随着电网系统的快速发展,电力变压器振动和噪声对设备自身寿命及周围居民健康的影响越来越明显。电工钢材料引起的铁心磁致伸缩效应是变压器本体振动噪声的主要来源之一。目前,国内外学者对于电工钢片磁致伸缩特性的研究主要集中在标准交变磁化下单片磁致伸缩特性的测试与模拟。然而,在变压器实际工作中,铁心会受到高频、谐波、直流偏磁、旋转磁通等非标准磁化的影响,同时夹紧力、叠片形式等因素也会引起电工钢片叠片结构的磁致伸缩特性不同于单片电工钢片,有必要直接对叠片铁心磁致伸缩特性开展深入细致的研究。为实现非标准磁化下叠片铁心磁致伸缩特性的精细化模拟,提高变压器等电工装备产品的电磁振动噪声预估精度,本文从叠片铁心磁致伸缩特性测试方法的提出与测试平台的搭建、非标准磁化下磁致伸缩特性表征模型的建立、结合磁致伸缩模型的变压器铁心应变数值计算等方面展开研究工作。主要内容包括以下几个方面:第一部分,非标准磁化下单片取向电工钢片磁致伸缩特性的测试与分析。在改进实验室现有电工钢片一维、二维磁特性测量装置基础上,研制开发了非标准磁化下电工钢片磁致伸缩特性测试系统,实现了交变磁化、直流偏磁、旋转磁化下,单片磁致伸缩特性分析。揭示了直流偏磁磁场强度与磁化方向对磁致伸缩主应变大小和方向的影响规律。分析了不同椭圆形旋转磁化轨迹下,磁致伸缩应变的动态分布特性,指明磁致伸缩主应变和磁通密度之间具有的矢量、滞后特性。结果表明,直流偏磁的出现引起磁致伸缩奇次谐波的形成,加剧了电工钢片磁致应变特性;而旋转磁致伸缩呈现更为复杂的动态应变特征,应变值明显大于交变特性。第二部分,电工钢片叠片结构局部磁致伸缩特性研究。为了进一步掌握电工钢片叠片结构的磁致形变特性,提出直接对叠片铁心局部磁与磁致伸缩应变进行实验测试的研究方法。首先,开发并搭建单相双柱、三相三柱叠片铁心磁致伸缩测试系统,测试并分析了不同磁化方式下关键区域叠片铁心的磁致伸缩矢量特性,讨论了直流偏磁磁场对铁轭以及心柱磁致伸缩性能的影响,分析了夹件位置和夹紧力对变压器铁心磁致伸缩的影响。然后,利用实验室自主研制的B-H矢量传感器,测量了局部区域的磁通密度B周期变化轨迹,对局部磁致伸缩不同区域的特性给予分析。最后,对比分析电工钢片单片与叠片磁致伸缩特性差异,建立了电工钢片叠片结构磁致伸缩特性数据库,为后续磁致伸缩模拟方法的提出奠定了基础。第三部分,电工钢片叠片结构磁致伸缩特性表征方法研究。基于磁致伸缩特性数据库,提出了适用于工程应用的直流偏磁下基于反向传播神经网络（Back Propagation Neural Networks,BPNN）的叠片铁心磁致伸缩模拟方法。与实验测量结果的比较表明,该模型具有较高的计算精度。同时,基于旋转磁化下叠片铁心磁致伸缩的矢量特性,类比经典矢量磁特性E-S模型,提出并推导了叠片铁心旋转畸变磁致伸缩特性的动态矢量模型和参数计算方法。在特定的磁通密度下,通过实验测试与预估模型对比,验证了模拟方法的有效性。上述磁致伸缩特性模型更接近变压器铁心工作的实际磁化环境,更能有效模拟变压器服役工况。第四部分,结合磁致伸缩特性表征模型的干式变压器铁心应变特性仿真计算。基于叠片磁致伸缩数学模型,提出了磁致伸缩数学模型与电磁场数值计算结合的方法,对一台干式变压器铁心的磁致伸缩形变进行计算。采集了一个磁化周期内铁心单元节点的磁场数据;基于两种数学模型计算得到任意节点的模型参数;最后计算出每个节点的磁致伸缩应变,定量分析了变压器铁心主应变分布及其引起的局部形变。研究表明,铁心的磁致伸缩分布由于磁场分布特点不同,其应变表现出各向异性,T型结合部区域旋转磁化引起的局部形变明显大于心轭处交变磁场的情况。为准确计算变压器铁心振动噪声打下基础。