【摘 要】
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变压器等电气设备内部由铁磁材料构成,而磁滞特性是铁磁材料的固有属性之一,研究电气设备内部的磁场分布对电气设备的制造和优化设计均有着重要的意义。在国家自然科学基金“基于关键材料与构件在役特性的大型间隙铁心电抗器振动行为有效模拟及实验验证”(51777073)的资助下,本文采用定点谐波平衡有限元法,同时采用动态磁滞模型综合计及磁滞效应的影响,在正弦激励条件下,分别对硅钢片内的一维非线性场和变压器叠片铁
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(编号:51777073)“基于关键材料与构件在役特性的大型间隙铁心电抗器振动行为有效模拟及实验验证”;
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变压器等电气设备内部由铁磁材料构成,而磁滞特性是铁磁材料的固有属性之一,研究电气设备内部的磁场分布对电气设备的制造和优化设计均有着重要的意义。在国家自然科学基金“基于关键材料与构件在役特性的大型间隙铁心电抗器振动行为有效模拟及实验验证”(51777073)的资助下,本文采用定点谐波平衡有限元法,同时采用动态磁滞模型综合计及磁滞效应的影响,在正弦激励条件下,分别对硅钢片内的一维非线性场和变压器叠片铁心内的二维非线性场展开分析与计算。研究铁磁材料的磁滞特性是分析铁磁材料内部非线性场的重要一环。根据正弦激励和偏磁激励下的静态极限磁滞回线分别生成相对应的一阶回转曲线,进而生成逆Everett函数,从而利用Preisach磁滞模型实现了对铁磁材料静态磁滞特性的拟合,在静态Preisach磁滞模型的基础上,引出动态磁滞模型,解决了对磁性材料动态磁特性的拟合问题。分别将静态和动态磁滞回线的拟合结果和测量结果进行对比分析,验证了静态磁滞模型和动态磁滞模型的合理性。根据麦克斯韦方程组,利用定点谐波平衡有限元法形成非线性场的频域有限元方程,同时采用动态磁滞模型准确计及磁滞效应的影响,实现正弦激励下对硅钢片内部的一维非线性场和叠片铁心内部的二维非线性场的求解。定点技术的引入,使得有限元方程的系数矩阵由变系数矩阵转化为常系数矩阵,大大地简化了方程的求解过程。二维情况下,由于变压器等电气设备由电压激励,而励磁电流未知,因此建立场路耦合关系,将叠片铁心内的二维非线性磁场和励磁电流同时作为待求量进行求解。
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