特高压变压器用高磁感取向硅钢片励磁特性

为确定不同类型取向硅钢片应用于特高压变压器时的励磁性能,对普通高磁感和经激光刻痕磁畴细化的2类取向硅钢片试样的单位铁损、磁化特性曲线、激磁功率曲线和磁致伸缩率4项基础磁性能进行了对比测试,对采用2类硅钢片设计成的单相双柱旁轭式特高压变压器铁芯时的空载损耗和空载电流进行了计算,对2类硅钢片制造成的1 000 k V特高压变压器主体变整机的空载损耗、空载电流、励磁特性曲线和空载噪声特性进行了试验研究和分析。结果表明:采用经激光刻痕磁畴细化的国产0.27 mm取向硅钢较同厚度进口高磁感取向硅钢片的样品,单位铁损及特高压变压器整机空载损耗小,空载附加损耗系数相近,而两类硅钢样片的磁化电流和磁致伸缩率与特高压变压器整机空载励磁电流和空载噪声无对等关系。     

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。     

考虑硅钢片二维矢量磁特性的复数E&S模型

电工材料电磁特性的精细模拟是决定电工装备电磁场分析与损耗计算正确与否的关键因素之一。提出了一种能够描述硅钢片二维矢量磁特性的复数E&S模型,该模型既能够考虑交变磁化,又能够考虑旋转磁化的影响。基于硅钢片二维磁特性测量实验,提出了利用1个周期内磁能密度平均值计算模型中有效磁阻系数,利用磁滞损耗密度计算有效磁滞系数的方法。推导了结合复数E&S模型的磁场有限元分析公式,并以环形铁心模型为例,将复数E&S模型与传统E&S模型的计算结果进行了对比研究,指出复数E&S模型与有限元结合时既能够节省计算时间又能够保证材料特性模拟的准确性,是一种更适用于工程应用的矢量磁特性模型。     

直流偏磁对变压器振动噪声的影响

取向硅钢片的磁致伸缩特性是引起变压器振动噪声的主要原因,并且直流偏磁在很大程度上加剧了变压器的振动噪声。本文首先测量了取向硅钢在不同磁密下的磁致伸缩蝴蝶曲线族,研究了轧制方向(RD)和垂直轧制方向(TD)磁致伸缩的特性,同时研究了直流偏磁对磁致伸缩特性的影响,然后用平均磁致伸缩曲线来模拟取向硅钢片的磁致伸缩特性,并将其应用到直流偏磁条件下一台160k V·A干式变压器空载振动的有限元计算。最后实验测量了直流偏磁条件下变压器铁心不同位置的空载振动,以及随着直流偏磁的增大,噪声声压级的值。综合有限元计算和实验测得的空载振动噪声值,分析了直流偏磁对变压器振动噪声的影响。     

直流偏磁下不同磁化曲线对变压器铁心损耗仿真的影响

直流偏磁下变压器铁心材料磁化特性采用不同的表述方式,将会产生不同的损耗仿真结果。本文基于爱泼斯坦方圈试验测量了30ZH120取向硅钢片的交流磁滞回环和交流偏磁磁滞回环,详细阐述并解释了交流磁化曲线、直流磁化曲线、平均磁化曲线、交流偏磁磁化曲线和交直流共同作用下磁化曲线的提取方法。从实验数据和理论分析的角度指出了交直流共同作用下磁化曲线与直流磁化曲线是同一条曲线。以两台干式变压器产品模型为例,设计并搭建了使变压器工作在直流偏磁条件的实验电路,测试并仿真计算了直流偏磁下电力变压器铁心的空载损耗。研究表明,计算分析直流偏磁电工设备时,可以用直流磁化曲线描述硅钢片材料的磁性能,为提高直流偏磁下变压器损耗仿真准确性提供了参考依据。     

基于Preisach模型的取向硅钢片直流偏磁磁滞及损耗特性模拟

基于Preisach磁滞模型,提出了面向非对称磁滞回线模拟的参数辨识方法,并应用于取向硅钢片的静态及动态磁滞特性模拟。通过实验获得取向硅钢片静态直流偏磁极限磁滞回线,利用数值方法生成具有非对称特征的一阶回转曲线,进而建立直流偏磁条件下的Everett函数。对静态下的直流偏磁磁滞回线进行拟合,通过与实验结果的对比,验证了该文方法的有效性。进一步考虑直流偏磁磁场和交流磁通密度峰值对异常损耗的影响,构建直流偏磁动态磁滞模型,实现了直流偏磁条件下取向硅钢片损耗特性的模拟,分析了直流偏磁对不同类型损耗的影响。     

基于爱泼斯坦方圈测试的硅钢片磁化曲线特性分析

带铁心的线圈类产品要实现准确的仿真设计最核心的内容是铁心的磁化曲线分析。本文通过爱泼斯坦方圈测试方法,测试了取向硅钢片B30P105的磁化曲线特性,分析了取向硅钢片轧制方向和垂直于轧制方向的磁化曲线、不同频率下的磁化曲线和铁心损耗。本文还制作了三种不同叠置方式下的铁心线圈,测试了它们的磁化曲线和铁心损耗曲线,并进行对比分析。通过本文硅钢片磁化曲线测试分析,对带铁心的线圈类产品仿真设计具有重要的工程意义。     

直流偏磁对计量用电流互感器的性能影响分析

通过电流互感器(current transformer,CT)的T型等效模型推导出了计量用CT的误差与铁芯磁导率之间的关系,并通过铁磁性能实验得到了在直流偏磁下电感与铁芯磁导率之间的变化规律。设计交直流混合实验方法模拟真实的直流偏磁现象,通过实验数据分析直流偏磁对计量用CT误差的影响。结果表明,直流偏磁没有改变铁芯饱和特性,随着直流偏置量的增加,比差整体往负方向偏移,角差整体往正方向偏移,CT二次侧的谐波分量增加,偶数次谐波分量的增加尤为明显。     

考虑磁化及磁致伸缩特性各向异性的 感应电机铁心电磁应力分析

感应电机铁心电磁应力主要来源于硅钢片的磁致伸缩以及定转子间麦克斯韦电磁应力,在正弦及谐波激励下,硅钢片均具有较强的磁各向异性。因此,为了准确计算电机铁心电磁应力,在该文首先对无取向硅钢片在正弦及谐波激励下的磁化和磁致伸缩特性曲线进行测试;然后,建立考虑磁化及磁致伸缩特性各向异性的感应电机电磁-机械耦合振动模型,并计算电机铁心电磁应力分布;最后,通过对比有无考虑磁各向异性的电机模型计算结果,分析电机铁心的应力分布的各向异性,同时,计算了5次谐波和7次谐波注入下电机定子铁心电磁应力曲线及频谱,发现在100 Hz和200 Hz频率时,谐波对应力幅值的影响较大。     

软磁复合材料与硅钢片材料的永磁电机性能差异研究

软磁复合材料是由表面带有绝缘的金属粉末颗粒压制而成,具有涡流损耗小、各向同性的特点,近年来得到了一定的应用,但其磁滞损耗大,磁导率低,所以其适用场合及与硅钢片性能的具体差异还需要进一步的深入研究。该文首先利用环形试样法测试软磁复合材料的磁特性,得到其空载磁化曲线和不同频率下的损耗数据。然后,为对比分析软磁复合材料和硅钢片材料在电机应用中的差异,分别使用软磁复合材料和硅钢片设计两台永磁同步电机,分析计算两种材料电机的磁场、铁耗以及铁耗在不同频率下的变化规律。最终通过样机测试掌握了两种材料在永磁电机中应用的差异,验证了计算的准确性,总结了软磁复合材料的应用范围。     

氧化镁形貌对取向硅钢磁性能的影响

采用球状、短棒状和薄片状的三种氧化镁配制成涂液涂布于取向硅钢板,经高温退火形成硅酸镁底层。采用扫描电子显微镜(SEM)、硅钢铁损测试仪等手段,研究初始颗粒形貌为球状、短棒状和薄片状的三种硅钢涂布用氧化镁对硅酸镁底层和取向硅钢磁性能的影响。结果表明,球状氧化镁团聚程度低,活性大,涂敷性好,形成的硅酸镁底层致密均匀,附着性好,硅钢铁损低,磁感应强度高。     

智能塑壳式断路器电流互感器的优化设计

在分析与智能塑壳式断路器配套使用的铁心电流互感器的结构原理及传统设计基础上,提出了一种新的有取向硅钢片代替无取向硅钢片的优化设计。采用纵向增加补偿硅钢片,有效补偿纵向硅钢片导磁截面积不足;利用条形硅钢片之间特定的衔接方式,解决条型硅钢片固定困难的问题;合理改进硅钢片加工工艺,以提高其取向性。该优化设计在不增加电流互感器体积的前提下,大大提高其抗磁饱和能力,更加满足智能塑壳式断路器的测量范围和保护精度。     

抑制剂成分对取向硅钢夹杂物析出及磁性能的影响

利用FE-SEM、EDS分析了含不同抑制剂成分的成品取向硅钢中夹杂物的组成和形貌,统计其尺寸及数量分布;结合对磁性能测试的结果,分析了Sn、Cu、Nb和Cr对取向硅钢磁性能影响的机理。结果表明:含Sn的取向硅钢试样中夹杂物主要为块状的微米级Al-Ti-C-N-O复合物,还有少量的球形Al-N-O颗粒和块状Ti-C-N-O颗粒,棒状夹杂物较少;含Cr的取向硅钢试样中夹杂物主要为球形的微米级Al2O3,还有少量Cu-Al-N-O-S复合物,棒状夹杂物和不规则夹杂物均较少;含Cr试样中1~3μm夹杂物的平均尺寸较含Sn试样小,但数量多,而大于3μm夹杂物的平均尺寸较含Sn试样大,但数量很少。磁性能测试结果表明,外场为800A/m和2500A/m时,含Cr试样磁感应强度偏低,铁损值P1.7/50较含Sn试样高,为1.171W/kg。     

配电变压器用二次硅钢片性能评估及鉴定

取向硅钢制成变压器铁芯后直接关系电网的安全性和节能性。对配电变压器铁芯用二次硅钢片的性能进行了全面评估,结果表明,抽取自A地区、B地区及C地区的二次硅钢片的铁损最高可达1.91 W/kg（变压器空载损耗高）,磁致伸缩系数λ1.7T高至3.9×10-6（变压器噪音大）,表面绝缘电阻最低仅有1~2 Ω·cm2/片（片间绝缘能力降低后直接威胁铁芯安全）,涂层附着性为D级甚至更差,产品质量存在严重缺陷。长期使用二次硅钢片会给挂网运行的配电变压器带来严重的质量问题和安全隐患。通过全面检验硅钢片的表面质量、磁性能、涂层性能、组织结构可鉴别出变压器铁芯材质是否为二次硅钢片。     

涂层应力及外加应力对烟机传感器用取向硅钢巴克豪森噪声的影响

采用巴克豪森无损检测系统,对普通取向硅钢及高磁感取向硅钢的巴克豪森噪声值进行了检测,研究了表面涂层应力及外加应力对烟机传感器用取向硅钢巴克豪森噪声值的影响。结果表明,去除表面涂层导致普通取向硅钢A与高磁感取向硅钢B的磁畴宽度分别增加了53%和90%,巴克豪森噪声值随之增大了9.7~36%,主要由磁畴宽度的增加引起。施加3 MPa的拉应力使A与B取向硅钢的磁畴宽度分别降低了47%和50%,巴克豪森噪声值随之下降了17~31%。磁畴壁的移动速度验证了取向硅钢的铁损与巴克豪森噪声的相关性。     

渣中MnO含量和脱氧剂种类对取向硅钢回锰、回磷的影响

取向硅钢中Mn、P含量会对钢的磁性能及冲压性能产生重要影响。为研究取向硅钢脱氧过程中Mn、P含量的变化规律,在高频感应炉中采用MgO坩埚作反应器,在1 873 K、大气气氛下,对取向硅钢顶渣和钢液间Mn、P含量的变化趋势进行了实验测定。结果表明,当渣中MnO含量一定时,随处理时间的延长,钢中Mn、P含量先增加,然后快速降低;随渣中MnO含量的增加,钢中回锰量增多,回磷量稍有降低。此外,当渣中MnO含量一定时,加入CaC2-CaO后,钢中回锰量最多;加入Al-Fe后,回锰量次之;加入Si-Fe后,回锰量最少。本实验条件下,渣中MnO含量为3%、处理时间为8～10 min时,对应钢中的Mn含量可达0.029%～0.037%,P含量为0.004 2%～0.032%。     

用国产HiB钢,真正实现低损耗低噪声变压器的国产化

介绍了国产高磁感取向硅钢性能,并提出了制造低损耗、低噪声变压器的注意事项。     

0.10mm与0.23mm取向硅钢在不同运行工况下磁特性的测量与对比分析

在电力电子装备的复杂运行工况下,不同类型取向硅钢表现出的磁特性不同.为了使设计人员在面对不同电力电子装备运行工况时,能够快速准确地对不同类型取向硅钢进行选型,基于中频爱泼斯坦方圈测量装置实现了不同运行工况下0.10 mm超薄取向硅钢与0.23 mm普通厚度取向硅钢磁特性的测量,揭示了两种不同类型取向硅钢的磁特性变化规律...     

谐波对感应电机振动影响研究

为了研究实际工况下感应电机的振动情况,对不同谐波参与下硅钢片的磁化特性和磁致伸缩特性进行测量。基于测得的本构关系,建立电机铁心的电磁-机械多场耦合模型。考虑电磁力和硅钢片的磁致伸缩效应,进行感应电机在不同谐波参与下电磁场和机械场的数值计算,以得到磁密、应力和振动的分布情况,进而分析谐波对电机铁心振动的影响,为减少感应电机的振动噪声提供有力的理论依据与计算方法。     

Y3系列三相异步电动机设计--冷轧硅钢片铁心压装

Y3系列异步电动机是采用冷轧硅钢片作为导磁材料而设计的一般用途低压三相笼型异步电动机基本系列.由于冷轧硅钢片与热轧硅钢片在机械性能上有所不同,故其在冲剪、压装等制造工艺上与热轧硅钢片有所不同.本文通过一系列试验,对冷轧硅钢片铁心叠压中的有关工艺问题进行了研究.