随着电网中的负荷变得越来越复杂,电力系统中的变压器将会经常工作在非标准的工况下。由于存在缺少对磁性材料磁化机理研究和应用的问题,导致常用的磁特性模型在模拟工况下变压器的磁特性时精确度受到很大影响。通过对磁化过程中磁畴运动的观测,很多学者指出磁性材料的磁化过程与磁畴畴壁的运动密切相关。近年来,国外学者开始尝试将微观的磁畴磁化机理融入到宏观的磁特性模型建立过程中。从而提出了基于磁畴能量的模型,为正确模拟工况条件下磁性材料的磁特性做出了宝贵的探究。在本文中,当磁场强度变化时,通过磁光克尔效应磁畴观测仪,观察了磁性材料的磁畴畴壁运动过程。在理解并分析现有磁畴能量物理模型基础上,并且应用微磁学理论推导出能量公式,建立起包含有多种磁畴能量的磁特性模型。并且应用总能量局部最小化的原理得到模型的磁化状态,求出磁畴在体积以及磁矩方向上的变化。通过实验测量得到模型所需要的参数,最后模拟出材料的磁特性曲线。并且与实验测量数据进行对比分析,验证模型的准确性,为磁特性物理模型的进一步研究打下基础。其主要研究内容有:第一步,利用先进的磁光克尔效应磁畴观测仪观察了磁性材料在磁化过程中磁畴的运动,为磁畴能量模型的建立提供事实支撑。并且应用实验室中的磁致伸缩测量仪对样片的磁特性进行测量,为模型所需参数的确定提供测量数据。第二步,建立了基于磁畴能量最小化的磁滞模型。用多个包含有6个磁畴的磁畴单元模型细化铁磁材料微观结构,推导了模型所含的总能量计算公式,在满足总磁能最小的条件下,通过计算机编程,经过多次迭代计算得到电工钢片材料的磁化状态向量,再通过对磁滞公式的求解得到了基于磁畴能量最小化的磁滞模型。通过与实验测量数据的比较,得到该磁滞模型的精度,对存在的误差进行了分析。最后,建立了基于磁畴能量最小化的磁致伸缩模型。通过实验测量数据获取了磁致伸缩模型模拟所需要的参数,然后同样采用能量最小化原理得到材料的磁化状态向量,通过多次迭代计算出材料的磁致伸缩,从而建立起了材料的磁致伸缩模型。通过与实验测量数据的比较,反映出该磁致伸缩模型可以模拟出材料的磁致伸缩曲线。