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不同牌號硅鋼片混合疊片制成的鐵心鐵損分析

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2024-04-22  瀏覽次數(shù)：2959
近年來隨著電網(wǎng)中變壓器不斷上漲的能源成本及其對環(huán)境的影響，使得下游用戶對變壓器提出了更高的效率和成本要求，為了在成本和性能之間實(shí)現(xiàn)更好的平衡，一些研究人員分析了混合不同牌號的晶粒取向硅鋼片疊片制造鐵心可以有效降低成本并提升變壓器的能效水平。有研究表明，三相變壓器混合疊片鐵心的特定損耗取決于混合材料，然而這些損耗并不完全隨著高損耗材料制成鐵心中使用的低損耗材料的用材比例而呈線性變化。

為了研究這種非線性關(guān)系，法國阿爾圖瓦大學(xué)富人Oussama-Ali Dabaj等研究人員分別采用2D和3D兩種模型，使用有限元法分析研究按照不同比例和疊片方式，混合兩種不同牌號硅鋼片對鐵心磁通密度的分布以及鐵心空載損耗的影響。

研究人員首先測量完全由M120-27P硅鋼片疊片制成的鐵心鐵損，隨后在鐵心中部的硅鋼片逐漸用M095-27P硅鋼片替代，直到鐵心完全由M095-27P硅鋼片組成。

對混合疊片鐵心的實(shí)際測量結(jié)果表明，鐵心中M095-27P的用量比例與鐵損下降幅度呈非線性關(guān)系。尤其是隨著磁場的升高，這種非線性關(guān)系愈加明顯。為了研究造成這種非線性變化的原因，研究人員使用二維和三維兩種模型進(jìn)行有限元模擬，分析了在單相鐵心中使用兩種不同牌號的取向硅鋼混合疊片的影響。分析結(jié)果表明：

（1）使用2D模型模擬分析鐵心，可以快速初步評估鐵心內(nèi)的鐵損減少趨勢。然而，從2D模型評估的鐵損要高于實(shí)驗(yàn)測量的損耗，這是因?yàn)?D模型假設(shè)在硅鋼片疊片的所有寬度上具有均勻的磁通密度，而事實(shí)上通過3D模擬，觀察到的磁通分布并不一致，在3D模型中，鐵心內(nèi)部區(qū)域的磁通密度較高，向外部區(qū)域逐漸降低，因此計算的總鐵損偏低。

（2）2D有限元分析表明，在階梯搭接頭處，層間磁通的變化會導(dǎo)致接頭中的局部鐵損。對階梯搭接頭的處理方式對于避免將磁通密度集中在接頭區(qū)域至關(guān)重要，可以有效減少該區(qū)域的鐵損。

（3）3D模型模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測量值更加接近，但是在較高磁場下會有一些小差異，主要原因在于FEA模型難以準(zhǔn)確表示所有方向上的材料各向異性，特別是55°的難磁化角處。

（4）無論是使用2D還是3D有限元模型分析均表明，不同牌號取向硅鋼的磁導(dǎo)率水平在鐵損的非線性變化中起著重要作用，尤其是在55°的難磁化角下。

特別提示：本信息由相關(guān)企業(yè)自行提供，真實(shí)性未證實(shí)，僅供參考。請謹(jǐn)慎采用，風(fēng)險自負(fù)。


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