,有的是通过绕组部分空间油隙在经过油箱壁闭合等,所以随着变压器容量的增大,漏磁场引起的各种附加损耗增加,若设计不当,最终会导致绝缘材料的热老化与击穿,出现安全问题.本文以三相电力变压器S9-3150/35为仿真对象,介绍ANSYS 软件在电力变压器铁芯磁场和电力变压器的线圈漏磁场仿真分析中的方法以及分析结果.1 ANSYS 求解电力变压器的铁芯磁场与铁芯损耗1.1 基本假设在工频情况下,对模型做适当简化.铁芯主磁场分布主要受励磁电流的约束,基本不受涡流影响,因此铁芯主磁场在负载与空载情况下的差别非常小,所以只考察空载情况.在空载情况下,变压器漏磁通相对主磁通来说很小,通常只占主磁通的1%左右,在主磁场计算时,也可以忽略不计.基于上述原因,在仿真铁芯主磁场时可作如下假设:1)忽略铁芯中涡流效应对主磁场的影响.2)按空载磁场计算.3)不考虑磁屏蔽以及油箱的影响.4)忽略变压器漏磁通的影响.5)不计铁芯磁场的磁滞效应,认为磁化曲线是单值函数.1.2 物理模型本文采用基于节点的磁场分析单元类型库和相应的图形界面,取铁芯柱的几何中心为参考坐标原点,根据铁芯结构对称性,现将铁芯叠片的一层取出,作为变压器铁芯电磁场分析的对象,求解场域模型如图1(a)所示.其中,铁心区硅钢片牌号DQ130-30,铜导线电阻率为2.135*10-88/m,变压器油及铜导线的第22卷第3期新疆大学学报(自然科学版)Vol.22,No.32005年8月Journal of Xinjia ng University(Natur al Science Edition)Aug.,2005X 收稿日期:2005-01-10作者简介:闫学勤(1978-),女,助教,在读硕士研究生,研究方向为计算机智能控制与仿真.相对磁导率L=1.选择线圈区域为自由度是AZ,CURR,EMF的PLANE53单元,远场区为INFIN110远场单元,其余区域为AZ自由度的PIANE53单元.并通过“电磁-路”耦合给线圈外加电源和载荷,原、副边与外电路的连接如图1(b)所示.当改变外电路的连接方式及负载的阻值时,就可以模拟变压器在空载、负载和短路等状态的运行状况.根据Maxwell方程并结合A NSYS的特点,本例采用平面场,用矢量磁势AZ作为辅助函数.对于该物理模型中各区域的电磁场微分方程如下:方程(1),(2)用于线圈区域求解:¨×[v]¨×{A}-¨v e¨õ{A}+[R]5A5t+[R]¨v-{V}×[R]¨×{A}={0}(1)¨õ[R]5A5t-[R]¨v+{V}×[R]¨×{A}={0}(2)方程(3)用于铁芯和场区域求解:¨×[v]¨×{A}-¨v e¨õ{A}={J S}(3)其中:v e=13tr[v]=13(v(1,1)+v(2,2)+v(3,3))[v]——磁阻率矩阵=[L]-1;{A}——磁矢量位;{J s}——电流密度矢量;V=电标量位;[R]——电导率矩阵.1.3 剖分和耦合本例中铁芯接缝处、铁窗及铁芯区和远近场区采用四边形自由剖分,线圈区进行映射法剖分,共划分出单元14126个.此时需对线圈区耦合电流(CU RR)和电动势降(EMF)自由度以使电流守恒、绕组电流均匀分布.建模完成后,在远场区边界施加远场标志(flag),将其边界设为第一类边界条件,整个场域加磁力线平行边界条件.1.4 求解本文不考虑铁芯的非线性,采用“谐态”方式,选用“波前”法(the Frontal(Wavefront)method)进行. 2 变压器铁芯磁场分布与铁芯损耗仿真结果2.1 变压器铁芯磁场分布通过调用编制的APDL宏命令流可以方便的模拟求解在工频正弦电压作用下电力变压器的各种工作状态.求解变压器铁芯磁场部分宏命令流如下:……!宏命令求解*create,load !创建宏设置载荷步u1=35000 !计算激励电压rmodif,5,2,t+120,,,1 !修改实常数值rmodif,6,2,t,,,2rmodif,7,2,t+240,,,3c=c+1 !角度递增t=c*30outres,all,1 !设置输出控制solvefinish*end……三相双绕组电力变压器S9-3150/35的额定容量为3150KV A,由以上宏命令流可得铁芯在不同时刻的磁场分布如图2所示.362新疆大学学报(自然科学版)2005年图1 三相变压器物理模型图2 三柱铁芯磁场分布2.2 铁芯空载损耗计算根据工程计算理论可得,对于给定的硅钢片,在一定频率下,每单位重的损耗取决与磁通密度,当得到铁芯重量及磁通密度后,就可算出变压器的空载损耗.空载损耗:P 0=K 1P 1G F ,W .式中:P 1-铁芯单位损耗,W/kg;G F -铁芯重量,kg;K 1-附加系数,此处K 1= 1.15;该变压器的理论计算空载损耗为3.8kW.ANSYS 求解损耗:ANSYS 软件在后处理中可计算出模型的损耗,计算公式为:P rms =12Re 6ni =1(([p i ]{J ~ti })*õ{J ~ti vol i 其中:n =单元总数目,Re {}=复量实部,[Q i ]=磁阻率张量,{J ~ti }=第I 个单元的总耦合电流密度矢量,vol i =单元体积,*=复共轭算子.通过上式最终可得空载损耗为3776W,空载电流为0.32A ,与理论计算相符.3 ANSYS 求解电力变压器的线圈漏磁场 研究变压器线圈漏磁场是计算线圈漏电抗、短路机械力和结构件涡流损耗等特性参数的前提条件,线圈漏磁场的分布是否合理,直接关系到这些参数性能的优劣.仍以S 9-3150/35电力变压器为例,采用有限元法,以矢量磁位为求解变量,仿真变压器正弦稳态漏磁场.3.1 计算模型的简化与假定1)电力变压器的漏磁场,简化为二维非线性磁场计算;2)因三相情况类同,故只分析一相;3)对称性求解区域只取剖面的一半;4)高、低压线圈高度相等,其各子区域内的安匝认为均匀分布;5)不计铁芯磁场的磁滞效应,认为磁化曲线是单值函数按照上述简化,可得如图3所示的仿真模型.取轴对称场分析,用矢量磁位为求解时,其求解方程如下:¨õv -¨A =-J z +j X R A (4)55r (1L r 5(rA )5r )+55z (1L z 5(rA )5z )=-J z +j X R rA (5) 通过仿真可得其漏磁场的分布如图4所示,并根据公式(6)可得最大的磁通密度计算值1.68T ,仿真值与它的相对误差是0.02T.油箱材料=200,其油箱的总损耗为2758W.B m =17.8A D nn Q r H k×10-4,T (6)其中:D -绕组电流密度(A/mm 2r 363第3期闫学勤,等:基于ANSYS 的电力变压器铁芯磁场与漏磁场分布的仿真研究电阻系数(8·mm 2/m).图3 仿真模型图4 变压器绕组漏磁场分布图5 变压器绕组漏磁场分布(采用磁屏蔽=800) 当油箱采用磁屏蔽将其在油箱内表面后,磁屏蔽特性取=800,磁屏蔽厚度为1cm.由于磁导率较高,原来进入油箱的磁通就进入磁屏蔽中,从而降低油箱损耗.在该情况下,油箱的总损耗是1387W,如图5所示.比较可得,油箱采用磁屏蔽后,进入油箱的漏磁通减少,有效地减少了油箱损耗,所以磁屏蔽是保护油箱过热的有效措施.由于油箱材料的性能对损耗大小及其分布影响显著,不同导磁性能的油箱其损耗也各不相同.在使用磁屏蔽后,当油箱材料=600,其油箱的总损耗为1806W.通过比较油箱导磁性能越好,进入油箱的漏磁通越多,总损耗增大,其最大损耗密度值也越大.4 结论 1)有限元软件ANSYS 对三相电力变压器磁场分布的仿真结果与理论分析相符,说明分析与仿真方法的正确性.2)ANSYS 软件利用“场-路”耦合方法可考虑到负载运行情况,并且不同负荷的取值可模拟空载、负载和短路,对分析某些电力设备的电磁场问题来说非常快速、有效.3)油箱采用磁屏蔽后,油箱损耗大大降低,可消除油箱的局部过热问题.4)油箱导磁性能越好,进入油箱的漏磁通越多,总损耗增大,其最大损耗密度值也越大.5)本分析对变压器物理模型做了假设,关于实际变压器的特性分析有待于进一步的研究、深化.参考文献:[1]闫学勤,梁岚珍,杜勇,等.基于ANSYS 的电力变压器铁芯磁场分布的仿真研究[J ].兰州大学学报.2004,40(增刊):14-18.[2]姚志松,姚磊.中小型变压器实用全书[M ].北京:机械工业出版社,2003.[3]王世山,王德林,李彦明.大型有限元软件ANSYS 在电磁学科中的使用[J].高压电器.2002,(6):27-33.[4]周剑明.电磁场有限元综合模拟方法及大型变压器漏磁场的研究[D ].华中理工大学博士论文,1995,104-109.[5]W.N.F u,P.Zhou, D.Lin,S.Stanton,and Z.J.Cendes.Modeling of Solid Conductors in T wo-DimensionalTr ansient Finit e-Element Analysis and It s Application to Electr ic Machines[J].IEEE T ransactions on M agnetics,2004,40(2):426～434.[6]刘传彝.电力变压器设计计算方法与实践[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2002.责任编辑:陈 勇364新疆大学学报(自然科学版)2005年。
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开发设计基于ANSYS 的松耦合变压器的研究张 磊 周 静 李 星(西安石油大学井下测控研究所 陕西西安)摘 要:文章利用大型有限元软件ANSYS,对松耦合变压器的磁芯和线圈建模,分析了影响松耦合变压器效率的主要参数。
通过ANSYS 中的场路耦合仿真求出初级、次级的电流、电压,然后求出效率,并与实际测得松耦合变压器的效率进行对比分析,得出了影响松耦合变压器效率的主要因素,对松耦合变压器的研发有很大的帮助。
关键词:场路耦合;松耦合变压器;耦合系数中图法分类号:TM 401+,1 文献标识码:B 文章编号:1004-9134(2009)01-0018-030 引 言松耦合变压器(Loosely Coupled Transformer,LCT)将其原边和副边分开一定的距离实现电能的无接触传输。
由于有气隙的存在,磁动势主要降落到气隙的磁阻上,导致松耦合变压器的效率很低,所以,提高松耦合无接触电能传输系统的效率成为首要解决的难题。
本文利用有限元ANSYS 软件,分析影响变压器效率的关键参数[1~4]。
ANSYS 的最大优点就在于对模型的有限元计算区域的局部变化非常敏感,并且模型几何尺寸的改变,变压器参数的改变易于实现,从而为松耦合变压器的分析提供了有利的工具。
1 E 型铁磁阻分析[5、6]E 型磁芯及等效磁路如图1所示。
图1(b)中将两个E 型铁对接,中间有气隙的情况图1 E 型磁芯及等效磁路下求出整个磁路中的磁阻。
线圈磁势降落在磁芯和气隙两部分:F =NI =H C L +H r (F 为磁动势)。
式中H C 和H 分别为磁芯和气隙的磁场强度。
虽然气隙不大,因空气磁导率比磁芯磁导率低得多,所以气隙磁场强度H 比磁芯磁场强度H C 大得多。
A =57mm;B =23.8mm ;C =25.9mm;D =18.8mm;E =38.2mm ;F =14.4mm ;a =(A -E )/2=9.4mm;r =0.2mm ;L 1=F +(B -F )/2=19.1mm ;L 2=E 2+A-E 4=28.5mm 。
半个E 型磁芯尺寸见图1(a)所示,中柱的截面积:A 1=C D =486.92mm 2;边柱截面积:A 2=(A -E )2 C =A 12=243.46mm 2;端部面积:A 3=(B-F ) C =243.46mm 2。
第一作者简介:张 磊,男,1985年生,西安石油大学井下测控研究所2006届在读研究生,研究方向为旋转导向钻井技术。
邮编:71006518石 油 仪 器PE T ROLEUM INSTRUMENTS2009年02月所以各段磁路磁阻为:R 1=L 1A 1=3.1215 103(H -1);R 2=L 2 A 3=9.3155 103(H -1);R 3=L 1 A 2=6.2430 103(H -1);其中: 0=4 10-7H /m; = 0 10000根据经验公式可得出气隙磁导为:GA =GC =4 0a c 4r +m (a +c )(r +m )+0.13(a +c )+0.077r +m4=1.6597 10-6(H )GB =4 0D c 4r +m (D +c)(r +m )+0.13(D +c)+0.077r +m4=3.2239 10-6(H )根据磁欧姆定律:F =NI = R 即: NI = R ,在线圈匝数,和流过电流一定的情况下磁路中磁阻越大,磁路中的磁通量 就越小。
从计算磁阻的结果可以看出,气隙中的磁阻比整个磁芯中的磁阻还要大好多倍,所以气隙在松耦合变压器中是影响变压器效率的主要因素;中柱间的气隙磁阻要比边柱的气隙磁阻要小,可以得出,扩大边柱的截面可以减小气隙磁阻。
2 影响耦合系数的参数[7、8]衡量变压器好坏的主要参数就是耦合系数,理想变压器的耦合系数为1,而松耦合变压器的耦合系数随着气隙的加大而减小。
下面通过ANSYS 仿真改变变压器的一些结构参数观察耦合系数的变化。
2.1磁芯形状对耦合系数的影响对EI 和EE 型两种铁芯分别在铁芯之间加气隙后观察耦合系数随气隙增加的变化规律。
EI 型磁芯耦合系数随气隙变化图如图2、3所示。
图2 EI 型磁芯耦合系数随气隙变化图图3 EI 型磁芯耦合系数随气隙变化图从图2及图3中可以看出,在气隙不是很大的时候,随着气隙的增加,耦合系数在大幅度地下降,当气隙增加到一定的程度后,耦合系数降低的幅度逐渐减小。
图2中两线圈之间的距离不随着气隙增加而变化,所以,随着I 型铁的远离耦合系数最低降低到0.8,在5mm 气隙内耦合系数随气隙增加下变化率很大,在超出519 2009年 第23卷 第1期 张 磊等:基于ANSYS 的松耦合变压器的研究mm 气隙时,变化率变的很小。
在图3中,随着气隙的增加,次级线圈和初级线圈的间距也在逐渐加大,所以,当气隙增加到一定程度后,耦合系数可以降低为0。
2.2 磁芯相对磁导率对耦合系数的影响[9、10]变压器是能量传输器件。
激磁电流提供能量传输条件,不参加能量传输。
因此激磁存储能量越小越好,即希望用高磁导率材料的磁芯。
一般磁芯在气隙为0.2mm 时改变磁芯的相对磁导率(设磁芯为线性的)观察耦合系数的变化系数关系如图4所示。
图4 磁芯相对磁导率与耦合系数关系图从图4中我们可以看出,随着相对磁导率的提高耦合系数也在提高,但是幅度不是很大,没有气隙对耦合系数的影响强。
虽然铁芯材料对耦合系数影响很小,但是为了减少铁损,磁芯材料应该选择,较高电阻率的高频磁导磁材料。
2.3 改变气隙观察漏磁变压器次级与初级全耦合不好时,存储在漏感中的能量不能传输到相应的次级,即漏感不参与能量传输。
漏感是变压器的寄生参数,应当越小越好。
但是随着气隙的增加,变压器中的漏磁将逐渐增加见图5。
当漏磁增加后,通过变压器中柱上的磁通量就会减少,也就是穿过次级线圈的磁通量减少,根据电磁感应原理,次级的感应电动势将减少。
为了获得和没有气隙的情况下同样的感应电动势,必须提高输入电流的频率,增加磁通量的变化率,增加通过次级线圈的磁通量,漏磁随气隙的变化如图5所示。
3 实测效率和仿真效率对比为了分析方便,在仿真时将磁芯设为线性导磁材料,相对磁导率定为:10000;不考虑涡流损耗;气隙间距:0.2mm 。
仿真结果见表1。
图5 漏磁随气隙的变化表1 R =11.8 仿真结果初级电压/V初级电流/A 次级电压/V 次级电流/A 效率/%92.20.03594 3.6850.3124334.7441150.0454.60.3916734.15从上面结果分析,将线圈间距设为0.2mm 时,效率就变为34%。
可见在工频50Hz 下松耦合变压器的效率是很低的。
在工频输入电压(50Hz)的情况下,负载为11.8的情况,测得变压器初级次级电流电压见表2。
表1 R =11.8 实测结果初级电压/V初级电流/A 次级电压/V 次级电流/A 效率/%92.20.047 3.90.3827.21150.0655.00.3926.87从表1和表2的分析对比可以看出,仿真和实测的效率误差在6%~8%之间。
其中次级的电流电压值基本上和实际测量的电流电压值基本相符合。
造成误差的主要原因就是初级线圈的励磁电流。
由于篇幅所限制,表中只列出初级电压在92.2V 和115V 两种情况。
因为仿真中,磁芯的磁导率假设为线性的,而实际中的硅钢片磁特性用非线性的B-H 磁滞回线来表示的,所以,仿真和实测值存在的一定的误差。
4 结 论利用ANSYS 对松耦合变压器进行建模仿真,可以方便地改变变压器的关键参数,利用场路耦合求出耦合系数和初级次级的电流电压,然后求出变压器的效率。
通过改变松耦合变压器的主要参数,可以得到影响松耦合变压器效率的关键参数和这些关键参数对松耦合变压器效率的影响规律,进而推动松耦合变压器领域的发展。
(下转第23页)20石 油 仪 器PE T ROLEUM INSTRUMENTS2009年02月试,共计五十余块板的调试任务,应用效果理想,达到了预期的目的。
新的随钻测量仪数据采集测试系统结图3 数据采集测试界面合实际应用设计,有效的提高了仪器的测量精度,数据可以保存、两组数据可以比较,省去许多繁琐的数据抄写、演算工作,提高了工作效率。
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words:Seismic prospecting exploration;Communication;Network;Network bridge;Data acquisitionLu Fang,Gao Hongjun,Li Jian and Ren Lijuan.Genera-l purpose data acquisition and transportation module oflogging tool.PI,2009,23(1):5~8Based on the basic principle obtained by analyzing the function of data acquisition and transportation module of log -ging tool,the genera-l purpose data acquisition and transportation module is advised,which employs the FPGA and DSP as core circuit,and coordinates with the ADC and CAN transceiver chips.This module completes the control and data acquisition of logging circuit by FPGA,transmits data to DSP by FIFO,and then sends the data acquired by C AN inter to TCC (Telemetry Cable Communication Module).The module is high -integration and high -flex ible,and may be used in the majority of logging tool by revising the internal procedure of DSP and FPGA,w ithout modifying the hardware cir -cuit.Experiment results indicate that the proposed module has excellent temperature performance and has been applied to the CPL s logging tools based on EILog06system successfully.Key words:Logging Tool;DSP;FPGA;Data AcquisitionYan Minjie,Dang Ruirong,Yuan Aming and Xie Yan.The study of a three component induction logging sys -tem.PI,2009,23(1):9~12In this article,we develop the configuration and arrangement of coil array of the three component induction logg ing tool and the focusing method of coil array.Transmission focusing mode is adopted for the principal coil arrays ,and re -ceiver focusing mode is adopted for the cross coil arrays.The horizontal detecting depth and longitudinal resolution are improved by appropriate selecting the sonde turns,space,and the best detecting performance is demonstrated by calcu -lating geometry factor and studying the forward and inversion in anisotropic formation.Key words:three component;focusing means;geometry gene;resolving power;detecting performanceWu Yangyang and Zhang Yuying.Design and implementation of multiplexer of logging cable cores.PI,2009,23(1):13~14By using multiplex ing technology,a new type of multiplexer of logging cable cores is designed based on the require -ments of the logging information system in cased hole formation resistivity logging.It can control the transition function of logging cable core.And the optoelectronic isolator is used to avoid interference of control signal.The problem of limited logging cable number is solved effectively.Key words:multiplexel cable core;relay;cased hole formation resistivity loggingSu Nan,Pang Jufeng,Li Zhen and Liang Juan.Numerical calculation method of acoustic ful-l wave loggingand its application.PI,2009,23(1):15~17With the application of acoustic full-wave,the numerical calculation methods of acoustic ful-l wave are developedstep by step.It is important theory guiding to the oilfield exploration and development.This paper introduced the real axis integration and finite difference methods in the exploration of acoustic communication under the ground.According to the determination of the lithology ,porosity and oil saturation,this paper illustrates the application of acoustic full-w ave in actual logging.Key words:acoustic ful-l wave;numerical calculation method;application Zhang Lei,Zhou Jing and Li Xing.The study of loosely coupled transformer based on ansys.PI,2009,23(1):18~20,23By using ansys software,we build Loosely Coupled Transformer modle for analyzing the main parameter.By using the method of electric field and magnetic field coupling ,w e calculate the current and voltage of primary and secondaryVol.23No.1 PETROLEUM INSTRUMENTSPETROLEUM INSTRUMENTS Feb.2009 w inding,and then figure out its efficiency.Finally,w e compare simulation efficiency w ith ture measure efficiency. Through the analysis of the article,we get the main factors which affect the efficiency of loosely coupled transformer, which is helpful for the development of this field.Key words:electric field and magnetic field coupling;Loosely Coupled Transformer;coefficient of couplingLv Xiaowei,Yang Yaping,Zhu Huanfen and Huang Fupengjie.Design of MWD data acquisition test System. PI,2009,23(1):21~23The MWD data acquisition test system is designed to emulate how MWD acquires data and to debug the key A/D module more correctly.Data acquisition controller selects M68HC08,and communication betw een single chip processor and A/D module may be accomplished by SPI.The acquisition data are sent to computer by RS232and are converted to analog voltage signals with C software.The final data are saved by EXCEL and outputted through report forms.It comes true that data are saved over DB and much more data are compared because of the Ex cel format.Key words:data acquisition;M68HC08series single chip processor;A/D conversion;SPI interface;RS232serial in-terface;Excel formatPan Zhongyin,Liang Baojiang and Qu Xuezhen.Study of seismic instrument system test.PI,2009,23(1):24~ 27There are no general test and check rules for various traditional seismic data acquisition system.Based on seismic instrument s test and check principle before acceptance.The paper summarizes the specification of the seismic data ac-quisition system,including environmental requirement,technical specification and test methods.It might be used to guide the seismic instrument system test.Key words:seismic survey;instrument;system testPan Junying,Liu Xiangyou and Zhu Zhonghai.PL2000computerized production logging system.PI,2009,23 (1):28~30PL2000Computerized Production Logg ing System adopts Windows Operating System.VISUAL C++Language is applied to the programs.The system can work not only with the domestic production logging tools but also the logg ing tools which use single conductor cable produced by Computalog Company.The main functions and design train of the system are analyzed in the paper from two aspects of software and hardware.Key words:Production Logging;Computerized System;Signal AcquisitionZhang Yukun,Liu Jun,Zhang Yuping and Zhang Pengxiang.Geowaves Vsp mult-i array digtal tool and its ap-pliction.PI,2009,23(1):31~34The Geow aves Vsp mult-i array digital tool,which is manufactured by SERCEL,is the most advanced VSP equip-ment in the world.It includes all the new technology of the VSP,and it w ill provide the most reliable equipment for ac-quisition of the VSP data in the different VSP observer mode in the oilfield exploration and development.The essay intro-duces the component,function and technology parameters of Geowaves Vsp system in detail.Key words:Geowaves Vsp;source;digital geophoneWang Yinsheng,Yang Jinzho,Han Laiju,Zhang Haihua and Shi Binquan.Development of MWD equipment. PI,2009,23(1):35~36MWD equipment of down hole engineering parameters is an important drilling instrument.The paper introduces principle of the equipment and elaborates its design proposal and steps of enhancing its reliability.Experiment proves the accuracy and reliability is satisfactory.The equipment is worth generalizing.Key words:near the bit;drilling;MWD;reliabilityLi Chunzhou,Qian Jun,Du Shifeng and Tang Zhenhuan.Application of pulsed-neutron oxygen activation wa-ter flowage logging tool(WFL)in Jiangsu oilfield.PI,2009,23(1):37~40By contrasting w ith limitations of the traditional injection profile logging technique,This paper introduces the princ-i ple,properties and technology characteristics of the Oxygen Activation Water Flowage Logging Tool(WFL)and analyzes the application in injection profile logging,bypass channel,and profile control operation evaluation.Key words:Injection profile;Pulsed-neutron;Oxyen activationHuang Fang,Zhang Shizhong,Peng Meixia,Dai Chunfang and Feng Bin.The development of the simulator of the SZS CBL.PI,2009,23(1):41~42,46This paper introduces the development and application of the simulator of the SZS three combination logging tools. The simulator can be used to simulate not only the transmitting and receiving of the acoustic system,but also the pulse signals of the CN.It can largely save man power and material resources,and effectively improve efficiency to make use of this simulator to detect the circuitry of the SZS combination logg ing tools.Key words:SZS combination tools;simulator;logic control;damping surging;frequency divider。