Магнитное поле в кольцевом шихтованном сердечнике с анизотропными свойствами - конспект -  Астрономия, Конспект из Астрономия
filizia
filizia11 June 2013

Магнитное поле в кольцевом шихтованном сердечнике с анизотропными свойствами - конспект - Астрономия, Конспект из Астрономия

PDF (348.1 KB)
4 страница
200количество посещений
Описание
Rybinsk State Academy of Aviational Technology. Лекции и рефераты по Астрономии. Современную электроэнергетику отличают разнообразием конструктивных исполнений и режимов работы силовых электротехнических устройств (СЭ...
20очки
пункты необходимо загрузить
этот документ
скачать документ
предварительный показ3 страница / 4
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ

Магнитное поле в кольцевом шихтованном сердечнике с анизотропными свойствами

Современную электроэнергетику отличают разнообразием конструктивных исполнений и режимов работы силовых электротехнических устройств (СЭУ), высокие удельные нагрузки всех элементов последних, использование для ферромагнитных шихтованных сердечников (ШС) лучших марок холоднокатаных листовых электротехнических сталей (ЛЭС) со свойственной им анизотропией магнитных свойств (АМС) [1]. В этих условиях применение традиционных методик электромагнитных расчетов становится затруднительным из-за появления дополнительных погрешностей, обусловленных не

учетом фактического характера распределения вектора магнитной индукции в анизотропном магнитопроводе. Постоянное стремление к оптимизации конструктивных решений, расширение возможных режимов работы делают необходимым привлечение к расчету аппарата электромагнитного поля [2, 3].

Как показывают научные исследования, сдерживающим фактором применения прогрессивных методик становится отсутствие необходимого набора справочной информации на магнитные свойства электротехнических сталей и в частности векторных

характеристик намагничивания [4], где - вектор напряженности магнитного поля (МП).

Для обоснования необходимости учета векторного характера магнитной анизотропии используем метод математического моделирования на примере ШС кольцевой формы, где влияние стыков исключено, а магнитная анизотропия проявляется в наиболее явной форме.

Для определения магнитного поля в кольцевом анизотропном ШС решаем краевую задачу при заданном магнитном потоке, соответствующем амплитуде перемагничивания, в

цилиндрической системе координат относительно векторного магнитного потенциала. Окончательное расчетное дифференциальное уравнение в частных производных имеет вид:

(1 )

docsity.com

где

опре осям поте

Урав посл

Р

На о коль сред отно нама возр векто расп Увел

деляемые ч и магнитн нциале опу

нение (1) я еднего мож

ис. 1. Прин

снове числ цевого ШС ней по сеч шение рад гничивани астает неод ра непоср ределения ичение уси

;

ерез соотв ой анизотр щен.

вляется не ет быть п

цип измер ради

енного мет в функци ению магн иусов r, ст я. Результ нородност едственно качественн ливает эту

- нелине

етствующ опии, соот

линейным олучено од

ения напря альной ко

ода конеч и отношен итной инду епень АМС аты модели ь МП в об прилегают о отличае неодноро

йные удел

ие проекци ветственно

и аналити ним из изв

женности ординате

ных разнос ия радиусо кции ВМср К и уров рования п ласти коль к оси легк тся от случ дность МП

ьные магн

и и ,  = 0 и 9

ческого ре естных чи

магнитно кольцевого

тей произ в r, степен . При моде ень насыщ оказали, ч цевого сер ого намаг ая К = 1 (и в сердечн

итные сопр

на оси x и 0о. Символ

шения не и сленных м

го поля в р сердечник

водится ра и АМС К лировании ения харак то с ростом дечника, г ничивания зотропног ике. При з

отивления

y, совпада z при век

меет. Реш етодов.

азличных а.

счет магни [4], и ампл варьиров теристики К сущест де направл ЛЭС, прич о материа начительн

ющие с торном

ение

точках по

тного поля итуды алось венно ения ем характ ла). ых

ер

docsity.com

насыщениях, последняя приближается к распределению в изотропном кольцевом сердечнике.

Рис. 2. Зависимости В*(r) в кольцевом сердечнике из стали 2412, в угловых положениях = 0 и 90o в ненасыщенных режимах (Вмср 0,8 Тл). Rв и Rн - внутренний и наружный радиусы; В* =

Вм/Вмср - относительное значение магнитной индукции.

При моделировании МП в кольцевом ШС принимается ряд допущений, которые могли повлиять на точность расчета. Для математической модели и обоснования правомерности принятых допущений проведены специальные экспериментальные исследования на кольцевых ШС, изготовленных из холоднокатаных ЛЭС 3413 и 2142 с разными уровнями магнитной анизотропии.

Из одного рулона каждой стали были изготовлены и совместно подвергнуты восстановительному отжигу в проходной печи пакеты стандартных полосовых образцов (для различных направлений намагничивания) и кольцевых сердечников. Полосовые образцы для получения необходимой для расчетов исходной информации о магнитных свойствах материала вырубались под углами к направлению прокатки  = 20о, 30о, 55о, 75о, 90о и вдоль НП ( = 0). Кольцевые сердечники с отношением радиусов r = 2,1, имели диаметры, соответственно Дн = 231,2 мм, Двн = 110 мм (рис.1). Ожидалось, что большое r приведет к значительному перераспределению МП по высоте спинки сердечника, а размер ширины спинки 60,6 мм обеспечит достаточную разрешающую способность в определении измерения магнитной индукции по радиальной координате.

Рис. 3. Зависимости В*(r) в кольцевом сердечнике из стали 3413, в угловых положениях = 0 и 90o в ненасыщенных режимах (Вмср 0,8 Тл). Rв и Rн - внутренний и наружный радиусы; В* = Вм/Вмср - относительное значение магнитной индукции.

docsity.com

Для исключения влияния механических напряжения сердечники собирались без стягивающих усилий. При этом также контролировался согласованный способ шихтовки отдельных колец. Чтобы при локальных измерениях результаты гарантировали достоверность, какие-то ни было сверления пакета исключались. Для доступа к боковой поверхности пакет собирался из двух полупакетов с воздушным промежутком, где можно было бы разместить датчик-зонд напряженности МП. В угловых положениях сердечника  = 0 и  = 90о, совпадающих с осями магнитной анизотропии материала, были предусмотрены радиальные каналы, позволяющие передвигать датчик напряженности вдоль радиальной координаты и осуществлять измерения касательной составляющей напряженности Нм при различных значениях амплитуды средней по сечению магнитной индукции (рис. 1). Поскольку из результатов математического моделирования МП анизотропного ШС известно, что на осях магнитной анизотропии радиальные

составляющие векторов и отсутствуют, по измеренным значениям Нм и кривой намагничивания можно определить соответствующие значения Bм. Таким образом, устанавливался характер распределения Bм по радиусу при различных насыщениях сердечника. Все измерения производились при синусоидальном магнитном потоке на частоте f = 50 Гц.

На рис. 2 и 3 представлены зависимости магнитной индукции (в относительной форме) от радиальной координаты в угловых положениях, соответствующих осям магнитной анизотропии ( = 0 и 90о) для обеих марок сталей - 3413 (К = 7) и 2412 (К = 1,6). Указанные кривые характерны для ненасыщенных режимов работы. На этом же рисунке точками отмечены результаты измерений, которые подтверждают хорошую сходимость с расчетом.

Таким образом, в результате моделирования МП кольцевого ШС установлена необходимость использования при расчетах векторных характеристик намагничивания, что особенно важно для текстурованных сталей с большими К. Определяющее влияние на характер МП оказывают угловые характеристики магнитной анизотропии (В, ) [4]. Использование при расчетах МП одних только справочных характеристик Н(В, ), то есть при условии  = 0 (где Н - проекция вектора на вектор ) приводит к такому же распределению МП при математическом моделировании, как и в случае отсутствия анизотропии (К = 1). Следует заметить, что для других случаев использования текстурованных ЛЭС в ШС СЭУ анизотропия будет накладывать условия на рабочие характеристики магнитопроводов, и это необходимо учитывать эти поля.

docsity.com

комментарии (0)
не были сделаны комментарии
Напиши ваш первый комментарий
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
Docsity не оптимизирован для браузера, который вы используете. Войдите с помощью Google Chrome, Firefox, Internet Explorer 9+ или Safari! Скачать Google Chrome