电力变压器铁心磁致伸缩力的数值计算

建立了铁心电磁—机械振动耦合模型,对变压器磁场分布、铁心磁致伸缩应力、应变及电磁力进行了计算。     

考虑硅钢片磁致伸缩特性的干式铁芯电抗器铁芯振动分析及优化

铁芯电抗器振动的主要原因包括铁芯的麦克斯韦力及硅钢片的磁致伸缩效应。为了准确地建立硅钢片磁致伸缩模型,基于Jiles-Atherton磁滞模型,并根据软磁材料的二次畴转模型理论,建立铁磁材料磁致伸缩模型,采用自适应模拟退火(adaptive simulated annealing, ASA)算法提取模型中的多个参数。在确定磁致伸缩模型有效性的基础上,利用多物理场仿真软件构建考虑磁致伸缩模型的干式铁芯电抗器振动计算模型,分析铁芯电抗器铁芯的振动分布特点,结合拉丁超立方抽样实验方法与Kriging模型建立能够准确预测铁芯振动位移的优化模型,在均衡铁芯电抗器电磁及振动特性的情况下使得铁芯上的金属导体用量最小化,获得电抗器铁芯的最佳结构。并对比分析优化前后电抗器模型的特性,优化数据显示,电抗器铁芯部分的金属导体用量相较于优化前降低9.21%,且此时的电感仅改变了0.31%,同时优化后铁芯振动减少18.18%,满足电抗器电磁及振动要求。     

不同铁磁材料变压器铁芯磁致伸缩及振动噪声特性分析

实际运行工况下,非晶合金变压器的振动噪声要明显高于传统取向硅钢铁芯变压器,其原因主要是相同磁化条件下非晶合金的磁致伸缩现象通常高于冷轧取向电工钢片。因此,深入掌握不同铁磁材料的磁致伸缩特性是有效解决变压器铁芯减振降噪问题的前提和基础。本文首先测试了非晶合金带材在交变磁化下的磁致伸缩特性,得到了不同磁化强度下磁致伸缩回环曲线,以及磁致伸缩峰峰值与磁化强度的关系曲线,并与取向电工钢片的磁致伸缩特性进行了对比分析。在此基础上,仿真计算了一台非晶合金变压器铁芯三维主磁场分布,并结合上述磁致伸缩特性曲线,建立了铁芯振动位移数值仿真模型和声场仿真模型,完成了铁芯结构力场和声场的多物理场耦合计算,得到了磁致伸缩效应引起的非晶变压器铁芯振动位移与噪声分布。最后,对比分析了不同铁磁材料变压器铁芯的振动和噪声。研究结果表明,在同样磁化条件下,非晶合金带材的磁致伸缩应变是取向硅钢片的50倍左右,由此引起的非晶变压器铁芯噪声高于传统硅钢变压器铁芯20dB左右。     

超磁致伸缩器件的数值计算模型

为了分析超磁致伸缩器件中的磁机械耦合问题,提出了一个非线性有限元模型,它是建立在能量变分基础上的。在处理磁机械耦合问题时采用了弱耦合解法。该有限元模型的特点是考虑了弹性模量随磁场的变化。用这个模型计算了一组用不同方法制备的超磁致伸缩材料ＴｅｒｆｅｎｏｌＤ的饱和磁致伸缩量值,并与测试结果作了比较,从而证实了这个模型的正确性。     

谐波磁场下硅钢片磁致伸缩特性分析

非线性负荷接入电网会导致变压器和电机铁心磁场含有谐波,谐波的存在加剧了铁心的振动噪声。鉴于目前谐波磁场对硅钢片磁致伸缩特性影响的基础研究还比较缺乏,本文利用一台精度为10nm/m的单片电工钢片磁致伸缩测量装置,通过控制励磁磁场中三次谐波的幅值和相位,测量了无取向电工钢片的磁致伸缩波形曲线,讨论了磁场谐波成分的增加对磁致伸缩四次和六次谐波的影响。在此基础上,通过A计权特性计算了谐波磁场下磁致伸缩引起的电工钢片噪声分贝值,给出了描述谐波磁场与磁致伸缩及其对应噪声分贝值关系的二维曲面。最后,提出采用磁弹性间接耦合方法仿真分析了一台永磁同步电机铁心的磁致伸缩形变及其对应的噪声分布。所得测量数据及仿真结果可为准确分析电机铁心磁致伸缩引起的振动噪声提供参考。     

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。     

直流偏磁磁场对硅钢片磁致伸缩特性的影响分析

直流偏磁条件下电力变压器铁心的振动噪声明显加剧,铁心的磁致伸缩效应是其主要原因之一。目前有关直流偏磁磁场对硅钢片磁致伸缩特性的影响规律尚不完全清楚,亟需从实验测量角度定性地分析其影响规律,为建立有效地减小电力变压器铁心振动噪声的方法提供参考。该文在一台精度为10nm/m的激光位移磁致伸缩测试系统上,对不同直流偏磁磁场下取向硅钢片的磁致伸缩特性进行实验研究,对比分析交变磁化及直流偏磁磁化在磁场饱和前后对磁致伸缩波形形状、峰峰值的影响规律,并将测量结果应用于一台电力变压器铁心的振动位移分析。结果表明:直流偏磁磁场使磁致伸缩回环失去原有的对称性,这种影响会随着磁场饱和程度的增加逐渐减弱;随着偏磁磁场的增加,磁致伸缩峰峰值增大,硅钢片的形变加剧。     

变压器铁芯硅钢片横剪生产线的计算机控制

我们参照从国外引进的计算机数控横剪线样机和某些资料,着手国外先进技术的消化吸收和国产化的设计研究,对电气系统特别是计算机控制部分作了许多分析综合工作.在此基础上,采用 IBM-PC 配以专用接口电路,实现进口设备计算机控制的全部功能,并有所改进。本文叙述此种计算机工业控制的流程和软、硬件结构。     

高频高磁密时叠置硅钢片的铁芯损耗计算式改进

已有的铁芯损耗计算式并未考虑高频高磁密时频率和磁密对损耗系数的影响。为解决该问题,提出了一种改进的铁芯损耗计算式。基于几种典型硅钢片的出厂原始数据,以及通过构建的新型3维磁特性测试系统实验所得的宽频铁耗数据,采用改进计算式研究了涡流集肤效应和动态磁滞回线对损耗系数的影响。在此基础上绘制出新的铁芯损耗曲线,并与实测数据进行了比较。结果表明:采用该计算式所得铁耗与实测数据具有很好的一致性,该方法能显著提高计算精度,使最大误差由35%降低到10%以下;同时验证了在高频高磁密时,损耗系数应当随着频率和磁密的变化而变化。     

谐波条件下硅钢片磁特性及换流变压器漏磁场计算

谐波电流作用下,变压器铁心硅钢片的磁特性将发生劣化。本文作者提出一种考虑谐波条件下硅钢片磁性能及损耗性能的换流变压器漏磁场计算方法,给出了不同谐波下27ZH100型号硅钢片B-H特性及B-P特性曲线,基于该曲线对换流变压器在谐波作用下的漏磁场展开了计算,给出了不同谐波励磁下换流变压器油箱及夹件漏磁场分布及损耗值,为换流变压器漏磁场的分析提供了一个新的思路。     

磁致伸缩形变传感器

主要介绍磁致伸缩形变传感器的结构设计，标定，以及磁致伸缩形变的测量。     

考虑磁致伸缩效应电力变压器振动噪声的研究

硅钢片磁致伸缩是电力变压器产生振动噪声的主要原因,本文利用能量变分原理,建立了考虑电力变压器铁心磁致伸缩效应的三维磁-机械强耦合数值模型,应用有限元计算了三相三柱干式变压器空载条件下的磁场分布和铁心振动位移;在此基础上分析了铁心周围的声场分布。为了验证模型,对变压器铁心的振动和噪声分别进行了实验研究。理论计算与测量结果的比较证实了该强耦合模型的正确性,为在设计阶段计算变压器振动噪声大小、分布和寻求新的降噪措施,提供了理论依据和计算方法。     

变压器直流偏磁下硅钢片性能研究

对硅钢片材料进行直流偏磁下的磁致伸缩机械特性和磁特性测试进行了研究,分析了变压器在直流偏磁下的损耗、噪声和温升情况,并给出了一个试验案例与材料测试结果进行了对比。     

超高压电力变压器绝缘计算

本文对SFP400000/500超高压电力变压器的绝缘进行了仿真计算.对主绝缘电场的计算应用有限元法,计算时将主绝缘电场场域划分为三个子区域,得出了各区域中的电位分布和电场强度分布,并计算了相关的绝缘裕度,找出了绝缘的薄弱环节.对纵绝缘电场,建立了绕组在雷电过电压下的电路模型,分别计算了高、低压绕组在全波和截波作用下的电位分布和梯度分布,确定了梯度最大的油道,并计算了相应油道在的全波和截波下的绝缘裕度,为变压器绝缘设计和改进提供了理论上的参考依据.     

铁心磁致伸缩引起的变压器油箱体积膨胀收缩振动

考虑铁心磁致伸缩的体积变化效应,建立变压器油箱体积振动模型,计算了球壳油箱的体积耦联振动自振频率,并对直流偏磁时变压器油箱振动和噪声案例进行分析。     

电网变压器铁心磁致伸缩与油箱外特性关联分析

研究主要关注变压器本体的振动原理、噪声频谱特征,建立从铁心磁致伸缩、振动传递途径、油箱振动到油箱噪声外特性的关联关系。同时,介绍了现有设备标准、噪声排放标准不匹配现象。通过对铁心2个方向上的振动加速度测量,明确振动的频率特征;通过对大量变电站实测数据的分析,总结变压器的本体声压级特征、频谱特征、振动特征的统计规律以及集中度。建立了磁致伸缩频率与油箱外噪声特性的关联关系,验证了噪声频谱特性为100 Hz及其整数倍特征。变压器铁心由磁致伸缩引起的振动频率为工频激励电流频率的2倍,即100 Hz。而油箱外噪声特性表现为100 Hz基频的各整数倍高次谐波同样有噪声贡献,如200 Hz、300 Hz、400 Hz等。变电设备本体降噪是发展趋势之一。     

变压器用取向硅钢片磁特性影响因素研究

基于爱泼斯坦方圈磁特性测量系统,分别对硅钢片退火处理对硅钢片的磁特性影响及长期工作条件下硅钢片磁性能的变化进行了分析研究。     

电力变压器铁芯夹件涡流损耗计算

利用传统有限元法和表面阻抗法对电力变压器铁芯上夹件的涡流损耗进行计算与分析,得出表面阻抗法与传统有限元法的相对误差在5%范围内,且表面阻抗法还具有极高的计算效率的结论。由此可知,在计算变压器夹件的涡流损耗上,表面阻抗法具有较大的优势。