基于爱泼斯坦方圈的直流偏磁特性分析

由高压直流输电产生的直流电流会给电力变压器造成一系列危害。基于爱泼斯坦方圈设计了实验方案并对电力变压器进行了直流偏磁实验。通过对励磁电流测量值分析,研究了直流偏磁对励磁电流各次谐波的影响;通过对铁心损耗的测量分析了直流偏磁条件下硅钢片的损耗特性。基于爱泼斯坦方圈的直流偏磁实验研究有利于揭示直流偏磁机理,同时对电力变压器的工程设计有着重要的指导意义。

三方圈一级加权处理法确定爱泼斯坦方圈等效磁路长度

基于双爱泼斯坦方圈测量法,采用两组双爱泼斯坦方圈(即2E(25-20)和2E(20-17.5))磁性能测量装置,对30P120硅钢试片进行了双方圈测量实验,考察了等效磁路长度的影响因素。通过三维仿真模拟,证明了双爱泼斯坦方圈法的前提条件是相应的搭接位置磁密相等,在其基础上,提出一种加权处理法,对25cm爱泼斯坦方圈不同部位(其铁轭中段均匀区和角部搭接区以及两者之间的影响区)的总比损耗所确定的等效磁路长度进行加权处理,确定其实际有效的磁路长度,并与双方圈法进行比较分析。既排除方圈角部双搭接结构区域被测试样磁性能不均匀性的影响,又考虑了方圈不同部位的总比损耗对等效磁路长度的影响。实验结果证实本文提出的方法可以正确地确定电工钢片的总比损耗。

GB/T 3655—2008《用爱泼斯坦方圈测电工钢片(带)磁性能的方法》标准述评

简要介绍了GB/T 3655-2008起草过程中的工作简况和修订原则,并重点介绍了该标准修改的主要技术内容以及相关标准的对比情况。

一种确定爱泼斯坦方圈有效磁路长度的方法

为了精确测量爱泼斯坦方圈有效磁路长度,笔者基于3种不同尺寸的爱泼斯坦方圈,提出了一种能够准确确定爱泼斯坦方圈有效磁路长度的二级加权处理方法,消除了爱泼斯坦方圈所测电工钢试样中不均匀区域的损耗,得到了与样件均匀区域相关的有效磁路长度,并用该方法分析了不同频率、不同环境温度对爱泼斯坦方圈有效磁路长度以及损耗特性的影响。研究结果表明,二级加权处理法能够准确测定电工钢的比总损耗,得到的材料性能数据有助于提高大型电工装备电磁场的仿真计算精度。

加权平均法确定爱泼斯坦方圈有效磁路长度

基于双爱泼斯坦方圈测量法,研究了影响有效磁路长度的因素。提出了一种加权平均法,确定了爱泼斯坦方圈的实际有效磁路长度。

爱泼斯坦方圈测电工钢片直流偏磁性能方法研究

为了克服传统爱泼斯坦方圈法中因电流表、电压表尤其是瓦特表的低准确性和频率特性而造成的低频段测试结果精度不够、高频段无法进行测试的不足,提出了采用数字示波器替代传统的电流电压表和瓦特表进行方圈试样动态磁特性以及铁损的测试,以达到提高方圈测试法低频准确性和最高测试频率的目的。同时采用在传统爱泼斯坦方圈上加绕偏置线圈产生直流偏置磁场的方法,用方圈测试法成功进行了电工钢片的直流偏磁特性测试。

爱泼斯坦方圈法及其在直流偏磁性能测量方面的应用研究现状及展望

阐述了基于传统爱泼斯坦(Epstein)方圈法的电工钢片磁性能测量技术的新进展,主要涉及排除方圈角部双搭接结构区域被测试样磁性能不均匀性影响的双Epstein方圈法,以及考虑了方圈不同部位总比损耗不同的磁路长度加权处理法。通过分析以Epstein方圈法为基础的直流偏磁工况磁测量技术发展现状和存在的问题,对方圈法在直流偏磁性能测量技术方面的应用及发展进行了展望。

基于爱泼斯坦方圈测试的硅钢片磁化曲线特性分析

带铁心的线圈类产品要实现准确的仿真设计最核心的内容是铁心的磁化曲线分析。本文通过爱泼斯坦方圈测试方法,测试了取向硅钢片B30P105的磁化曲线特性,分析了取向硅钢片轧制方向和垂直于轧制方向的磁化曲线、不同频率下的磁化曲线和铁心损耗。本文还制作了三种不同叠置方式下的铁心线圈,测试了它们的磁化曲线和铁心损耗曲线,并进行对比分析。通过本文硅钢片磁化曲线测试分析,对带铁心的线圈类产品仿真设计具有重要的工程意义。

爱泼斯坦方圈法测定硅钢片比总损耗不确定度评定

以爱泼斯坦方圈法测定硅钢片比总损耗的数学模型为基础,依照不确定度的来源采用了A类和B类不确定度分量的评定方法,分别对结果重复性、试样重量测量和长度测量引入的不确定分量进行了评定,最后得到扩展不确定度及扩展不确定报告.

一种铁心损耗的测试方法

电机的铁心损耗与其效率密切相关,该文通过传统的爱泼斯坦方圈法以及磁路和有限元初步仿真计算,提出一种改进的电机铁心损耗测试方法。通过制作一个CI型铁心配合来测量铁心损耗,并以一直径300 mm,轭部高度为25.8 mm的四极电机为例进行试验验证,利用该方法测出被测铁心不同部位的铁心损耗,从结果分析出铁心叠压质量的好坏,验证方法的有效性和可行性。

各向异性取向硅钢片的多方向磁性能模拟

为了研究取向硅钢片不同方向的磁特性,采用标准的爱泼斯坦方圈磁特性测量方法,对取向硅钢片(30P120)试样进行实验研究,试样的剪切方向分别与轧制方向成不同角度的夹角。基于试样磁化曲线的实验数据和传统的椭圆磁导率模型,考察取向硅钢片的磁性能随夹角变化的情况,得到了抛物线磁导率模型和混合磁导率模型。理论分析和实验结果表明,抛物线磁导率模型适用于模拟取向硅钢片不饱和区的磁化曲线,混合磁导率模型适用于模拟取向硅钢片饱和区的磁化曲线,有助于提高工程电磁场问题的计算精度。

电工钢磁性检测方法国家标准应用问题和解决方案

通过对电工钢交流磁性检测方法现行国家标准(爱泼斯坦方圈法和标准单片法)在应用中存在的问题进行了梳理和解析,认为主要问题包括次级电压波形失真时需修正比总损耗、约定的有效磁路长度并非实际有效磁路长度以及磁性测量系统校准方法缺失等,并提出了采用数字反馈控制技术控制次级电压波形无需修正比总损耗、取向硅钢单片法测量时采用475 mm有效磁路长度以及磁性测量系统综合校准方案等一些解决方案.

PWM逆变器供电下电机铁心损耗的解析计算

在Bertotti分立铁耗计算模型的基础上,采用贝赛耳函数,推导PWM逆变器供电下硅钢片损耗的计算模型,该模型考虑逆变器参数对材料损耗的影响,建立PWM供电与标准正弦供电时材料损耗之间的数量关系,为电工材料性能的研究提供了理论依据。通过改进的爱泼斯坦方圈实验,给出一种非正弦供电下电工材料性能的实验研究方法,实验结果与理论值吻合较好。采用PWM逆变器供电时的三相异步电动机进行样机实验,结果表明,该计算模型对PWM供电下电机铁心损耗的理论计算具有很好的工程应用价值。

直流偏磁下叠片铁心磁致伸缩的实验测试与分析

电工钢片磁致伸缩效应是引起变压器铁心振动,并产生噪声的主要原因之一,直流偏磁的存在加剧了铁心的磁致伸缩形变。基于爱泼斯坦方圈装置开发了电工钢片叠片结构磁致伸缩特性测量系统,测量并分析了取向电工钢片叠片结构在不同直流偏磁磁场、磁化角度及磁化强度下磁致伸缩主应变大小和方向的变化情况,对比分析了单片电工钢片与其叠片结构磁致伸缩特性的差异,讨论了直流偏磁磁场对叠片结构磁致伸缩特性的影响,并建立了材料磁致伸缩特性数据库。基于上述测量数据,计算了直流偏磁下单相变压器铁心模型的磁致伸缩应变,并与实测值进行了对比验证,为直流偏磁下变压器铁心振动噪声的研究奠定基础。

基于Lorentzian函数的Preisach磁滞模型辨识与验证

磁滞作为磁性材料的特性,在电机、变压器等设备中普遍存在,为了更好地描述材料的这种特性,有必要建立材料的磁滞数学模型。本文基于Presiach类磁滞模型,通过分别用解析和神经网络两种方法对其Lorentzian分布函数参数进行了辨识并对两种方法进行了比较,且通过实验验证了辨识结果的正确性。模型可以对无偏磁下变压器一次电流进行预测,实验采用爱泼斯坦方圈的二次电压仿真得到了方圈的一次电流,仿真与实验结果对比验证了模型的正确性。

任意频率正弦波条件下铁磁材料损耗计算

首先介绍了铁耗分立计算模型,随后采用标准规定的用爱泼斯坦方圈测硅钢片损耗的方法对铁磁材料进行损耗实验,对实验结果数据进行回归分析计算出了铁耗分立模型中的未知参数,并分析了参数的特性。将其应用于铁耗计算中,所得出的结果非常接近于实际值。在此基础上进一步分析了铁耗各分量随频率、磁密变化的规律。结论对于铁耗分析有非常重要的参考意义。

基于蛙跳模糊算法的Jiles Atherton铁心磁滞模型参数确定

Jiles Atherton(JA)模型广泛应用于铁心磁滞建模领域,其参数确定精确与否直接影响铁心磁滞现象的表达,为此提出蛙跳模糊算法对JA模型参数进行辨识。为了防止蛙跳算法陷入局部最优解并加快收敛速度,根据特殊点(矫顽力、矫顽力点磁化率)处实测值与计算值的相对误差,采用模糊控制方法,得到动态反馈系数,修正蛙跳算法的步长调整公式。采用爱泼斯坦方圈搭建磁滞回线测量系统,测得铁心饱和磁滞回线与局部磁滞回线。采用蛙跳模糊算法、蛙跳算法、粒子群算法和遗传算法分别求解得到模型参数,并将计算的磁滞回线与实测磁滞回线进行比较,证明了所提出的蛙跳模糊算法不易陷入局部最优解且具有更快的收敛速度。根据蛙跳模糊算法得到的局部磁滞回线模型参数辨识结果,研究模型参数与磁通密度的关系并进行拟合,得到不同磁通密度下的局部磁滞回线参数拟合模型。

温度对取向硅钢磁性能的影响

为研究不同环境温度对取向硅钢片磁性能的影响,将25 cm爱泼斯坦方圈置于高低温试验箱中,分别测试了25、50、75、100、125℃下硅钢片30Q120磁性能,包括损耗曲线、磁化曲线、导磁率、矫顽力、剩余磁感应强度等,通过对试验结果的分析,得到了不同环境温度下取向硅钢片的磁性能变化规律,为今后变压器的优化设计提供了参考依据。

间谐波对电工钢片励磁特性及损耗影响的实验研究

基于爱泼斯坦方圈,搭建了可产生任意间谐波激励的电工钢励磁特性和损耗特性实验平台。基于该实验平台研究间谐波对电工钢片励磁电流的影响,并应用Prony算法分析了间谐波作用下方圈感应电压和励磁电流的频率特性。最后,分析和总结了间谐波的频率和幅值对电工钢片的励磁特性和损耗的影响规律。该文的工作为研究间谐波对电力变压器等设备的影响和抑制奠定了基础。