不同工况下叠积型铁心和构件的磁特性模拟研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学博士学位论文不同工况下叠积型铁心和构件的磁特性模拟研究论文作者：孔庆奕学生类别：统招博士B学科门类：工学学科专业：电气工程指导教师：程志光职称：正高级工程师DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheDoctorDegreeofElectricalEngineeringELECTROMAGNETICPROPERTYMODELINGOFLAMINATEDCOREANDCOMPONENTSINPOWERTRANSFORMER

2、SUNEDERWORKINGCONDITIONSbyKongQingyiSupervisor:Prof.ChengZhiguangMarch20142原创性声明赛文中tl经注明51用的弈朴•本学位论文不匁含任人*良择己轻犮农容，t不<&含本人为获得Kttf亿而值用e的材w.对本论文解步及出卞被的其後个人成免依.均d在艾中以_方狀明.本料论文触《产«仟由本人承担•关于学位论文版权使用授权的说明&人充令/«抝北大字关T•收集•保存.《用孕位论文的以下雉予校有疋冃拓卬，甬印，n搞.ft字《~

3、字钇论艾全*gft分内8關》!8务：学沒有K将抑论文的全却财分内容議入ft乂#料=^找、狄：吨奴加«w仰电子K.(**的学汾论X在麟*fiii明本扠K*峒〉-，位论文ft，n心办表sB期，辦〇«>«««,B期：〜"河北工业大学博士学位论文摘要系统地研究大型电力变压器中叠积型铁心和构件的综合电磁性能，包括铁损和工艺系数，振动和噪声以及激磁功率等，具有重要意义。对特高电压、特大容量的变压器而言，大型、多尺度铁心内的电磁场分布和损耗的建模和仿真十分复杂。而硅钢片生产商提供的磁性能数据，往往是在实验室条件下测得的，与实际工况运行时的性

4、能数据有较大差距，因此开展实际工况下的电工材料磁性能模拟研究就显得十分必要。同时，铁心接缝处的旋转磁通产生的损耗，交变漏磁场垂直进入由取向硅钢片组成的铁心和构件，会在结构件内部产生附加铁损，又一个很具有挑战性的问题。本文针对电力变压器用取向硅钢片材料，叠积型铁心和构件的电磁性能的模拟以及与数值分析相结合等方面所进行的研究主要包括：（1）对经典涡流计算方法T-Ψ-Ψ法进行了系统的推导，并且对磁性材料的各向异性和非线性在数值计算仿真中的实现做了初步探讨，有助于合理建模和仿真。（2）提出一种基于不同区段的比损耗的加权处理方法，合理确

5、定爱泼斯坦法方圈等效磁路长度。并通过实验测量和三维数值仿真，验证了双方圈角部的磁场分布一致性。基于爱泼斯坦方圈测量族装置测量了不同工况下（不同轧制方向、不同的频率和环境温度）样件的比损耗及激磁功率，所获得的实验结果和结论性意见对变压器铁心结构设计，评价铁心综合损耗系数，具有参考价值。（3）基于两个相同材料、相同接缝型式和相同的制造工艺但不同柱（轭）长度两台产品级变压器铁心模型，分别对两个模型进行硅钢片比损耗的测量，并采取加权处理的办法测得考虑角部搭接区在内的电力变压器铁心材料综合磁性能。利用产品级变压器铁心模型，以及标准爱泼斯

6、坦方圈的测试结果测定产品级铁心模型的工艺系数（BuildingFactor简称BF）。（4）基于漏磁通补偿装置，对激励线圈和磁屏蔽中的损耗进行分离，测量了在不同工况下的磁屏蔽的附加铁损，并针对屏蔽模型合理建立三维有限元模型（考虑了材料的各向异性和非线性问题）。关键词：电力变压器，电磁性能模拟，涡流数值分析，叠片铁心，铁心损耗I不同工况下叠积型铁心和构件的磁特性模拟研究ABSTRACTItisveryimportanttomakeasystematicresearchofelectromagneticperformanceofl

7、aminatedcoreandcomponentsoflargepowertransformer,includingironlosscoefficientandprocess,vibrationandnoiseaswellastheexcitationpowerandsoon.Themodelingandsimulationofelectromagneticfieldsandlosswithinmulti-scalecoreisverycomplexastohighvoltageandlargecapacitytransfor

8、mer,.Thedateofelectromagneticperformancesuppliedbythemanufactureisusuallyobtainedinthestandardlaboratorywhichhasawidegapbetweentheactualda