[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: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 姚璐華

本發(fā)明提供一種變壓器鐵心接縫磁致伸縮特性等效計算方法和裝置，基于材料等效的思想，基于磁致伸縮特性能量等效的方法，以一種近似接縫區(qū)磁特性和磁致伸縮特性的材料來等效接縫處的結構進行計算求解。首先，對包含鐵心接縫區(qū)結構的疊片鐵心模型進行二維磁場仿真，獲得鐵心模型的磁密分布。其次基于磁致伸縮特性能量等效的方法對鐵心接縫區(qū)的模型材料進行等效，分別獲得等效的磁化特性曲線及磁致伸縮曲線；然后建立三維鐵心模型，并以等效材料屬性對接縫區(qū)進行定義，計算三維磁場。最后根據(jù)磁場計算結果，求解鐵心各位置的磁致伸縮力，從而為變壓器鐵心的振動噪聲計算提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎。

技術領域

本發(fā)明涉及變壓器技術領域，具體涉及一種變壓器鐵心接縫磁致伸縮特性等效計算方法和裝置。

背景技術

大型電力變壓器的噪聲主要是由于鐵心振動產生的，鐵心的振動是由于在交變磁場中硅鋼片尺寸的變化，即磁致伸縮。隨著硅鋼片生產工藝的改進，硅鋼片的磁致伸縮有了大幅降低，減小了變壓器鐵心的輻射噪聲。進一步改善材料屬性相對困難，因此通過改進鐵心的疊片工藝以降低噪聲成為了變壓器制造商的重點研究方向。工程經(jīng)驗表明，不同的鐵心接縫結構對于變壓器鐵心的噪聲具有明顯的影響，接縫級數(shù)的增多有助于降低噪聲，但同時會導致制造困難。另外由于接縫處存在磁路方向的改變，磁場復雜，且材料具有各向異性，因此鐵心接縫級數(shù)對噪聲的量化影響難以準確計算。

在精確測量硅鋼單片磁特性的基礎上,首先通過磁路模型和數(shù)值計算模型對搭迭區(qū)的磁特性進行整體等效求解,得到了搭迭區(qū)的等效磁化曲線,然后將數(shù)值求解得到的磁化曲線應用到搭迭區(qū)局部振動的求解計算中,計算出搭迭區(qū)的局部振動,最后通過實驗驗證了將搭迭區(qū)進行磁等效后計算出的振動具有更高的精確度。

現(xiàn)有技術在對接縫區(qū)的等效，首先是將接縫區(qū)的磁導率設為不同的數(shù)值，對模型施加正弦電壓源激勵后參數(shù)化掃描求解不同磁導率下的電流，然后與接縫區(qū)計算模型中求解出的同一時刻下的電流進行比較從而確定出材料在不同磁通密度下的相對磁導率，最后根據(jù)算得的磁場強度和接縫區(qū)計算模型中的平均磁通密度算得接縫區(qū)的等效B-H曲線。這種方式對于接縫區(qū)的簡化不能很好地體現(xiàn)實際的磁通分布，而且其模型處理對于仿真求解的收斂性也會有一定的影響。其確定的相對磁導率會存在偏差，同時對數(shù)值求解的準確性也會存在一定的誤差。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種變壓器鐵心接縫磁致伸縮特性等效計算方法和裝置，以為變壓器鐵心的振動噪聲計算提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供如下技術方案：

一種變壓器鐵心接縫磁致伸縮特性等效計算方法，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；

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；

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；

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。

可選的，上述變壓器鐵心接縫磁致伸縮特性等效計算方法中，所述對包含鐵心接縫區(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。