脉宽调制激励下电工钢片动态磁滞特性测量与模拟

针对脉宽调制激励条件下电工装备铁心磁特性难以准确测量和模拟的问题,提出了改进的电工钢片复杂磁特性测量和模拟方法.在传统的爱泼斯坦方圈测量装置的基础上,通过改进线圈的绕制和连接方式,实现宽频测量的目的.结合改进的爱泼斯坦方圈,搭建了电工钢片复杂磁特性测量系统,测量了电工钢片在PWM电源激励下的磁特性.基于测量结果,结合经典的Jiles-Ather-ton(JA)磁滞模型和一阶回转曲线(FORC)模型推导了计及局部磁滞回环的磁滞模型.为考虑频率因素的影响,引入改进的粘滞模型实现了磁滞模型频率依赖的模拟.最后,通过将测量与模拟结果进行对比,验证了改进的动态磁滞模型的可行性.     

直流偏磁下叠片铁心磁致伸缩的实验测试与分析

电工钢片磁致伸缩效应是引起变压器铁心振动,并产生噪声的主要原因之一,直流偏磁的存在加剧了铁心的磁致伸缩形变。基于爱泼斯坦方圈装置开发了电工钢片叠片结构磁致伸缩特性测量系统,测量并分析了取向电工钢片叠片结构在不同直流偏磁磁场、磁化角度及磁化强度下磁致伸缩主应变大小和方向的变化情况,对比分析了单片电工钢片与其叠片结构磁致伸缩特性的差异,讨论了直流偏磁磁场对叠片结构磁致伸缩特性的影响,并建立了材料磁致伸缩特性数据库。基于上述测量数据,计算了直流偏磁下单相变压器铁心模型的磁致伸缩应变,并与实测值进行了对比验证,为直流偏磁下变压器铁心振动噪声的研究奠定基础。     

无取向硅钢片各向异性磁致伸缩特性模拟

基于一维磁致伸缩测量装置,提出了单片无取向硅钢片任意方向磁致伸缩特性的测量方法,得到了材料不同磁化方向上磁致伸缩回环,并提取了描述磁致伸缩特性的单值曲线。建立了描述磁致伸缩与磁场关系的?-(?B,Bmax)磁致伸缩数学模型,给出了由测量数据拟合得到的二维磁致伸缩特性曲面。基于Fortran语言编制了耦合上述磁致伸缩模型的有限元计算程序,并分析了一台同步发电机定子铁心的磁致伸缩。研究表明,无取向硅钢片具有任意方向各向异性的磁致伸缩特性,而该文提出的磁致伸缩测试方法和数学模型可以有效地分析硅钢片磁致伸缩各向异性特性。     

循环展开在电磁场计算中的应用

在电气设备电磁场数值分析过程中,程序代码中含有大量的循环计算,其计算时间随有限元分析网格中单元和节点数量的增加而迅速增加。为提高循环计算时硬件资源的利用率、减少计算时间,根据循环计算相关特征量,研究能够预测不同循环中最佳循环展开因子的机器学习算法。首先建立不同的机器学习回归算法模型预测不同特征变量的循环计算时间,对模型的参数进行优化以提高预测准确率,通过比较计算时间找出最佳展开因子。然后建立循环特征变量与展开因子之间机器学习分类算法模型,预测得到最优循环展开因子。最后将算法应用于预测有限元分析代码中循环计算的最佳展开因子,将结果在1台单相变压器磁场有限元分析代码中进行循环展开,计算得到展开前后时间的加速程度。循环展开技术可以应用到有限元串行和并行计算中,并且在不同的程序中都有很好的适应性。     

开放式MRI永磁型主磁体的匀场方法

以开放式永磁型MRI(magnetic resonance imaging)主磁体为研究对象,将人工的匀场过程与整数线性规划理论相结合,提出了基于中心磁场参照的匀场方法。建立无源匀场数学模型,并采用Lingo软件进行求解,引入数值分析方法计算小磁片阵列的影响值。数值分析及现场匀场实验均验证了该匀场方法可将成像区磁场的均匀度提高近50%。     

无取向电工钢应力依赖矢量磁特性测量研究

提出一种依赖矢量磁特性的电工钢片应力测量方法,采用电动推杆实现同时在轧制与垂直于轧制方向对电工钢片施加拉(压)力。优化设计励磁磁轭的尺寸并合理布局以保证测量区域磁场分布的均匀性,提高测量精度。将B探针与双复合H线圈统一装配到电木框架内构成矢量B-H传感器,达到同时测量电工钢片磁通密度B和磁场强度H信号的目的。根据坡印亭定理计算不同磁化条件下电工钢片比总损耗。基于上述方法分别测量了无取向电工钢样品不同磁化角度、轴比以及磁通密度下的矢量磁特性,测量过程中将预拉(压)力矢量的方向设置为与磁化角度一致。根据测量结果总结归纳出电工钢片矢量磁特性的应力依赖演化规律。     

旋转磁化下电工钢片磁致伸缩动态矢量特性模型

减少电工钢片磁化过程引起的铁心磁致伸缩形变是降低电气设备振动噪声的一个有效途径。电机铁心存在大量旋转磁化,而旋转磁化下铁心磁致伸缩特性较为复杂,其模拟方法研究还处于起步阶段。该文测量并分析旋转磁化下单片电工钢片的旋转磁致伸缩特性,探讨一个磁化周期不同时刻的圆形形变、主应变的矢量和谐波特性。提出基于Chua-type模型的动态矢量特性模型,并推导模型参数的计算表达式,建立相应的参数数据库。最后,对一台同步发电机的磁场进行仿真计算,结合所提出的模型,分析定子铁心的应变分布以及引起的局部形变,阐明传统磁致伸缩计算方法的不足之处,为进一步分析磁致伸缩引起的电机铁心振动噪声奠定了基础。     

无取向电工钢片旋转磁致伸缩的动态测量与分析（英文）

无取向电工钢片旋转磁致伸缩的准确测量对减小电机铁心的振动研究具有重要意义。本文利用二维磁特性装置和玫花型电阻应变计开发了一台用于研究电工钢片旋转磁致伸缩特性的实验测试系统。讨论了应变计在样片尺寸及其粘贴位置的变化对测量结果的影响,分析了一个磁化周期内旋转磁致伸缩的动态特性,仿真计算了一台同步发电机铁心的磁致伸缩变形。研究表明,电工钢片旋转磁致伸缩特性大于交变磁化引起的磁致伸缩,而旋转磁化轨迹决定了旋转磁致伸缩的特性。