变压器铁心电磁振动仿真及影响因素研究

为了研究变压器铁心的电磁振动的多场耦合问题,使用应变能原理修正铁心磁-结构耦合关系对变压器铁心的本体振动进行仿真研究.将硅钢片磁化特性曲线导入到仿真模型中,计算得到线圈中的电流密度以及铁心闭合回路中的磁感应强度分布,实现电场与磁场的耦合.利用应变能原理对磁致伸缩力进行等效,并以等效磁致伸缩力为耦合变量对铁心进行结构瞬态...     

饱和电抗器脉冲磁化特性测量分析

高压直流输电换流阀用饱和电抗器的磁芯工作于脉冲磁化工况,其分析和设计需要获得脉冲励磁下的磁特性参数.借助磁脉冲压缩法思路,利用二阶振荡电路测量其脉冲磁化特性参数,得到了脉冲激励下的初始磁化曲线和磁滞回线.利用测量结果计算其等效电感、饱和时间及磁芯在一个周期内的耗能,分析磁化速率对磁芯耗能的影响.     

磁致伸缩导波激励端偏置磁场的等效方法

从磁致伸缩效应的基本原理出发,研究磁致伸缩换能效率与偏置磁场的对应关系,得到了换能效率的评价方法和用于评价永久磁铁及直流磁化线圈磁化效果的等效方法.该方法由永久磁化器和直流线圈同时提供方向相反的偏置磁场,通过调节线圈的电流,得到磁致伸缩换能效率与电流之间的关系;再利用换能效率仅与偏置磁场的大小有关而与偏置磁场的方向无关的对称特性,确定叠加偏置磁场的平衡点即叠加磁场强度为零的点,从而得到永久磁化器和直流线圈的等效关系.最后通过实验对等效关系进行了验证.     

压磁式测力传感器的工作特性和工作原理

实验研究了取向硅钢片压磁式测力器的交流工作特性和直流磁化规律。研究结果表明,硅钢片片型的取向角对传感器的工作特性有重要影响,取向硅钢片传感器的工作机理主要是应力下的畴壁移动过程。     

直流偏磁下变压器绕组及垫块振动特性分析

直流偏磁使得变压器绕组振动加剧,目前采用将绕组简化为忽略垫块结构的圆柱模型的建模方法误差较大.建立包含垫块的线饼式绕组精细化模型,通过电磁场-结构场-流体场多物理场耦合的方法,在对直流偏磁下变压器磁场分布进行分析的基础上,对绕组及垫块的振动位移特性进行研究且进行实验验证.结果表明:直流偏磁下变压器漏磁增加且在特定角度分布集中,绕组在对应位置出现新的不平衡单边振动模式,绕组局部位移的不平衡使得垫块脱落的可能性增加,变压器抗突发能力下降.此研究可为变压器直流偏磁下运行状态监测提供理论指导.     

新型三相磁控电抗器的研究

电力系统中的三相磁控电抗器都采用每个铁芯柱加磁阀的三相六柱式磁控电抗器,这种电抗器的铁芯柱磁阀加工过程复杂,并且运行中噪音较大,为了克服这种缺陷,提出了一种新型三相磁控电抗器.使用电磁场分析软件Ansoft对该新型磁控电抗器模型进行了仿真,得到了其工作状况的一些仿真数据和结果.仿真分析结果验证了通过调节晶闸管的触发角可以平滑地调节电抗器的电抗的特性,同时也对该三相磁控电抗器的电磁场分布情况进行了仿真分析.     

基于感应滤波技术的换流变压器降噪方法

硅钢片磁致伸缩是引起变压器振动噪声的主要原因,而换流变压器中的谐波可加剧硅钢片磁致伸缩,从而导致变压器噪声增大.本文首先建立了四柱单相换流变压器原理样机铁心的各阶振态模型,讨论了谐波磁通对硅钢片磁致伸缩的影响,并从声学角度论证了谐波磁通与变压器噪声的相关性.然后,基于感应滤波技术的基本原理,从理论上分析了其降噪的可行性.最后,搭建了12脉波整流系统实验平台,实验数据表明感应滤波技术能有效地降低换流变压器的振动噪声,且降噪效果优于传统的滤波方法.     

基于超磁致伸缩材料的驱动器设计及磁场仿真

基于超磁致伸缩材料的工作原理,设计了具有微位移可控特性的驱动器。为了探究驱动器内部磁场设计的合理性以及超磁致伸缩驱动器的磁感应强度与激励电流之间的关系,应用ANSYS有限元分析软件对超磁致伸缩驱动器的内部磁场进行仿真。研究结果表明,超磁致伸缩驱动器磁场设计合理;随着电流的增大,超磁致伸缩材料中的磁感应强度也随之增加并且磁感应强度逐渐趋于饱和。     

三相电力变压器振动噪声的多物理场研究

根据变压器振动产生机理,在时变电磁场及结构力学方程的基础上,使用COMSOL建立物理模型,从多场耦合的角度,对一台三相三柱式电力变压器在空载和负载条件下其磁场分布、铁芯磁致伸缩应力、应变及绕组洛伦兹力分别进行计算。计算结果给出的图像形象验证了空载和轻载时磁致伸缩是铁芯振动的主要原因,满载和过载情况下绕组洛伦兹力对变压器振动的贡献不能忽视,为后续的如何降振、降噪的研究提供了借鉴。     

Tb_(0.3)Dy_(0.7-x)Pr_x(Fe_(0.9)Al_(0.1))_(1.95)合金的磁性、磁致伸缩和穆斯堡尔谱

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95(x=0,0.1,0.2,0.25,0.3,0.35)合金中稀土元素Pr替代Dy对磁性、磁晶各向异性、磁致伸缩和穆斯堡尔谱的影响.对磁化强度和磁致伸缩的测量发现,少量Pr替代有助于降低磁晶各向异性;随着替代量x的增多磁致伸缩减小,x>0.2时超磁致伸缩效应消失.然而,x=0.1时合金的磁致伸缩略大于没有替代的,而且磁致伸缩随磁场更易趋于饱和;同时发现,随着Pr替代量x的增加,饱和磁化强度和Curie温度单调下降,而内禀磁致伸缩急剧增大.多功能磁性测量系统PPMS的研究和Mossbauer效应表明,随着Pr含量的增加,合金中的易磁化轴可能在{110}面上绕主对称轴作微小转动,发生自旋重取向.与Al元素替代效应相比,Pr替代Dy对自旋重取向的影响相对较小.     

带状铁磁非晶体金属的磁化和磁致伸缩特性

用推广了的模型，讨论带状铁磁非晶体金属在弱磁场中的磁化和磁致伸缩特性。导出磁化强度和磁致伸缩作为磁场函数的解析式。磁场小于各向异性场的一半时，得出两个解。把此二解对各向异性轴分布求平衡并应用于三个简单模型，得出一些有意义的结果。     

基于垫块阻尼力的单相串联铁心电抗器减振

单相串联铁心电抗器在生产和使用中需要重点考虑其减振降噪的问题.目前对于电抗器减振方法主要为被动减振,为从根源减小电抗器振动噪声,通过在单相串联铁心电抗器垫块中加入导电环,利用其在变化的磁场中产生阻尼力来与电抗器铁心上的原有应力相互抵消的原理来减少电抗器的振动.首先,建立单相串联铁心电抗器磁-机械耦合数值模型,并基于有限元法对电抗器进行磁场和机械场的分析与计算.对比在垫块中加入导电环前后电抗器的振动变化情况,结果表明:加入导电环后电抗器的振动加速度降低了12.95％.最后,搭建电抗器的振动实验平台,通过对比实验数据验证了此方法的可行性,对将来设计低振动噪声的电抗器具有指导意义.     

500kV自耦变压器直流偏磁振动特征提取与模式识别方法研究

为了对自耦变压器直流偏磁进行有效检测,以变压器振动加速度信号为观测量,对比分析了直流偏磁前后500kV自耦变压器振动加速度频谱的变化特性,提出了奇偶次谐波比、频谱复杂度以及小波包能量等原始特征参数,利用主成分分析方法对原始特征参数去相关处理,采用最小二乘支持向量机的方法对直流偏磁主特征进行了模式识别。结果表明,直流偏磁对变压器振动时频特性影响显著,采取中性点电容隔直措施后,自耦变压器仍然存在较为严重的直流偏磁问题,所提出的原始特征参数能够有效反映变压器直流偏磁状态,利用主成分分析方法显著降低了特征空间维数,采用最小二乘支持向量机的方法能够实现自耦变压器直流偏磁主特征的模式识别,通过核函数参数对调整,识别准确率可达100%。所提出的方法为变压器直流偏磁的有效检测提供了技术支持。     

氢对金属玻璃Fe39Ni39Si8B12Mn2磁性的影响

使用大角转动张力磁化法研究了金属玻璃Fe39Ni39Si8B12Mn2渗氢后时效过程中磁化曲线和饱和磁致伸缩系数的变化。结果表明:含氢的Fe39Ni39Si8B12Mn2金属玻璃饱和磁化强度下降,而各向异性常数增加,相应饱和磁伸系数减小。     

Terfenol-D力—磁—热耦合动态特性

对超磁致伸缩棒材(Terfenol-D)在预压力、环境温度、交变磁场耦合作用下的磁致伸缩动态特性进行了比较全面的实验研究.给出了Terfenol-D动态响应磁致回线、动态应变、响应波形相位随着激励频率、预压力、环境温度、偏磁场的变化规律,找出了两个不同的共振频率,并发现了高阶共振频率随偏磁场发生"漂移"的现象,印证了磁场作用下Terfenol-D材料所特有的△E效应的存在.     

Tb_(0.3)Dy_(0.7-x)Pr_x(Fe_(0.9)Al_(0.1))_(1.95)合金的磁性、磁致伸缩、自旋重取向和Mssbauer研究

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95(x=0,0.1,0.2,0.25,0.3,0.35)合金中稀土元素Pr替代Dy对磁性、磁晶各向异性、磁致伸缩、自旋重取向和Mssbauer谱的影响.磁化强度和磁致伸缩的测量发现,少量Pr替代有助于降低磁晶各向异性,随着替代量x的增多磁致伸缩减小,x>0.2时超磁致伸缩效应消失.然而,x=0.1时合金的磁致伸缩略大于没有替代的,而且磁致伸缩随磁场更易趋于饱和.随Pr替代量x的增加,比饱和磁化强度和Curie温度单调下降,而内禀磁致伸缩极剧增大.由相对磁化率随温度的变化关系发现,自旋重取向温度随Pr替代量的增多呈先增后降趋势,在x=0.1处出现极大值.Mssbauer效应表明,随Pr含量的增加Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95合金中易磁化轴可能在{110}面上绕主对称轴作微小转动,发生自旋重取向.与Al元素对Fe的替代效应相比,Pr替代Dy对自旋重取向的影响相对较小.超精细场Hhf随Pr含量的增加而增大,同质异能移IS和四极劈裂QS随Pr含量呈无规律的变化.     

弱交变磁场下硅钢片磁参数快速测量

提出了弱交变磁场下硅钢片磁特性快速测量方法．设计了测量硅钢片磁化曲线及损耗角的电子电路，分析了磁路计算及电路元件参数对测量误差产生的影响，并与艾普斯坦方圈法所测结果进行了比较     

超磁致伸缩执行器动力学模型及数值模拟

为提高超磁致伸缩执行器的控制精度,实现亚微米级的驱动与控制,准确描述执行器的动力学特性是关键环节之一.为建立超磁致伸缩执行器的动力学特性的数学模型,将Terfenol-D 棒作为粘弹性杆连续系统,将Terfenol-D棒在磁场驱动下产生的应变等效为磁-机械转换等效力,建立了执行器系统的一维波动方程,并采用有限元解法求解.模型的计算求解采用迭代方法,易于实现计算机控制.利用Matlab 7.0对不同频率等幅磁场驱动下Terfenol-D棒内的磁场-位移(H-u)曲线进行数值模拟仿真,仿真计算值与实验值误差在10%以内,表明建立的动力学模型能较好地反映磁致伸缩执行器的动力学特性.     

超磁致伸缩换能器的声辐射特性

对超磁致伸缩大功率换能器的声辐射振动特性进行了理论分析与实验研究,将在一定预压应力下处于阶跃段的磁致伸缩棒简化为磁场强度与磁致伸缩应变的单输入单输出的线性系统·以静态试验数据为基础,建立等效的动态磁致伸缩模型·对指数形变幅杆的设计进行了理论分析和讨论,着重计算与设计了相关的振速分布、应力分布、振幅放大系数及节面位置等参数,测试中发现超磁致伸缩换能器频率范围较宽·试验得到了影响换能器发射声波主频率和最大振幅的若干参数·提高换能器的电声转换效率,增大换能器的发射功率的有效途径是选择合理辐射面质量和配重质量之间的比值,使能量流向辐射面一侧·所得结果可以为进一步优化超磁致伸缩换能器提供设计参考·     

铁磁准同型相界附近畴结构和磁致伸缩响应的压力依赖效应:相场模拟

最近,在超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Materials,GMMs)体系发现的类似于铁电材料"准同型相界(Morphotropic Phase Boundary,MPB)"的铁磁MPB效应引起了研究者的广泛关注.但是前期关于铁磁MPB的研究大都集中在实验领域,铁磁MPB处超敏磁弹响应机制尚不清晰.不同于传统唯象模型,我们结合微弹理论开发了能够充分考虑不同相之间的应力、应变相容的相场微磁微弹模型.通过该模型研究了铁磁MPB处不同外场(压力、磁场)条件下磁化翻转和畴结构演化情况,阐明了相界附近微结构演化和宏观磁弹响应的依赖关系.相场微磁微弹理论对超磁致伸缩材料MPB的成功描述为调节铁磁准同型相界提供了有效的科学途径,有望为新型超磁致伸缩材料的高效、低成本开发提理论指导.