Simulationsmodell zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von Transformatorkernen bei nichtharmonischer Erregung

Übersicht Ausgehend von der modellmäßigen Domänenstruktur ferromagnetischer Werkstoffe werden für den Bereich einer 180°-Blochwand die Kräfte zwischen magnetischen Elementardipolen untereinander und gegenüber einem äußeren Magnetfeld berechnet und so die Blochwanddynamik erfaßt. Da nicht alle benötigten Parameter aus der atomaren Struktur des Werkstoffs ableitbar sind, werden die freien Parameter durch Anpassung der Simulation an eine z.B. B-H-Messung 50 Hz festgelegt. Ziel dieses so kalibrierten Modells ist es, Aussagen zum Werkstoffverhalten in Betriebsbereichen zu liefern, die durch normgerechte Werkstoffbewertung nicht abgedeckt und für den praktischen Einsatz von Interesse sind. Als Anwendungsbeispiel wird die B-H-Charakteristik eines Transformatorkerns bei Impulserregung simuliert. Obwohl die Übereinstimmung mit Messungen gut ist, weisen detailliertere Betrachtungen auf eine verbesserungsfähige Verlustmodellierung hin.

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Simulation model to determine the magnetic properties of transformer cores for non-harmonic excitation

Contents Employing the modelled domain structure in ferromagnetic material, for the area of a 180° blochline the forces between the atomic magnetic dipoles and by an outer magnetic field are calculated and so the dynamic properties of the blochline are considered. Because not all required parameters can be derived from the atomic structure of the material, the remaining parameters are set by adapting the simulation to measured values e.g. for 50 Hz. The aim of the so calibrated model is to determine the behaviour of the material for working conditions, which cannot be investigated by standardized measurings but are of special interest. As an example of application the hysteresis loop of a pulse stressed transformer core is simulated. Although the correspondence with the measured values is quite good, on closer inspection an improvable loss modelling is indicated.