基于Preisach磁滞模型的电工钢片磁特性模拟

电工钢片广泛应用于变压器等电气设备的制造中,其磁滞特性对电气装备的运行性能具有十分重要的影响,因此,需要精确高效的磁滞模型以描述电工钢片的磁滞特性。为此,基于Preisach理论将Preisach分布函数写成2个1维函数的乘积形式,由分布函数积分获得Everett函数及动态磁化率,并将积分以封闭形式进行表征,将推导出的闭式表达式应用于Preisach模型中可以模拟不同频率下电工钢片的磁化过程。并且以电工钢片为实验样本进行了仿真和实验,二者对比结果表明该模型运算速度快,仿真准确,具有较高的精度,能准确模拟电工钢片在磁化过程中的磁滞特性。     

考虑趋肤效应的铁磁材料宽频损耗分离模型

为在较宽频率范围内准确计算变压器铁心损耗,该文在不同频率下对铁磁材料的磁滞特性及损耗特性进行了测量,并基于损耗分离模型进行分析。为考虑趋肤效应对涡流损耗的影响,计算过程中分别采用不同形式的实数、复数磁导率表示材料磁感应强度与磁场强度的本构关系。研究发现,采用磁导率描述本构关系时,其数值不能从近似的直流磁化曲线中提取,而应将其视为随频率变化的量。基于上述结论,该文基于损耗分离理论对铁磁材料内部的磁场进行分离,并基于异常损耗场提出一种实数磁导率近似方法,从而实现基于少量低频下的测量数据预测材料在较宽频率范围内的损耗特性。     

基于表面阻抗边界的变压器杂散损耗计算方法

表面阻抗法是基于电磁波理论并将导体表面阻抗作为一种边界条件进行有限元求解的方法,它具有求解规模小、计算效率高等优势。首先借助工程电磁场数值计算软件Magnet,使用有限元法和表面阻抗法对该模型进行仿真,然后基于TEAM Problem 21基准族中的P21-B模型搭建了变压器杂散损耗测试系统,用于测量在不同频率电流激励条件下的变压器杂散损耗。针对现有测量方法的不足,引入温度系数对测量结果进行修正,并采用改进线圈损耗法以得到更准确的杂散损耗测量结果。通过与实验值对比,验证了有限元法与表面阻抗法计算结果的准确性。从计算规模和时间角度分析,表面阻抗法远远小于有限元法,大大节省了计算资源。