[發(fā)明專利]一種變壓器鐵心接縫磁致伸縮特性等效計算方法和裝置

有效

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• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113553743B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 趙勇進;王革鵬;郭家元;石毛毛
• 申請（專利權）人: 西安西電變壓器有限責任公司;中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 姚璐華

1.一種變壓器鐵心接縫磁致伸縮特性等效計算方法，其特征在于，包括：

對包含鐵心接縫區(qū)域的疊片鐵心模型進行二維磁場仿真，獲得所述疊片鐵心模型的磁密分布，包括：建立包含鐵心接縫區(qū)域的二維鐵心疊片模型；建立硅鋼片材料磁化特性曲線，通過材料性能測試可獲得硅鋼片的磁化特性；將所述硅鋼片的磁化特性作為所述二維鐵心疊片模型的磁化特性，基于預設的邊界條件對所述二維鐵心疊片模型進行求解，獲得鐵心的磁密分布；

對鐵心接縫區(qū)域進行材料等效，分別獲得等效后的鐵心接縫區(qū)域的磁化特性曲線及磁致伸縮曲線，包括：采用一種各向同性材料用以等效含有氣隙的鐵心接縫區(qū)域；建立鐵心接縫區(qū)域勵磁特性等效方程，獲取材料的等效磁化曲線；基于所述鐵心接縫區(qū)域的磁致伸縮力建立鐵心接縫區(qū)域磁致伸縮能量等效方程，獲取材料的等效磁致伸縮曲線；

基于所述磁化特性曲線及磁致伸縮曲線對所述疊片鐵心模型進行三維建模，以等效材料對所述鐵心接縫區(qū)域進行定義，得到三維鐵心模型，包括：對所述疊片鐵心模型進行三維建模，得到三維鐵心模型，將建立好的三維鐵心模型導入電磁場計算軟件當中，對鐵心的主軛、主柱、旁柱、旁軛分別賦予所對應的硅鋼片材料，然后對鐵心接縫區(qū)域的材料定義為所述等效磁化曲線和等效磁致伸縮曲線，進一步將結構邊界條件定義為對稱邊界條件，采用瞬態(tài)非線性有限元分析方法，計算得到三維鐵心模型的磁場分布；

采用瞬態(tài)非線性有限元分析方法計算所述三維鐵心模型的三維磁場分布；

基于所述三維磁場分布建立磁力耦合方程，對所述磁力耦合方程求解得到鐵心各位置的磁致伸縮力。

2.根據(jù)權利要求1所述的變壓器鐵心接縫磁致伸縮特性等效計算方法，其特征在于，還包括：

以所述硅鋼片的磁化特性及磁致伸縮特性作為耦合媒介，建立磁力耦合方程，對所述磁力耦合方程求解得到鐵心接縫區(qū)域的磁致伸縮力。

3.一種變壓器鐵心接縫磁致伸縮特性等效計算裝置，其特征在于，包括：

二維仿真單元，用于對包含鐵心接縫區(qū)域的疊片鐵心模型進行二維磁場仿真，獲得所述疊片鐵心模型的磁密分布；所述二維仿真單元在對包含鐵心接縫區(qū)域的疊片鐵心模型進行二維磁場仿真，獲得所述疊片鐵心模型的磁密分布時，具體用于：建立包含鐵心接縫區(qū)域的二維鐵心疊片模型；建立硅鋼片材料磁化特性曲線，通過材料性能測試可獲得硅鋼片的磁化特性；將所述硅鋼片的磁化特性作為所述二維鐵心疊片模型的磁化特性，基于預設的邊界條件對所述二維鐵心疊片模型進行求解，獲得鐵心的磁密分布；

材料等效單元，用于對鐵心接縫區(qū)域進行材料等效，分別獲得等效后的鐵心接縫區(qū)域的磁化特性曲線及磁致伸縮曲線；所述材料等效單元，在對鐵心接縫區(qū)域進行材料等效，分別獲得等效后的鐵心接縫區(qū)域的磁化特性曲線及磁致伸縮曲線時，具體用于：采用一種各向同性材料用以等效含有氣隙的鐵心接縫區(qū)域；建立鐵心接縫區(qū)域勵磁特性等效方程，獲取材料的等效磁化曲線；基于所述鐵心接縫區(qū)域的磁致伸縮力建立鐵心接縫區(qū)域磁致伸縮能量等效方程，獲取材料的等效磁致伸縮曲線；

三維建模單元，用于基于所述磁化特性曲線及磁致伸縮曲線對所述疊片鐵心模型進行三維建模，以等效材料對所述鐵心接縫區(qū)域進行定義，得到三維鐵心模型；所述三維建模單元在對所述疊片鐵心模型進行三維建模，以等效材料對所述鐵心接縫區(qū)域進行定義，得到三維鐵心模型時，具體用于：對所述疊片鐵心模型進行三維建模，得到三維鐵心模型，將建立好的三維鐵心模型導入電磁場計算軟件當中，對鐵心的主軛、主柱、旁柱、旁軛分別賦予所對應的硅鋼片材料，然后對鐵心接縫區(qū)域的材料定義為所述等效磁化曲線和等效磁致伸縮曲線，進一步將結構邊界條件定義為對稱邊界條件，采用瞬態(tài)非線性有限元分析方法，計算得到三維鐵心模型的磁場分布；

三維磁場分布計算單元，用于采用瞬態(tài)非線性有限元分析方法計算所述三維鐵心模型的三維磁場分布；

磁致伸縮力計算單元，用于基于所述三維磁場分布建立磁力耦合方程，對所述磁力耦合方程求解得到鐵心各位置的磁致伸縮力。

4.根據(jù)權利要求3所述的變壓器鐵心接縫磁致伸縮特性等效計算裝置，其特征在于，所述二維仿真單元還用于：

以所述硅鋼片的磁化特性及磁致伸縮特性作為耦合媒介，建立磁力耦合方程，對所述磁力耦合方程求解得到鐵心接縫區(qū)域的磁致伸縮力。