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本文以变压器的安全运行为工程背景,基于TEAM Problem21基准族模型对磁屏蔽进行研究。随着越来越多的电力电子器件应用在电力系统,变压器越来越多的工作在复杂工况下,针对变压器有可能产生的局部过热问题,有必要对谐波下变压器磁屏蔽进行分析。磁屏蔽是指在箱体与绕组添加硅钢片屏蔽层,使漏磁通经过硅钢片而不经过箱体。P21~c-M1基准模型是以变压器磁屏蔽为背景的问题,由两个通入相反激励的线圈,导磁钢板和硅钢叠片构成,这种结构导致大量磁通经过屏蔽层,其损耗特性也就成了关键问题。实验用到的导磁钢板和硅钢片的电磁特性用爱波斯坦方圈测量得到。本文主要测量了导磁钢板Q235B,无取向硅钢片35WW300,取向硅钢片B30P105(0°),通过电磁仿真软件MagNet可以将相应材料的电磁特性赋予三维模型,并根据P21磁屏蔽模型结构特点进行了简化,缩短运算时间。用MagNet对时谐电磁场求解功能,对比了无取向平式,取向平式,无取向立式,取向立式四种磁屏蔽方式的仿真结果。根据得到的仿真结果观察磁屏蔽上的磁通密度分布和电流密度分布,并解释了各种磁屏蔽分布特点和不同点,从材料特性和叠积方式的角度给出了这些现象产生的原因。通过对磁滞损耗和涡流损耗的形成机理进行分析,可以看出铁磁材料的损耗主要与磁通密度有关,本文通过在硅钢片上特定位置绕置铜线,得到线圈两端的感应电压,计算经过截面磁通,并由此计算该面的磁通密度峰值。经典Steinmetz损耗模型建立在铁磁材料损耗形成机理的基础上,认为同种材料损耗主要与频率,磁通密度有关。在原始Steinmetz公式的基础上,用Bertotti经典三项式和修正Steinmetz公式(MSE)对谐波下磁屏蔽的损耗展开研究,认为Bertotti三项式适合用于分析损耗组成,便于了解不同磁屏蔽中的磁滞损耗和涡流损耗的大小和比例,就总损耗而言,平式磁屏蔽大于立式磁屏蔽,35WW300无取向磁屏蔽大于取向磁屏蔽B30P105;无取向磁屏蔽的涡流损耗大于取向硅钢片的涡流损耗。当激励中谐波含量发生变化时,修正Steinmetz(MSE)可以通过替换等效频率,继续保持较好的拟合效果。