当前,对于磁性材料的磁滞模型研究越来越多,但是对于铁心硅钢片的磁致伸缩特性模型研究并不成熟,且国内外没有统一的标准,仍是一个亟需解决的问题。硅钢片的磁致伸缩是导致电气装备铁心产生振动噪声的主要原因。为了分析硅钢片产生磁致伸缩的机理与本质,从而降低变压器等电工装备铁心的振动噪声,本文开展了不同服役条件下硅钢片磁致伸缩特性的研究,具有重要的理论和现实意义。本文研究内容主要包括以下几个方面:一、磁特性测量:基于磁致伸缩测量系统测得无取向硅钢样片与取向硅钢样片的B-H磁滞回线与λ-H磁致伸缩回线等重要数据。另外,对无取向硅钢样片进行了沿平行轧制和垂直轧制两个方向上的磁特性测量,分析了无取向硅钢样片的磁致伸缩各向异性。这些工作为变压器等电工装备振动噪声的数值计算提供详细、准确的数据。二、磁致伸缩模型建立:通过对实验结果进行分析,基于磁畴运动机理,引入与磁畴旋转相关参数k₁,将传统的J-A磁滞模型进行改进,并结合二次畴转模型,推导得到了适用于硅钢片的磁致伸缩模型。将模型应用于理想正弦、直流偏磁与谐波影响三种不同工作条件,进行模型的验证。三、模型参数确定:在磁滞回线的特殊点上分析确定了模型中的参数意义。应用粒子群优化算法对磁致伸缩模型参数M_s,a,α,c,k₀,k₁,λ_s进行辨识,使模型计算精度更高。将求解得到的参数带入模型,分别计算在正弦激励下、直流偏磁干扰以及谐波影响下硅钢片的磁滞回线与磁致伸缩回线。选取的硅钢片型号分别为无取向硅钢样片1820518001、取向硅钢样片18221955047和B27R085。四、模型验证:将不同服役条件下模型计算结果与测量结果进行对比,无取向硅钢样片与取向硅钢样片的磁滞回线与磁致伸缩回线的吻合度较高,且磁致伸缩响应误差均不超过2%。表明本文建立的模型可以准确描述硅钢片的磁特性,对其磁致伸缩特性具有广泛的适用性。本文所提出的磁致伸缩模型基于改进的J-A磁滞模型,结合描述磁致伸缩λ与磁化强度M关系的二次畴转模型建立了适用于硅钢片的磁致伸缩模型。此模型可以很好地预测硅钢片的磁致伸缩特性,对易于测量磁化特性而难以测量磁致伸缩特性的工况提供了具体的理论分析方法以及数据支持,为后续建立变压器铁心的振动模型打下了坚实的基础。