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材质厚度与导磁率的联系

2012-04-20 08:41:49中国变压器招标网

  在磁屏蔽模型中,硅钢迭片的厚度仅为0.3mm,在大尺寸三维涡流场有限元分析中非常薄的有限元网格分层给计算带来很大的困难。同时,单张硅钢片的特性与整体硅钢迭片屏蔽的特性是不同的。笔者使用了磁屏蔽的有效磁导率,根据硅钢片与空气间的B、H的连续性条件,考虑到硅钢片的导磁性能比空气高得多,有效磁导率μx、μy、μz与对应的实测磁导率之间可有以下关系[4]μx=μ0/(1-Cf);μy=Cfμy;μz=Cfμz(1)式(1)中Cf为迭片系数;μ0为真空磁导率。导磁钢板和硅钢迭片中的磁滞损耗在总损耗中占有相当的比例,所以分析中必须予以考虑,针对要解决的工程磁滞损耗问题提出了一种实际可行的方法,即磁滞损耗Wh被认为是磁通密度峰值Bm的函数,对于指定材料的Wh-Bm曲线可以事先测量,如同B-H曲线一样。对TEAM模型中指定位置的磁通密度使用高斯计进行测量,在导磁钢板和模型的屏蔽板中产生的总损耗使用宽带功率分析仪进行了测量。作为计算和测量结果的一部分,位于P21c模型中钢板两侧(x=+5.76mm)的Bx的分布可以看到,测量值和计算值有较好的吻合。

  损耗结果的比较表明磁屏蔽中损耗的减少优于在电磁屏蔽中。当然,这并不意味着在其它场合中不使用电磁屏蔽。P21c-EM2损耗大于P21c-EM1,由于在P21c-EM2中3块分离开的铜板的屏蔽效果低于由一整块铜板组成的P21c-EM1的屏蔽效果,因此,在P21c-EM2情况下,有更多磁通穿透进入钢板中,并在其中产生很大的涡流。对比之下,P21c-M1产生的损耗大于P21c-M2,原因是晶粒取向的硅钢(30RGH120)的磁导率比普通导磁钢(A3)高得多,大部分磁通穿越硅钢迭片而不是普通钢板,且P21c-M1的体积比P21c-M2的要大。在迭片组中产生的涡流基本上是二维流动,不可能从一个硅钢片流向另一片,因此,在硅钢迭片中产生的功率损耗仅考虑钢片两个方向中的损耗。笔者获得的参考测试结果表明,在磁屏蔽中产生的功率损耗主要集中在离激励线圈最近的硅钢迭片(组)中,例如仅仅在该屏蔽中第1和第2个迭片中。更进一步的分析得知由穿透到薄迭片组层的垂直方向的磁通产生的涡流是总损耗的主要部分。根据测得的材料的Wh-Bm曲线进行了磁滞损耗的计算。为材料的非线性、各向异性、磁滞及硅钢迭片结构及磁滞损耗的计算提供了有效的数值分析法。

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