1.2 变压器研究现状与趋势

1.3有限元分析技术

有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。 

有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。　　

有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。有限元法将函数定义在简单几何形状的单元域上，且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一[6]。

1965年,“有限元”这一名第一次出现,到今天有限元在工程上得到广泛应用，经历了40多年的发展历史，理论和算法都已经日趋完善。近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析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计算问题的有效途 径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器，国防军工，船舶， 铁道，石化，能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：

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2）更强大的网格处理能力

3）由求解线性问题发展到求解非线性问题　　

4）由单一结构场求解发展到耦合场问题的求解

5）程序面向用户的开放性

2 变压器设计原理及电磁场分析原理

2.1 变压器原理模型

变压器从结构来看，铁芯和绕组是它的两大主要部分。以下为变压器的一些基本组成部分。

（１）铁芯

铁芯是变压器的磁路，又是变压器的机械骨架，由铁芯柱和铁轭两部分组成铁芯柱上套装绕组，铁轭使整个铁芯构成闭合回路。运行时变压器的铁芯必须可靠接地。

（２）绕组

绕组是变压器的电路部分。为了保证变压器足够的使用年限，对绕组的电气性能、耐热性能和机械强度都有严格的要求。一般配电变压器多采用同心式绕组。同心式绕组的原、副绕组绕成两个直径不同的圆筒形，低压绕组放在里面靠近铁芯，高压绕组套在外面。由于这种绕组结构简单，制造方便，所以在工厂（变电所）中应用的非常广泛。

（３）绝缘

变压器的绝缘部分分为外部绝缘和内部绝缘。外部绝缘是指油箱外部的绝缘，主要包括高、低压绕组引出的瓷绝缘套管和空气间隙绝缘；内部绝缘是油箱盖内部的绝缘，主要包括绕组绝缘和内部引线绝缘等。文献综述