考虑气隙搭接区的叠片铁心磁路建模研究
Journal: Engineering Technology Development DOI: 10.12238/etd.v6i2.12984
Abstract
在变压器实际运作期间,涡流损耗和磁质损耗不可避免。为有效削减这些损耗,目前变压器的铁心普遍采用搭叠步进叠片结构 ,从而更好地保障变压器稳定、高效运行。这样就会造成叠片的搭接缝隙。搭接缝隙造成搭接区域磁通密度分布不均匀,在一些局部区域产生磁通密度过饱和现象。该文考虑搭接区存在的气隙,对变压器铁心磁路进行合理的建模及仿真计算,研究变压器铁心磁路情况,建立变压器铁心等主要部件的磁场分布的空间耦合结构,分析得到变压器铁心等主要部件的空间磁场分布。从电-磁耦合视域的角度出发,探索变压器内部主要部件的高效建模及仿真分析手段,对多种工况下变压器铁心等主要部件的磁通密度分布规律展开计算。
Keywords
变压器;叠片铁心;搭接区气隙;磁路建模;频域耦合模型
Full Text
PDF - Viewed/Downloaded: 0 TimesReferences
[1] 陈耀峰,田自强.基于磁路-电路耦合模型的变压器空载过励磁电流计算与分析[J].电工技术,2023,(07):46-51.
[2] 李明星.基于动态磁路模型的轴向磁轴承优化设计[D].石家庄铁道大学,2022.
[3] G.K,A.W.Impact of HTS transformer magnetic circuit parameters on the duration of the inrush current pulse [Wpływ parametrów obwodu magnetycznego transformatora HTS na czas trwania impulsu prądu włączania][J].Przeglad Elekt rotechniczny,2020,96(1):170-173.
[4] 林豪,廖勇.基于非线性磁路饱和模型的永磁同步电机增益调度电流控制[J].中国电机工程学报,2023,43(02):770-779.
[5] 沈月芬,刘旭.考虑互感的多齿开关磁链永磁记忆电机的精确磁路模型[J].电工技术学报,2022,37(10):2435-2445.
[6] 张继鹏,陈鹏,苏锦智,等.一种三维磁路永磁电机的集中参数磁路模型[J].电机与控制学报,2015,19(04):21-27.
[7] 张宗盛,王秀和,杨玉波.新型混合励磁磁通切换型磁阻电机的变结构磁路模型[J].中国电机工程学报,2014,34(21):3467-3474.
[8] Rostami M ,Naderi P ,Shiri A .Modeling and analysis of variable reluctance resolver using magnetic equivalent circuit [J].COMPEL-The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering,2021,40 (4):921-939.
[9] 杜永,程志光,颜威利,等.电力变压器全斜接缝叠片铁心工作条件下的磁性能模拟[J].电工技术学报,2010,25(3):14-19.
[10] 王田戈,田铭兴,张慧英,等.基于变压器模型的可控电抗器电磁特性统一性研究[J].电网技术,2023,47(07):2947-2956.
[11] 李维铮,祝丽花,石永恒.电力变压器铁心搭迭区磁等效及磁致振动分析[J].电力科学与工程,2019,35(10):29-35.
[12] ElleuchM,poloujadoff M.New transformer model inclu ding joint air gaps and lamination anisotropy[J].IEEE Transac tions on Magnetics,1998,34(5):3701-3711.
[13] Wang G, Zeng X, Zhao Y. Research on the effect of core joints on transformer noise[J]. IEEE Transactions on Magneti cs,2021,57(10):1-6.
[14] Shilyashki , Georgi, Pfuetzner , et al. Inhomogeneity and Local Distortions of Magnetic Flux in a Single-Phase Tran sformer Core Package[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2016,52(11):7210109-1-7210109-9.
[15] Li Lingzhi,Du Xuhao,Pan Jie et al. An Engineering Model of Magnetic Flux Density and Electromagnetic Force Density at the Structural Discontinuity within Transformer Cores[J].Sensors,2022,22(13):4869-4885.
[16] 程明,马钲洲,王政,等.基于磁感的变压器和感应电机等效矢量磁路分析[J].电工技术学报,2024,39(15):4697-4707.
[17] 吴悦园.电力变压器铁芯振动建模及优化研究[D].南昌大学,2022.
[18] 刘永来.考虑铁心渐变饱和特性的单相双绕组变压器模型研究[D].重庆大学,2019.
[19] 王田戈,田铭兴,张有绮.基于磁路的变压器式可控电抗器漏磁场计算[J].变压器,2018,55(02):5-9.
[20] 李立娜,李大超,袁永杰.无刷旋转变压器的磁路设计及仿真分析[J].微特电机,2015,43(08):53-56.
[21] 赵小军,张晓欣.基于谐波平衡法的变压器直流偏磁电路-磁路频域耦合模型[J].电工技术学报,2014,29(9):211-218.
[22] 张建伟,曹彪.EE型松耦合变压器的精确磁路模型和仿真分析[J].电子设计工程,2013,21(11):81-84.
[23] 程明,马钲洲,王政,等.基于磁感的变压器和感应电机等效矢量磁路分析[J].电工技术学报,2024,39(15):4697-4707.
[24] 杨皓.基于磁路模型及J-A理论的变压器电磁暂态模型研究[D].广西大学,2022.
[25] 曹磊,周泽森,杨军.磁路与电路的对偶性案例:绝缘磁芯变压器[J].电气电子教学学报,2022,44(02):149-152.
[26] 刘卓昌,黄登威,李伟锋.一种变压器低压引线的磁路分析与损耗验算[J].湖南电力,2022,42(01):8-12.
[27] 钟鸣,尹增贵.从“日字形”铁芯变压器谈起——解决多“磁路”铁芯变压器问题的通用电压公式[J].物理教师,2020,41(12):82-83.
[28] 章彬,伍国兴,黄炜昭,等.一种新的变压器磁路到电路的转换模型及多种方法的统一[J].电力系统保护与控制,2018,46(14):128-135.
[29] 汪力,徐煜,刘忏斌.三相五柱式整流变压器的磁路与中点电位偏移[J].轻金属,2018,(03):60-64.
[30] 徐罗那,杜玉梅,史黎明.非接触变压器磁路模型及结构优化[J].电工电能新技术,2018,37(01):15-22.
[31] 尚静,王昊,刘承军,等.粗精耦合共磁路磁阻式旋转变压器的电磁原理与设计研究[J].中国电机工程学报,2017,37(13):3938-3944.
[32] 李立娜,李大超,袁永杰.无刷旋转变压器的磁路设计及仿真分析[J].微特电机,2015,43(08):53-56.
[33] 曹芸.基于变压器磁路饱和特性的无功电压控制策略研究[D].上海交通大学,2015.
[34] 杨勇.三相变压器磁路系统分析[J].科技展望,2014,(17):126.
[35] 林波,张国珍.三相变压器铁心的磁路分析[J].山东工业技术,2014,(14):125.
[36] 赵小军,张佳伟,王浩名,等.电-磁-机耦合视域下考虑气隙影响的变压器铁心振动特性精细化模拟方法[J].电工技术学报,2024,39(14):4257-4269.
[37] 张慧英.磁饱和式可控电抗器的磁路模型及其应用研究[D].兰州交通大学,2021.
[38] 李维铮,祝丽花,石永恒.电力变压器铁心搭迭区磁等效及磁致振动分析[J].电力科学与工程,2019,35(10):29-35.
[39] G.S ,H.P,J.A,et al.Magnetostriction of Transformer Core Steel Considering Rotational Magnetization[J].IEEE Transacti ons on Magnetics,2014,50(1):1-15.
[40] 王田戈,田铭兴,张慧英,等.基于变压器模型的可控电抗器电磁特性统一性研究[J].电网技术,2023,47(07):2947-2956.
[41] Helmut P ,Georgi S ,Claes B , et al.Effects of DC Bias on Regional Flux and Magnetostriction of a Single-Phase Transformer Core Modeled by 3-D MACC[J].IEEE Transactions on Magnetics,2018,54(5):1-6.
[42] Pfützner H,Shilyashki G,Gerstbauer E,et al.Multidirectionally non-linear magnetic equivalence circuit calculation (MACC) of rotational magnetization intensity in transformer cores[J].International Journal of Applied Electro magnetics and Mechanics,2016,50(1):81-95.
[2] 李明星.基于动态磁路模型的轴向磁轴承优化设计[D].石家庄铁道大学,2022.
[3] G.K,A.W.Impact of HTS transformer magnetic circuit parameters on the duration of the inrush current pulse [Wpływ parametrów obwodu magnetycznego transformatora HTS na czas trwania impulsu prądu włączania][J].Przeglad Elekt rotechniczny,2020,96(1):170-173.
[4] 林豪,廖勇.基于非线性磁路饱和模型的永磁同步电机增益调度电流控制[J].中国电机工程学报,2023,43(02):770-779.
[5] 沈月芬,刘旭.考虑互感的多齿开关磁链永磁记忆电机的精确磁路模型[J].电工技术学报,2022,37(10):2435-2445.
[6] 张继鹏,陈鹏,苏锦智,等.一种三维磁路永磁电机的集中参数磁路模型[J].电机与控制学报,2015,19(04):21-27.
[7] 张宗盛,王秀和,杨玉波.新型混合励磁磁通切换型磁阻电机的变结构磁路模型[J].中国电机工程学报,2014,34(21):3467-3474.
[8] Rostami M ,Naderi P ,Shiri A .Modeling and analysis of variable reluctance resolver using magnetic equivalent circuit [J].COMPEL-The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering,2021,40 (4):921-939.
[9] 杜永,程志光,颜威利,等.电力变压器全斜接缝叠片铁心工作条件下的磁性能模拟[J].电工技术学报,2010,25(3):14-19.
[10] 王田戈,田铭兴,张慧英,等.基于变压器模型的可控电抗器电磁特性统一性研究[J].电网技术,2023,47(07):2947-2956.
[11] 李维铮,祝丽花,石永恒.电力变压器铁心搭迭区磁等效及磁致振动分析[J].电力科学与工程,2019,35(10):29-35.
[12] ElleuchM,poloujadoff M.New transformer model inclu ding joint air gaps and lamination anisotropy[J].IEEE Transac tions on Magnetics,1998,34(5):3701-3711.
[13] Wang G, Zeng X, Zhao Y. Research on the effect of core joints on transformer noise[J]. IEEE Transactions on Magneti cs,2021,57(10):1-6.
[14] Shilyashki , Georgi, Pfuetzner , et al. Inhomogeneity and Local Distortions of Magnetic Flux in a Single-Phase Tran sformer Core Package[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2016,52(11):7210109-1-7210109-9.
[15] Li Lingzhi,Du Xuhao,Pan Jie et al. An Engineering Model of Magnetic Flux Density and Electromagnetic Force Density at the Structural Discontinuity within Transformer Cores[J].Sensors,2022,22(13):4869-4885.
[16] 程明,马钲洲,王政,等.基于磁感的变压器和感应电机等效矢量磁路分析[J].电工技术学报,2024,39(15):4697-4707.
[17] 吴悦园.电力变压器铁芯振动建模及优化研究[D].南昌大学,2022.
[18] 刘永来.考虑铁心渐变饱和特性的单相双绕组变压器模型研究[D].重庆大学,2019.
[19] 王田戈,田铭兴,张有绮.基于磁路的变压器式可控电抗器漏磁场计算[J].变压器,2018,55(02):5-9.
[20] 李立娜,李大超,袁永杰.无刷旋转变压器的磁路设计及仿真分析[J].微特电机,2015,43(08):53-56.
[21] 赵小军,张晓欣.基于谐波平衡法的变压器直流偏磁电路-磁路频域耦合模型[J].电工技术学报,2014,29(9):211-218.
[22] 张建伟,曹彪.EE型松耦合变压器的精确磁路模型和仿真分析[J].电子设计工程,2013,21(11):81-84.
[23] 程明,马钲洲,王政,等.基于磁感的变压器和感应电机等效矢量磁路分析[J].电工技术学报,2024,39(15):4697-4707.
[24] 杨皓.基于磁路模型及J-A理论的变压器电磁暂态模型研究[D].广西大学,2022.
[25] 曹磊,周泽森,杨军.磁路与电路的对偶性案例:绝缘磁芯变压器[J].电气电子教学学报,2022,44(02):149-152.
[26] 刘卓昌,黄登威,李伟锋.一种变压器低压引线的磁路分析与损耗验算[J].湖南电力,2022,42(01):8-12.
[27] 钟鸣,尹增贵.从“日字形”铁芯变压器谈起——解决多“磁路”铁芯变压器问题的通用电压公式[J].物理教师,2020,41(12):82-83.
[28] 章彬,伍国兴,黄炜昭,等.一种新的变压器磁路到电路的转换模型及多种方法的统一[J].电力系统保护与控制,2018,46(14):128-135.
[29] 汪力,徐煜,刘忏斌.三相五柱式整流变压器的磁路与中点电位偏移[J].轻金属,2018,(03):60-64.
[30] 徐罗那,杜玉梅,史黎明.非接触变压器磁路模型及结构优化[J].电工电能新技术,2018,37(01):15-22.
[31] 尚静,王昊,刘承军,等.粗精耦合共磁路磁阻式旋转变压器的电磁原理与设计研究[J].中国电机工程学报,2017,37(13):3938-3944.
[32] 李立娜,李大超,袁永杰.无刷旋转变压器的磁路设计及仿真分析[J].微特电机,2015,43(08):53-56.
[33] 曹芸.基于变压器磁路饱和特性的无功电压控制策略研究[D].上海交通大学,2015.
[34] 杨勇.三相变压器磁路系统分析[J].科技展望,2014,(17):126.
[35] 林波,张国珍.三相变压器铁心的磁路分析[J].山东工业技术,2014,(14):125.
[36] 赵小军,张佳伟,王浩名,等.电-磁-机耦合视域下考虑气隙影响的变压器铁心振动特性精细化模拟方法[J].电工技术学报,2024,39(14):4257-4269.
[37] 张慧英.磁饱和式可控电抗器的磁路模型及其应用研究[D].兰州交通大学,2021.
[38] 李维铮,祝丽花,石永恒.电力变压器铁心搭迭区磁等效及磁致振动分析[J].电力科学与工程,2019,35(10):29-35.
[39] G.S ,H.P,J.A,et al.Magnetostriction of Transformer Core Steel Considering Rotational Magnetization[J].IEEE Transacti ons on Magnetics,2014,50(1):1-15.
[40] 王田戈,田铭兴,张慧英,等.基于变压器模型的可控电抗器电磁特性统一性研究[J].电网技术,2023,47(07):2947-2956.
[41] Helmut P ,Georgi S ,Claes B , et al.Effects of DC Bias on Regional Flux and Magnetostriction of a Single-Phase Transformer Core Modeled by 3-D MACC[J].IEEE Transactions on Magnetics,2018,54(5):1-6.
[42] Pfützner H,Shilyashki G,Gerstbauer E,et al.Multidirectionally non-linear magnetic equivalence circuit calculation (MACC) of rotational magnetization intensity in transformer cores[J].International Journal of Applied Electro magnetics and Mechanics,2016,50(1):81-95.
Copyright © 2025 沐标, 邱奎华, 刘储瑞

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License