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機(jī)械應(yīng)力對(duì)取向硅鋼片綜合磁性能有何影響?華電學(xué)者發(fā)表研究成果

發(fā)布時(shí)間:2023-02-13 瀏覽:3056次 返回列表

隨著我國特高壓輸電的發(fā)展及應(yīng)用,變壓器、電抗器等高電壓、大容量輸電設(shè)備的振動(dòng)噪聲問題日益嚴(yán)峻。柔性輸電技術(shù)的成熟應(yīng)用使得輸變電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)承受復(fù)雜的激勵(lì),尤其是電壓和電流中的高頻成分,進(jìn)一步加劇了設(shè)備鐵心振動(dòng)噪聲增大,損耗明顯升高等問題。變壓器、電抗器等輸變電設(shè)備的鐵心由硅鋼片疊制而成,磁致伸縮效應(yīng)是造成此類設(shè)備鐵心振動(dòng)的主要原因。



研究表明,磁致伸縮是在外磁場作用下磁疇壁運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的鐵磁體形變。單片硅鋼片在磁場的作用下每米僅有幾微米的形變,但是由于變壓器、電抗器等輸變電設(shè)備鐵心尺寸較大,磁致伸縮效應(yīng)對(duì)其造成的影響不可小覷。并且變壓器、電抗器等輸變電設(shè)備本身的構(gòu)造中存在夾件、螺栓等緊固件,這使得硅鋼片的工作環(huán)境中通常都有拉應(yīng)力或者壓應(yīng)力作用。因此深入研究不同頻率和不同機(jī)械應(yīng)力作用下單片硅鋼片的綜合磁性能具有重要意義。



近年來,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)硅鋼片的磁性能進(jìn)行了廣泛的研究,但是相關(guān)對(duì)硅鋼片磁性能的研究限于單個(gè)因素的改變產(chǎn)生的影響,而未分析應(yīng)力和激勵(lì)同時(shí)改變時(shí)取向硅鋼片磁性能的變化。



為深入研究取向硅鋼片在不同頻率和應(yīng)力下的綜合磁性能,華北電力大學(xué)電力工程系、國網(wǎng)冀北電力有限公司廊坊供電公司、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司輸電技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室、中國二十二冶集團(tuán)有限公司的趙小軍、張凌云、劉洋、董立春、儀卓,在2022年第22期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文,搭建了軟磁材料綜合磁性能測量平臺(tái),首先利用單片磁特性測量裝置和應(yīng)力施加裝置,得到了工頻下拉應(yīng)力和壓應(yīng)力對(duì)取向硅鋼片磁致伸縮、磁滯回線及鐵損特性的影響。進(jìn)一步研究了應(yīng)力和不同激勵(lì)共同影響下硅鋼片綜合磁性能的變化趨勢,得到了不同激勵(lì)、應(yīng)力對(duì)取向硅鋼片磁特性、磁致伸縮特性及噪聲特性的影響規(guī)律。


圖1 測量平臺(tái)

圖2 綜合磁性能單片測量儀示意圖


他們的測量結(jié)果及其分析表明:



1)在壓應(yīng)力作用下磁滯回線的形狀有明顯變化。取向硅鋼片的鐵損在同一頻率下受拉應(yīng)力的影響較小,受壓應(yīng)力的影響較大。在同一壓應(yīng)力下,頻率的增大對(duì)鐵損的增長率有一定的抑制作用。當(dāng)頻率和壓應(yīng)力同時(shí)改變時(shí),壓應(yīng)力對(duì)鐵損增長率的影響更加顯著。



2)取向硅鋼片的磁致伸縮在同一頻率下受拉應(yīng)力的影響較小,受壓應(yīng)力的影響較大。在拉應(yīng)力作用下,取向硅鋼片的磁致伸縮隨頻率的增大而增大;而在無應(yīng)力和壓應(yīng)力作用下,頻率的升高對(duì)取向硅鋼片的磁致伸縮有一定的抑制作用。



3)在同一頻率下,拉應(yīng)力對(duì)取向硅鋼片的噪聲影響較小,而壓應(yīng)力對(duì)其影響較大;在同一應(yīng)力下,取向硅鋼片的噪聲先隨著頻率的增大而增大,而后維持在一定水平,不再有明顯增長。



4)諧波激勵(lì)下,拉應(yīng)力的增大對(duì)樣片的磁性能無較大影響;壓應(yīng)力增大后,樣片損耗的增長率呈下降趨勢;諧波次數(shù)及含量越高、噪聲越大。

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