变压器铁心空载性能分析方法、系统、计算机设备和存储介质与流程

专利2025-04-13  26


本发明属于变压器铁心设计,尤其涉及一种变压器铁心空载性能分析方法、系统、计算机设备和存储介质。


背景技术:

1、变压器铁心空载性能主要包括空载损耗和空载电流,通过测量空载电流和损耗,可以评估变压器的效率、功率因数和能耗,这对于变压器的设计和选型是至关重要的。

2、目前对于变压器铁心空载损耗的计算主要采用公式法,即以单位质量与比总损耗的乘积为基础,再辅以一个工艺系数。此种算法的问题在于,将铁心视为均质材料,材料的比总损耗仅与电源激励频率和铁心磁通密度相关,但硅钢并非均质材料且铁心接缝处的电磁特性也十分复杂(这种复杂的特性主要是因为接缝处主磁通方向的变化和接缝处较心柱区域更复杂的结构),公式法无法体现铁心接缝处步进搭接方式、漆膜厚度、材料片厚、离缝大小等对空载性能的影响,以致于公式推导前提条件在接缝区已经不成立。明显公式法用于整个铁心计算存在很大的计算误差,也无法用于接缝结构优化的研究工作。

3、对于空载电流,工程上曾根据材料单位磁化容量、接缝磁化容量进行依托于经验的估算,亦或采用有限元法在计算空载损耗时一并求出。但上述方法均是将铁心视为均质整体进行的推导计算,忽略了步进搭接方式、漆膜、离缝等因素,以致生产上出现空载电流超标的问题。


技术实现思路

1、本发明提供一种变压器铁心空载性能分析方法、系统、计算机设备和存储介质,以降低现有技术在铁心接缝处步进搭接方式、漆膜厚度、材料片厚和离缝大小对变压器空载性能分析的影响。

2、第一方面,本发明提供一种变压器铁心空载性能分析方法,包括:

3、获取铁心中单片硅钢片的磁滞损耗和涡流损耗;

4、根据铁心中单片硅钢片的磁滞损耗和涡流损耗,确定铁心单个接缝区域损耗;

5、根据铁心单个接缝区域损耗,确定铁心的总损耗;

6、获取硅钢片截面平均磁场强度;

7、根据硅钢片截面平均磁场强度,确定铁心的空载电流;以铁心的总损耗和空载电流分析变压器铁心空载性能。

8、可选地,所述根据铁心中单片硅钢片的磁滞损耗和涡流损耗,确定铁心单个接缝区域损耗,包括:

9、根据以下公式计算铁心单个接缝区域的损耗p1:

10、

11、其中,k为铁心叠片系数;h1为铁心叠片高度;n为接缝区一个步进的硅钢片的总片数;m为每叠硅钢片的片数;b1为硅钢片步进搭接方式中的步进数;h为单片硅钢片的厚度;phi为第i片硅钢片的磁滞损耗;poi为第i片硅钢片的涡流损耗。

12、可选地,所述根据铁心单个接缝区域损耗,确定铁心的总损耗,包括:

13、获取硅钢片截面平均磁通密度下的单位铁损p';

14、根据以下公式计算铁心的总损耗p总:

15、p总=4p1+b·k·h1·d·p'·ρ;

16、其中,p1为铁心单个接缝区域的损耗;b为单片硅钢片的片宽;k为铁心叠片系数;h1为铁心叠片高度;d为铁心中除去接缝取得心柱与轭的总长度;ρ为硅钢片的密度。

17、可选地,所述根据硅钢片截面平均磁场强度,确定铁心的空载电流,包括:

18、获取铁心中单个接缝区域激励电流i1和激励导线的匝数n;

19、根据以下公式计算铁心的空载电流i:

20、

21、其中,h'为硅钢片截面平均磁场强度;d为铁心中除去接缝取得心柱与轭的总长度。

22、第二方面,本发明提供一种变压器铁心空载性能分析系统,包括:

23、第一获取模块,用于获取铁心中单片硅钢片的磁滞损耗和涡流损耗;

24、第一确定模块,用于根据铁心中单片硅钢片的磁滞损耗和涡流损耗,确定铁心单个接缝区域损耗;

25、第二确定模块,用于根据铁心单个接缝区域损耗,确定铁心的总损耗;

26、第二获取模块,用于获取硅钢片截面平均磁场强度;

27、第三确定模块,用于根据硅钢片截面平均磁场强度,确定铁心的空载电流;以铁心的总损耗和空载电流分析变压器铁心空载性能。

28、可选地,所述第一确定模块包括:

29、第一计算单元,用于根据以下公式计算铁心单个接缝区域的损耗p1:

30、

31、其中,k为铁心叠片系数;h1为铁心叠片高度;n为接缝区一个步进的硅钢片的总片数;m为每叠硅钢片的片数;b1为硅钢片步进搭接方式中的步进数;h为单片硅钢片的厚度;phi为第i片硅钢片的磁滞损耗;poi为第i片硅钢片的涡流损耗。

32、可选地,所述第二确定模块包括:

33、第一获取单元,用于获取硅钢片截面平均磁通密度下的单位铁损p';

34、第二计算单元,用于根据以下公式计算铁心的总损耗p总:

35、p总=4p1+b·k·h1·d·p'·ρ;

36、其中,p1为铁心单个接缝区域的损耗;b为单片硅钢片的片宽;k为铁心叠片系数;h1为铁心叠片高度;d为铁心中除去接缝取得心柱与轭的总长度;ρ为硅钢片的密度。

37、可选地,所述第三确定模块包括:

38、第二获取单元,用于获取铁心中单个接缝区域激励电流i1和激励导线的匝数n;

39、第三计算单元,用于根据以下公式计算铁心的空载电流i:

40、

41、其中,h'为硅钢片截面平均磁场强度;d为铁心中除去接缝取得心柱与轭的总长度。

42、第三方面,本发明提供一种计算机设备,包括处理器和存储器;其中,处理器执行存储器中保存的计算机程序时实现第一方面所述的变压器铁心空载性能分析方法的步骤。

43、第四方面,本发明提供一种计算机可读存储介质,用于存储计算机程序;计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的变压器铁心空载性能分析方法的步骤。

44、本发明提供一种变压器铁心空载性能分析方法、系统、计算机设备和存储介质,其中方法包括获取铁心中单片硅钢片的磁滞损耗和涡流损耗;根据铁心中单片硅钢片的磁滞损耗和涡流损耗,确定铁心单个接缝区域损耗;根据铁心单个接缝区域损耗,确定铁心的总损耗;获取硅钢片截面平均磁场强度;根据硅钢片截面平均磁场强度,确定铁心的空载电流;以铁心的总损耗和空载电流分析变压器铁心空载性能。本发明考虑了铁心接缝处步进搭接方式、漆膜厚度、材料片厚和离缝大小对变压器空载性能的影响,避免出现铁心空载损耗和空载电流设计超标的问题。



技术特征:

1.一种变压器铁心空载性能分析方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的变压器铁心空载性能分析方法,其特征在于,所述根据铁心中单片硅钢片的磁滞损耗和涡流损耗,确定铁心单个接缝区域损耗,包括:

3.根据权利要求1所述的变压器铁心空载性能分析方法,其特征在于,所述根据铁心单个接缝区域损耗,确定铁心的总损耗,包括:

4.根据权利要求1所述的变压器铁心空载性能分析方法,其特征在于,所述根据硅钢片截面平均磁场强度,确定铁心的空载电流,包括:

5.一种变压器铁心空载性能分析系统,其特征在于,包括:

6.根据权利要求5所述的变压器铁心空载性能分析系统,其特征在于,所述第一确定模块包括:

7.根据权利要求6所述的变压器铁心空载性能分析系统,其特征在于,所述第二确定模块包括:

8.根据权利要求5所述的变压器铁心空载性能分析系统,其特征在于,所述第三确定模块包括:

9.一种计算机设备,其特征在于,包括处理器和存储器;其中,处理器执行存储器中保存的计算机程序时实现权利要求1-4任一项所述的变压器铁心空载性能分析方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,用于存储计算机程序;计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述的变压器铁心空载性能分析方法的步骤。


技术总结
本发明提供一种变压器铁心空载性能分析方法、系统、计算机设备和存储介质,属于变压器铁心设计技术领域,其中方法包括获取铁心中单片硅钢片的磁滞损耗和涡流损耗;根据铁心中单片硅钢片的磁滞损耗和涡流损耗,确定铁心单个接缝区域损耗;根据铁心单个接缝区域损耗,确定铁心的总损耗;获取硅钢片截面平均磁场强度;根据硅钢片截面平均磁场强度,确定铁心的空载电流;以铁心的总损耗和空载电流分析变压器铁心空载性能。本发明考虑了铁心接缝处步进搭接方式、漆膜厚度、材料片厚和离缝大小对变压器空载性能的影响,避免出现铁心空载损耗和空载电流设计超标的问题。

技术研发人员:施兵兵,张俊杰,何志伟,查显春
受保护的技术使用者:无锡普天铁心股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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