本文關(guān)鍵詞：基于鐵磁材料溫度特性測(cè)試的磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)耦合仿真研究

  更多相關(guān)文章： 磁特性 溫度效應(yīng) 變壓器鐵心 磁熱耦合 溫升

【摘要】：隨著我國特高壓、遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)的不斷發(fā)展,大型、特大型電力變壓器、電機(jī)等電工設(shè)備不斷投入運(yùn)行,而這些大型電工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與性能分析通常會(huì)涉及電、磁、熱、力等多物理場(chǎng)耦合問題。隨著計(jì)算機(jī)性能的提升、電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展,人們已廣泛使用電磁場(chǎng)數(shù)值仿真商用軟件分析大型電工產(chǎn)品電磁場(chǎng)與熱場(chǎng)耦合問題,但在進(jìn)行磁熱耦合計(jì)算時(shí)往往采用單向耦合方法(這里稱為傳統(tǒng)耦合方法),即先進(jìn)行磁場(chǎng)的仿真計(jì)算得到損耗,再將損耗值作為溫度場(chǎng)計(jì)算的熱源求解溫升分布。這種傳統(tǒng)耦合方法忽略了鐵磁材料電磁特性的溫度效應(yīng),然而電工產(chǎn)品電磁性能的準(zhǔn)確分析離不開對(duì)電工材料電磁特性參數(shù)的準(zhǔn)確描述,電工鋼片廣泛用作電機(jī)和變壓器鐵心材料或磁屏蔽材料,其磁特性及損耗隨著溫度變化而變化,反過來又會(huì)影響鐵心溫升分布。在此背景下,本文開展了考慮電工鋼片磁特性溫度效應(yīng)的電機(jī)與變壓器磁熱耦合問題研究,探究材料溫度效應(yīng)對(duì)電磁、熱場(chǎng)耦合仿真分析結(jié)果的影響,為電工設(shè)備的安全運(yùn)行、防止局部過熱問題研究給出參考。主要研究?jī)?nèi)容有:首先,實(shí)驗(yàn)測(cè)量并分析了50AW600晶粒無取向電工鋼片和30ZH120取向電工鋼片在溫度范圍為20℃-120℃、間隔10℃時(shí)的平均磁化曲線、磁滯回環(huán)和損耗曲線。實(shí)驗(yàn)時(shí)將單片電工鋼片磁特性測(cè)試儀放置在一個(gè)溫度范圍可控制在20℃-400℃的恒溫干燥箱內(nèi),通過控制箱內(nèi)溫度實(shí)現(xiàn)電工鋼片不同溫度磁特性測(cè)量。其次,研究了一種考慮電工鋼片磁特性溫度效應(yīng)的磁熱迭代耦合計(jì)算方法。借助于商用磁場(chǎng)仿真軟件MagNet和溫度場(chǎng)仿真軟件ThermNet實(shí)現(xiàn)迭代耦合,耦合過程中每次進(jìn)行磁場(chǎng)計(jì)算時(shí)都需要根據(jù)當(dāng)前溫度場(chǎng)仿真結(jié)果更新材料的平均磁化曲線和損耗曲線,然后根據(jù)當(dāng)前磁場(chǎng)計(jì)算的損耗分析溫升分布,如此反復(fù)迭代直至耦合結(jié)束。再次,基于上述測(cè)量數(shù)據(jù)及迭代耦合方法仿真分別計(jì)算了一臺(tái)永磁無刷直流電機(jī)的鐵心溫度分布、一臺(tái)500kV特大型電力變壓器鐵心及磁屏蔽的溫度分布,并與未考慮硅鋼片的溫度效應(yīng)的傳統(tǒng)耦合方法仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,指明了在磁熱耦合過程中考慮硅鋼片磁特性的溫度效應(yīng)的必要性。最后,制作了一臺(tái)簡(jiǎn)單單相變壓器鐵心模型,模擬變壓器空載運(yùn)行狀態(tài),利用熱像儀測(cè)試了鐵心表面溫度分布,并與仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
【關(guān)鍵詞】：磁特性 溫度效應(yīng) 變壓器鐵心 磁熱耦合 溫升
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM27
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)11-14
• 1.2.1 鐵磁材料溫度特性研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)仿真計(jì)算研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)耦合仿真方法16-23
• 2.1 電磁場(chǎng)基本理論16-18
• 2.2 溫度場(chǎng)仿真計(jì)算方法18-21
• 2.3 磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)迭代耦合方法21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 無取向硅鋼片磁特性溫度效應(yīng)及磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)耦合仿真23-38
• 3.1 無取向硅鋼片磁特性溫度效應(yīng)的測(cè)試23-26
• 3.2 電機(jī)磁熱耦合分析26-35
• 3.2.1 材料屬性28-29
• 3.2.2 載荷及邊界條件設(shè)定29
• 3.2.3 網(wǎng)格剖分29-35
• 3.3 仿真結(jié)果對(duì)比分析35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 取向硅鋼片磁特性溫度效應(yīng)及磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)耦合仿真38-50
• 4.1 取向硅鋼片電磁特性溫度效應(yīng)的測(cè)試38-39
• 4.2 變壓器主磁場(chǎng)磁熱耦合仿真與結(jié)果對(duì)比分析39-44
• 4.3 變壓器漏磁場(chǎng)磁熱耦合仿真與結(jié)果對(duì)比分析44-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 單相變壓器鐵心模型溫度分布仿真與實(shí)驗(yàn)測(cè)試50-54
• 5.1 鐵心實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)50
• 5.2 溫度分布實(shí)驗(yàn)測(cè)試50-51
• 5.3 仿真計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)比51-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 第6章 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 在學(xué)研究成果58-59
• 致謝59

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