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基于磁阻率张量模型的电力变压器铁心损耗分析

李晓娜  
【摘要】:本课题是国家自然科学基金项目“计算电磁学中电工钢片及其组合结构综合电磁特性的精细模拟(基金号:50777042)”和“铁磁材料三维磁滞特性的测量与模拟”(基金号:50807039)的组成部分之一。 电机、变压器等电工产品铁心磁场同时存在交变磁场和旋转磁场,与之对应的铁心损耗分为交变损耗和旋转损耗。受铁磁材料磁特性测量技术的限制,目前国内电气产品生产企业只能利用交变磁化曲线计算铁心损耗,这就导致损耗计算不准确,进而引起局部过热问题。因此,电工钢片旋转磁化特性的测量与模拟问题研究对电工产品精确设计起到至关重要的作用。本课题以此为背景,研究了一种基于二维磁特性测量技术的磁阻率张量模型,并用于变压器铁心磁场计算与损耗分析。具体工作如下: 首先,对电工钢片二维磁特性测量装置及方法进行了简单介绍,在此基础上重点分析了目前国际上比较流行的两种描述电工钢片二维磁特性的数学模型,即ES模型和|B|-θB,分析了它们的优缺点。 然后,基于现有二维磁特性测量装置,对电工钢片二维磁特性测量数据进行了分析,给出了描述电工钢片旋转磁化特性的磁阻率张量数学模型,推导了模型中磁参数的数学表达式。由于模型参数对实验测量数据有很强的依赖性,因此,本文较为详细地分析了模型参数在不同磁通密度旋转轨迹下的变化情况。为便于将测量数据反映到磁场的有限元分析中,对模型参数进行了数据插值处理。 最后,将上述磁阻率张量模型与磁场的有限元分析结合,推导了考虑旋转磁化特性的磁场有限元公式,编制了相应的FORTRAN程序。分析了三相变压器铁心磁场及铁心损耗,给出了不同时刻磁场分布图及铁心损耗分布。


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