[發(fā)明專利]一種考慮自耦變壓器卷鐵心材料非線性磁性能的渦流損耗分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010881046.4
• 申請(qǐng)日: 2020-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN112016204B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳振宇;周利軍;張陳擎宇;陳田東;周猛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F17/18;G06F17/11
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42258
• 代理人: 馬尚偉

1.一種考慮自耦變壓器卷鐵心材料非線性磁性能的渦流損耗分析方法，其特征在于，卷鐵心材質(zhì)為高導(dǎo)磁冷軋晶粒取向硅鋼片，包括以下步驟：

1)依據(jù)磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)麥克斯韋方程的微分形式，以及卷鐵心磁路長(zhǎng)度和截面寬度遠(yuǎn)大于硅鋼片厚度的特性，得到硅鋼片內(nèi)渦流場(chǎng)復(fù)數(shù)形式標(biāo)準(zhǔn)方程：

式中，j為虛數(shù)單位，f為勵(lì)磁頻率，σ為卷鐵心材質(zhì)的電導(dǎo)率，H_z(x)和B_z(x)分別代表硅鋼片內(nèi)部各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁通密度，通過對(duì)實(shí)測(cè)的材料磁特性數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度的數(shù)值擬合，得到它們滿足非線性的耦合關(guān)系：

B_z(x)＝μ₀[αarctan(βH_z(x))+γH_z(x)] (2)

式中，μ₀為真空磁導(dǎo)率，α、β、γ是與卷鐵心材料有關(guān)的擬合系數(shù)；

由于卷鐵心通常運(yùn)行于工頻條件下，其集膚效應(yīng)可以被忽略，磁場(chǎng)強(qiáng)度隨位置量的變化并不劇烈，因此(2)重新改寫為：

B_z(x)＝μ₀[αarctan(βH_m)+γH_m] (3)

式中，H_m為卷鐵心截面磁場(chǎng)強(qiáng)度幅值，滿足：

式中，U₀為自耦變壓器的一次側(cè)電壓，μ_avg為卷鐵心材料在非飽和區(qū)磁密區(qū)的平均磁導(dǎo)率，N為勵(lì)磁繞組匝數(shù)，S為卷鐵心的截面積；

結(jié)合(1)(3)，對(duì)等式兩邊進(jìn)行積分，得到卷鐵心磁場(chǎng)強(qiáng)度函數(shù)表達(dá)式：

H_z(x)＝j(luò)·πfμ₀σ[αarctan(βH_m)+γH_m]x²+C (5)

式中，C為與硅鋼片邊界條件有關(guān)的待定參數(shù)，滿足：

式中，d為硅鋼片厚度；

2)根據(jù)安培環(huán)路定律以及工程電磁學(xué)對(duì)有功功率的定義，同時(shí)結(jié)合(4)、(5)對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的具體描述，得到卷鐵心渦流損耗P_eddy的分析結(jié)果：