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电工硅钢材料的磁特性测量及损耗计算

电工硅钢材料的磁特性测量及损耗计算

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作者：成昊河北工业大学

学位级别：硕士

电工硅钢材料广泛应用于大型电工装备,其磁性能直接影响电工装备的运行效率。电工硅钢材料的损耗是电工装备损耗的重要组成部分,研究电工硅钢材料的磁特性和损耗特性对电工装备的设计和优化具有重要意义。采用表面线圈方法进行的旋转磁... 详细信息

电工硅钢材料广泛应用于大型电工装备,其磁性能直接影响电工装备的运行效率。电工硅钢材料的损耗是电工装备损耗的重要组成部分,研究电工硅钢材料的磁特性和损耗特性对电工装备的设计和优化具有重要意义。采用表面线圈方法进行的旋转磁特性测量过程中,由于表征磁场强度H和磁通密度B的感应电动势信号微弱,且容易受漏磁干扰,需要设计精确的微小信号放大处理电路。从材料产生损耗的角度,受加工工艺和磁畴结构的影响,材料各轴向磁导率和介电系数并不相同,在动态磁场下,随着磁通密度的增加,磁畴开始融合,畴壁数量减少,进而影响磁导率和介电系数。因此在计算材料损耗时,应考虑磁导率和介电系数的各向异性。本文的主要工作如下:(1)针对构建的平面旋转磁特性测量系统,设计了微小信号处理电路,包括信号放大和直流量调整电路,可实现毫伏级信号的放大,最大增益为1000。为提高系统稳定性,提出了非线性负反馈模型,通过计算系统传递函数,证明该系统可在0.2 Hz～2k Hz的频率范围内稳定运行。(2)考虑磁导率和介电系数的二阶张量特性,推导了电工材料损耗的计算公式,并提出了考虑材料各向异性的空间旋转激磁和平面旋转激磁条件下的损耗计算表征方法,同时研究了不同材料的损耗推导方法。描述了计算表征公式中各组成部分的物理意义,根据实际条件给出了实用的平面旋转损耗计算表征方法。(3)完成了非取向钢B35A270和取向钢B27R090的交变和平面旋转磁特性实验,依据提出的损耗计算表征方法计算了材料在各种激磁条件下的损耗。结果表明材料加工工艺会造成非取向钢表现为轻微的各向异性;通过损耗分析发现非取向钢B35A270在磁通密度约为0.8 T时其损耗构成发生变化,并揭示了非取向钢的旋转磁滞损耗的变化规律。分析取向钢的交变及旋转磁特性和损耗特性,结果表明易磁化晶粒方向的分布对取向钢的磁特性和损耗特性影响极大;通过损耗分析发现取向钢B27R090在磁通密度约为1.1 T时损耗发生变化。分析结果可为电工装备损耗分析和性能提升等提供重要参考。

关键词：磁特性损耗计算信号处理二阶张量计算表征方法

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