1.一种考虑自耦变压器卷铁心材料非线性磁性能的涡流损耗分析方法,其特征在于,卷铁心材质为高导磁冷轧晶粒取向硅钢片,包括以下步骤:
1)依据磁准静态场麦克斯韦方程的微分形式,以及卷铁心磁路长度和截面宽度远大于硅钢片厚度的特性,得到硅钢片内涡流场复数形式标准方程:式中,j为虚数单位,f为励磁频率,σ为卷铁心材质的电导率,Hz(x)和Bz(x)分别代表硅钢片内部各点的磁场强度和磁通密度,通过对实测的材料磁特性数据进行高精度的数值拟合,得到它们满足非线性的耦合关系:Bz(x)=μ0[αarctan(βHz(x))+γHz(x)] (2)式中,μ0为真空磁导率,α、β、γ是与卷铁心材料有关的拟合系数;
由于卷铁心通常运行于工频条件下,其集肤效应可以被忽略,磁场强度随位置量的变化并不剧烈,因此(2)重新改写为:Bz(x)=μ0[αarctan(βHm)+γHm] (3)式中,Hm为卷铁心截面磁场强度幅值,满足:式中,U0为自耦变压器的一次侧电压,μavg为卷铁心材料在非饱和区磁密区的平均磁导率,N为励磁绕组匝数,S为卷铁心的截面积;
结合(1)(3),对等式两边进行积分,得到卷铁心磁场强度函数表达式:2
Hz(x)=j·πfμ0σ[αarctan(βHm)+γHm]x+C (5)式中,C为与硅钢片边界条件有关的待定参数,满足:式中,d为硅钢片厚度;
2)根据安培环路定律以及工程电磁学对有功功率的定义,同时结合(4)、(5)对磁场强度的具体描述,得到卷铁心涡流损耗Peddy的分析结果: