考虑磁-力耦合效应的混合磁滞模型研究

应力作用会影响磁性材料的磁性能,准确快速地模拟磁性材料在不同应力下的磁化特性对设计承受机械应力的装备铁心具有重要意义。该文研究拉应力作用下取向电工钢磁畴结构沿轧制方向的变化规律,将拉应力与畴壁平移运动之间的关系量化处理,由此采用基于畴壁平移运动的J-A模型对材料的磁化特性进行描述,通过提出适用于低磁通密度范围的新型无磁滞磁化公式替代传统J-A理论中的郎之万公式以考虑拉应力对取向电工钢磁化特性的影响;通过将磁畴简化为独立个体,将磁致伸缩效应在高磁通密度范围对取向电工钢磁化特性的影响转换为磁畴之间的摩擦作用,提出适用于高磁通密度范围的改进磁滞模型;应用BP神经网络寻找出最佳比例参数,将两种不同适用范围的磁滞模型构建为完整的磁-力耦合模型。通过对比实验结果与模型计算结果,验证了所提混合磁滞模型的准确性。

谐波及直流偏磁下变压器叠片式磁屏蔽杂散损耗模拟与验证

为研究电力变压器叠片式磁屏蔽在谐波和直流偏磁条件下的杂散损耗,对TEAM P21基准族(V.2009)进行拓展改进,增加激励线圈匝数,增大导线截面积和磁屏蔽叠片的尺寸。搭建变压器杂散损耗测量平台,提出并实现了谐波及直流偏磁下杂散损耗的测量方法。测量得到取向硅钢片在谐波和直流偏磁下的磁性能数据,完成了复杂激励条件下杂散场和损耗的多工况三维瞬态有限元计算。通过杂散场和损耗的仿真与实验结果的对比,验证了测量方法及仿真计算的有效性。结合仿真及实验结果,分析了谐波和直流偏磁下杂散损耗的分布及其影响,所得结果及结论有助于变压器磁屏蔽的优化设计和提高电磁设备的可靠性。

基于改进Bouc-Wen模型的谐波激励条件下电工钢片磁滞特性模拟与验证

谐波分量会引起电气设备激励波形畸变,使铁心损耗增加。为研究该工况下铁心材料磁特性的变化,该文将畴壁移动时的复杂能量变化和最小化过程简化为驱动力,将阻碍畴壁移动的钉扎力简化处理为粘滞摩擦力,由此采用非线性力学Bouc-Wen模型对材料的磁滞现象进行描述。通过引入表征磁畴磁化的旋转项对Bouc-Wen模型进行修正,采用修正模型实现准静态条件下的磁滞回线模拟。通过进一步考虑涡流引起的阻力项,扩展该模型为动态模型,能够模拟不同频率的正弦以及高阶谐波激励条件下的非对称回线,并详细讨论了不同激励条件下所提出模型中的阻尼系数的变化规律及其频率效应。通过对比实测结果与模型预测结果,验证了模型的正确性与准确性。