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电工磁材料的旋转磁特性测试技术与应用研究
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  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TM27, TM206
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属电工技术领域,主要对变压器、电机等电工装备中磁材料磁特性测试技术及其相关装置磁场计算、损耗分析等方面开展研究,研究对象包括电工磁材料,电力变压器,电机等。磁特性测试及建模技术是评价电工装备铁心材料电磁损耗的重要手段,国际电工技术委员会关于磁性测量标准主要在一维范畴,而在变压器铁心接口处和电机铁心中却以旋转磁场为主,磁路设计计算时仅采用传统一维磁特性数据会造成较大的计算误差,致使装备功率密度降低、能耗升高。该项目突破传统技术手段,解决了电工磁材料磁特性测试数据单一、准确度低以及电机、变压器铁耗模拟计算精确低的技术难题,在关键技术推广应用中显著提高了电工装备铁心磁场及损耗计算的精度,从而提高了电能利用率,实现了节能降耗的目标。 1.主要技术内容:(1)提出电工磁材料三维磁特性测试方法,创建了三维磁特性测试平台,设计新型柔性励磁系统和精密三维传感线圈结构,首次实现多种励磁条件下从2Hz至1000Hz频率范围内的三维旋转磁特性测试。(2)提出了三维磁阻率张量的有限元分析方法,成功应用于具有复杂拓扑结构的三维磁通电机设计中;提出基于电工磁材料旋转磁特性模拟技术的电机旋转损耗分析方法,将定子的空间磁场分解为交变磁场和旋转磁场两部分并定量计算交变损耗和旋转损耗,在电机磁路设计阶段较为准确的预测铁心损耗,为高效低损耗电机设计奠定了理论基础。(3)根据三维磁特性建模理论,准确描述了大型电力变压器的T型接口步近搭接处的复杂三维磁场分布;在材料模拟的基础上发展了电力变压器直流偏磁测量技术和直流偏磁下有限元分析方法,提出电力变压器直流偏磁诊断与抑制方案,改善了电力变压器铁心服役特性。 2.主要技术经济指标及效益:(1)构建的电工磁材料三维磁特性测试平台适用于电机和变压器铁心材料的动态磁特性测试及模拟,突破传统测试方法的单一性。在电机设计中应用该材料模型及计算方法,可降低空载损耗3%;在特殊结构电机如横向磁通电机、直线电机设计中可提高运行效率5%。在电力变压器铁心结构模型计算中应用该成果可解决变压器铁心拐角和T型接口处的复杂磁场计算问题和局部过热问题,并解决直流偏磁问题,降低变压器空载损耗,显著提高电能利用率。(2)旋转磁特性测试技术及建模方法可直接用于旋转电机磁路设计与分析,以及电力变压器铁心搭接位置的磁路分析,提高了技术的通用性和普遍适用性,在电工装备制造业中技术推广性较强,并且可提高产品的国际竞争力。(3)该技术在保定天威保变电气股份有限公司、河北电机股份有限公司和天津市特变电工变压器有限公司推广应用。提高了产品的运行效率并促进了新产品的研发,近三年为企业创造总经济效益近2.45亿元。(4)该项目以电工装备的节能减排设计目标为出发点,为整体装备降低损耗提高电能利用率提供了可行的方法,符合绿色电工时代发展方向。随着该技术的进一步完善及广泛应用,将产生重大的社会效益。
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