变压器铁心损耗分离与磁特性研究

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作者：

田潇阳

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摘要：

变压器是电力系统中最重要的电力设备之一,其铁心损耗也是电力系统损耗项的重要一环。长期以来变压器铁心损耗由于其复杂的电磁特性与非线性特性而难以建模。1988年Bertotti根据实验数据给出了铁心损耗模型,将铁心损耗分为磁滞损耗、涡流损耗和异常损耗三部分。该模型的各项系数是通过对铁磁材料总损耗的实测数据拟合得到的。本文在该模型的基础上针对几种传统的损耗分离算法进行了进一步研究并提出一种改进的损耗分离计算方法。该方法可描述电力系统中变压器各种工况下铁耗情况,且计算精度较高,论文的主要工作如下:1.对正常工况下变压器硅钢的损耗情况进行了研究。搭建了Epstein方圈损耗测量平台对多种常见硅钢进行了损耗测试,所加激励电压波形为工频正弦波。在此激励条件下对基于Bertotti铁耗模型的几种损耗分离算法进行了对比研究,并提出一个改进的分段拟合算法。通过直流磁特性测试系统测量了相应硅钢片的静态磁滞损耗,数据结果显示,该改进算法在计算精度上优于传统的损耗分离算法。2.在工频正弦激励条件下损耗分离算法的基础上进一步研究,讨论了当激励中含有高次谐波时硅钢的损耗构成。利用硅钢磁滞损耗的相关特性,可依据基波条件下的损耗数据进一步计算得到当激励中含有相应高次谐波时硅钢损耗的各项组成成分。同时,本文依据多组硅钢进行的损耗分离计算结果进行分析,并于实验数据对比验证了该计算方法对激励中含高次谐波的硅钢的损耗分离时也是准确有效的。3.针对产品级变压器模型——叠片铁心进行了多组实验,同时利用本文提出的分段拟合算法对叠片铁芯在不同激励条件下的损耗分离问题进行了研究,并给出了计算实例。同时,根据计算结果总结出不同激励条件下谐波对变压器磁滞损耗、涡流损耗与异常损耗的影响规律。此外,本文将针对该算法给出了常见硅钢的模型系数计算值,以及建议的拟合初值的取值范围,可为其他型号钢片的损耗预测提供参考,也为变压器的设计制造中铁心损耗的精确计算提供了可靠的数据支持。

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关键词：

变压器；铁心损耗；磁滞损耗；损耗分离；叠片铁心模型

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.1018.278287