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[学位]

考虑铁芯磁滞效应的变压器瞬态电磁特性研究

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Author:

王强 (王强.)

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学位论文库

Abstract:

磁滞回线是反映磁性材料性能的重要特征曲线,也是应用铁磁材料的重要依据。目前,工程设计越来越要求能准确确定磁滞效应所造成的影响,如在对电机、变压器等电磁设备进行特性分析时,就需要得到的精确波形。所以在进行分析此类电磁场数值时,为提高计算的精度及考虑磁滞损耗,就必须要考虑铁磁物质的磁滞效应。
本文在考虑变压器铁芯磁滞效应的基础上,采用电路-磁路耦合的方法,对单相壳式变压器和三相三柱变压器进行了研究分析和仿真计算。研究内容如下:
首先,介绍了经典J-A磁滞模型,推导了经典J-A磁滞模型的参数表达式。根据经典J-A磁滞模型的求解结果中存在非物理解的情况对经典J-A磁滞模型进行改进并推导了改进后的J-A模型方程组。根据测量得到的硅钢片的磁化曲线和磁滞回线,运用改进后的J-A模型进行仿真,仿真结果与测量结果相符。总结了各参数变化对磁滞回线形状的影响。
其次,对单相壳式变压器进行了研究分析和仿真计算。在建模过程中,将涡流损耗等效为一个非线性的电阻的影响,同时将J-A磁滞模型代入进行了仿真分析,利用文献参数对模型的正确性进行了验证;在空载情况下对考虑磁滞效应和不考虑磁滞效应时的励磁电流做了对比分析,考虑磁滞效应时,励磁电流发生了一定程度的畸变;利用模型对带RLC负载和带RL负载的情况进行了仿真分析,由于磁滞效应的影响,原边电流发生了畸变,且不同的负载对原副边电流的影响不一样;在空载情况下,不存在直流电流和存在直流电流时,对变压器的励磁电流与其谐波、以及铁芯磁滞回线进行了分析,直流电流的存在导致励磁电流发生畸变,产生了偶次谐波。计算了空载下相应情况铁芯的磁滞损耗,铁芯的磁滞损耗基本不变。
最后,对三相三柱变压器进行了研究分析和仿真计算。参照单相变压器的建模思路对三相三柱变压器进行建模。利用该模型对带RL负载的情况进行了仿真分析,得到了其电压电流波形和各相铁芯的磁滞回线;在空载情况下,中性线不存在直流电流和存在直流电流时,利用该模型对变压器的励磁电流与其谐波、以及铁芯磁滞回线进行了仿真分析,直流电流的存在对三相三柱变压器的励磁电流波形、谐波(恒定分量除外)以及铁芯磁滞回线的影响很小。计算了空载下相应情况各相铁芯的磁滞损耗,各相铁芯的磁滞损耗基本不变。

Keyword:

J-A模型 变压器 磁滞效应 直流入侵

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学电气工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 王曙鸿

Year: 2016

Language: Chinese

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30 Days PV: 16

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