硅钢片二维宽频磁特性分析及温度影响研究

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磁性材料磁特性的精确测量和模拟是电工装备设计与优化的基础,磁性材料的磁滞回线能够直观地反映材料在磁场作用下的磁特性,传统的测试方法仅仅考虑了一维交变激励条件下的磁特性,而实际工程中电机和变压器的T形连接处均会存在二维及二维以上的旋转磁场。在电工装备中硅钢片是应用最广泛的磁性材料,有必要研究旋转激磁条件下硅钢材料的磁特性。此外,由于电磁损耗和热效应,硅钢材料构成的铁心在实际运行过程中会承受温度的变化,所以应该分析不同温度条件下硅钢材料的磁特性。本文对无取向硅钢材料B35A210进行了2k Hz以内宽频率条件下的磁特性测量与分析,并从研究了温度变化对无取向硅钢材料磁特性的影响。(1)完成了新型二维旋转磁特性测量装置的设计与制作,仿真分析了主磁路的合理性和样片表面传感信号获取方式的精确性,制作了适用于宽频率激磁条件下的分段式励磁绕组,采用串联谐振的方式提升励磁效果并设计了匹配励磁绕组的电容串并联连接方案,设计了快速计算电容选取值和连接方式的控制程序算法。采用对B波形进行反馈控制成圆形的方式配合对波形进行傅里叶分解验证了抑制谐波控制算法的有效性(2)设计并制作了磁特性测试实验中的复合B-H传感器,不仅避免了对样品进行打孔造成的影响,还使样品的更换过程更加灵活方便。设计了传感线圈系数校准方法并对线圈系数进行了校准,进行了3Hz~2k Hz频率下的一维磁特性实验,并与国际标准爱波斯坦方圈的测试结果进行了对比,验证了实验系统的可行性。(3)对B35A210样品进行了2k Hz以内的旋转磁特性测试实验,分析了不同频率下铁心损耗的变化规律,并与一维交变实验结果进行了对比分析,对比分析了控制B波形顺时针旋转和逆时针旋转为圆形时相应H轨迹倾角变化规律,计算了不同频率下的磁导率,从微磁学角度分析了产生损耗的原因,并对铁心损耗进行了分离。(4)设计并搭建了变温条件下硅钢材料的磁特性测试平台,采用单独对样片加热的方式对无取向硅钢B35A210材料进行了不同温度条件下交变激磁与旋转激磁的测试与分析。
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