[发明专利]一种电工钢片偏磁特性的分析方法

说明书

技术领域

本发明是一种电工钢片偏磁特性的分析方法，特别涉及铁磁材料在实际应用中所呈现的电磁特性的分析方法，是电机、变压器、电抗器设计的重要辅助手段，属于电工钢片在偏磁条件下所反映出的电抗特性的分析方法的创新技术。

背景技术

电工钢片是一种软性的铁磁材料，也是电力变压器、电抗器、电机生产的基本原材料，它的特性决定了这些电力设备的性能质量。在传统设计中，一般均是根据厂家提供的典型磁化曲线来设计，但厂家所提供的典型曲线一般是纯交流参数，或是纯直流参数，而当电工钢片处于偏磁条件下，再叠加交流成分时，其电抗特性就发生很大的变化，现大量使用的磁控电抗器就是这样一种应用。在这样一种应用情况下，要求电抗器的交流电抗值能够随直流偏磁电流的变化而变化，而在分析此时的电抗特性就不能依靠厂家提供的磁滞回线或磁化曲线，前者是纯交流特性，后者则是纯直流特性，所给出的反应电抗特性的相对磁导率也只是直流特性。

随着电气工程各领域的快速发展，各种基于现代控制理论的智能控制技术不断出现，然后在电气工程所涉及到的铁磁材料在实际应用中所呈现的非线性磁滞特征给先进的控制技术带来了巨大的困难，特别是铁磁材料在偏磁条件下的工作性能更是难于估计，这一过程的最大特点是铁磁材料的磁滞特性与历史工作状况有关，而这一特性是基于电磁耦合的各种电气设备在各种不对称故障的预防、磁控电抗器等设计中难于处理的关键，这对于起到电气控制的开关设计也带来了不确定性，使设备的整体可靠性降低。从电气应用的角度出发，实现一种能模拟运行工况的电磁特性模拟方法则至为重要，它在实现各种先进控制技术的目标上也具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种过程和思路均较简单，实用且方便的电工钢片偏磁特性的分析方法。本发明是一种电工钢片在偏磁作用下交流电抗特性的分析方法。本发明涉及到了一种电工钢片在偏磁作用下交流电抗特性的分析方法，为使设计方法对具体应用具有实用性，在确定铁磁材料的过程中，只应用预先设计的物理参数、磁路结构，以及电源输入即能准确确定电磁特性，就可为基于电磁耦合的电气设备控制和可靠性设计奠定有利的基础，从而对完善控制模型也能起到积极的作用。

本发明的技术方案是：本发明的电工钢片偏磁特性的分析方法，包括如下步骤：

1）根据设计参数计算铁芯绕组的漏感L、自身电阻r_L，其中漏感按理论电感设计参数的3%～5%选取，电阻则根据r_L=ρ﹡l/S来计算，其中：ρ为绕组材质的电阻率，l为绕组总长度，S绕组导线的横截面积，利用该公式计算所得到的结果为直流电阻，在交流运行条件下，则应考虑趋肤效应，此时直流电阻r_dc、交流电阻r_ac、导线电流密度J、绕组单位体积的功率损耗P_w，以及填充系数k之间的关系为：

Pw=22·k·racrdcJ2(mW/cm3)]]>

其中J的单位为A/mm²，k的定义为绕线窗口的总面积除以窗口面积。若绕线横截面积为S_cu，窗口面积为S_W，绕组匝数为n，则k值为：

k=n·ScuSW;]]>