温度应力耦合作用下电工钢复杂磁特性自动测量系统研究
发布时间：2021-07-29 13:13
电机、变压器等电工设备在实际运行时的材料特性受到电、磁、流体、热、应力等复杂物理因素的相互作用,这种多物理场耦合作用使得精确分析其运行性能变得非常困难。这些电工设备的铁心广泛采用电工钢片,其电磁特性受到温度和应力物理因素影响,除此之外,诸如旋转磁化、谐波等复杂磁化因素也对电工钢片的材料特性影响显著。因此,为准确分析和计算电工装备的性能,需要精细的电工钢片材料特性测量数据。温度和应力综合因素作用下电工钢片的复杂磁特性的测量需要考虑到温度、应力矢量、轴比、磁化角度、频率以及谐波等参数,这些参数本身取值范围宽且相互组合后测试工况多达几百种,整个测量的工作量将会非常巨大,因此开发一种自动测量系统很有必要。本文主要完成了电工钢片复杂磁特性自动测量系统的设计以及基于LabVIEW平台的复杂磁特性测量程序的设计。测量系统的硬件部分以STM32为核心设计了温度自动加载模块,包括上位机,STM32核心板、温度控制器、热敏电阻等。温度的自动加载由上位机与单片机通过串口通讯,单片机再经过RS485接口将温度指令传输到温度控制器,样片的温度由热敏电阻进行检测并将检测到的信号反馈给温度控制器,然后由温度控制器对...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
温度、应力、电磁多物理场耦合关系
檀笱У某驴∪?褂冒?盟固狗饺Γ?蟹⒘薖WM工作方式下自动测试系统，演算了损耗误差的解析方程，发现信号的相位差会在很大程度上影响测量的精度，经校准后，重复性在3%以内[44]。上述方法主要研究了在PWM激励下关于电工钢片一维磁特性的测量，经本人阅读文献以来未见非正弦激励下电工钢片的矢量磁特性测量。1.2.6磁特性的自动测量研究现状计算机、自动化技术的进步为测量仪器更高效、简易提供了基矗西安理工大学的杜永苹在2010年设计了一套磁特性自动测量装置，可以对电工钢片的磁特性参数自动测量和采集。实现原理图如图1.2所示，分别使用取样电路进行B和H信号的采集，信号经调理放大传输到单片机完成对数据的转换处理，再通过串口传输到上位机[45]。东南大学的王志敏在原本测量装置基础上设计了软磁材料磁特性自动测量系统，用于软磁材料在高压高频下的测量。硬件部分包括宽带功率放大器、交流负反馈线路、分级供电电源，使用VisualC++完成软件的编写。实验数据和标定数据基本符合[46]。关于温度及应力影响下的磁特性自动测量系统经本人查阅文献以来并未发现。图1.2动态磁性参数测量系统框图Fig.1.2Blockdiagramofdynamicmagneticparametermeasurementsystem
8第2章温度及应力自动加载系统本课题中的电工钢片矢量磁特性测量装置的特点如下：由于涉及到X和Y两个方向的应力加载，为了满足测量要求选择了十字形的样片。为了契合测试样片以达到更好的励磁效果选择了双U状的磁轭，并在同一方向上相互串联4个励磁线圈。温度加载通过手动对温控器设定温度后由固态继电器接通陶瓷加热片来生热，热敏电阻将温度反馈到温控器。应力部分通过遥控器驱动直线电机对样片施加应力，再由力传感器将检测到的应力值反馈到力显示仪表。目前的电工钢片矢量磁特性测量装置存在以下几点不足之处：温度的加载需要通过温控器上的按键进行手动设定，这给测量过程带来不便。应力的加载由遥控器进行点动式驱动，点动触发的输出脉冲太宽导致直线电机一次性施加的应力值跨度太大不能准确控制。由此可见不管是温度还是应力的加载都需要人为调试而且效率不高精确度也不够。测量装置如图2.1所示图2.1电工钢片矢量磁特性测量装置Fig.2.1Vectormagneticpropertiesmeasurementdeviceforelectricalsteelsheet完成一种样片的测试会涉及到很多种温度和应力的组合，每次改变这两个参数时都需要手动调试，这就增加了很多人为的工作量使效率低下，本章主要针对目前测量装置温度和应力加载方式的不足之处设计了一套温度应力自动加载系统，最大限度地降低了人为的干预，减少了工作量同时也提高了加载的精确度。沈阳工业大学硕士学位论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种考虑应力下的新型高频二维磁特性测试仪的设计与优化[J]. 李昂轩,李永建,张长庚,王利祥,陈瑞颖. 仪表技术与传感器. 2018(10)
[2]面向舰船装备的电工软磁材料精细模拟技术综述[J]. 陈俊全,王东,陈志华,虞志书,曾春. 电工技术学报. 2017(22)
[3]超微晶合金高频磁特性检测中的波形调理[J]. 陈龙,汪友华,赵争菡,张晓林,王朝. 中国测试. 2017(07)
[4]二维高频磁特性测量中关键性问题研究[J]. 张新亮,汪友华,陈龙,王苗,杨新磊. 中国测试. 2017(03)
[5]超微晶合金旋转磁特性测量用励磁装置的设计与优化[J]. 陈龙,汪友华,赵浛宇,戈文祺,王苗. 电工技术学报. 2016(22)
[6]高性能电机系统的共性基础科学问题与技术发展前沿[J]. 马伟明,王东,程思为,陈俊全. 中国电机工程学报. 2016(08)
[7]大容量高频变压器绕组损耗的计算与分析[J]. 赵争菡,汪友华,凌跃胜,潘如政,宋金玲,杨晓光. 电工技术学报. 2014(05)
[8]PWM电源激励下取向硅钢片磁特性测量与动态磁滞模拟方法[J]. 王晓燕,程志光,李琳,马光. 中国电机工程学报. 2013(30)
[9]退火温度对无取向电工钢组织和磁性能的影响[J]. 张帅,李军,曹建春. 金属热处理. 2013(07)
[10]软磁复合材料的三维磁特性检测实验研究[J]. 李永建,杨庆新,安金龙,赵志刚,朱建国. 电工技术学报. 2012(09)
博士论文
[1]应力及工作环境对电动汽车用电工钢性能的影响[D]. 石文敏.武汉科技大学 2016
[2]电工钢片磁特性测量和模拟方法的研究[D]. 王晓燕.沈阳工业大学 2009
硕士论文
[1]高速感应电机关键磁热问题分析研究[D]. 王家祥.哈尔滨理工大学 2017
[2]应力对电工钢片磁致伸缩特性的影响研究[D]. 龚园.沈阳工业大学 2017
[3]不同生产阶段下电机定子铁心磁特性与铁耗的测量研究[D]. 陶旭.沈阳工业大学 2016
[4]基于二维磁特性测量技术的电工钢片损耗特性研究[D]. 曹政.沈阳工业大学 2016
[5]供电电源包含谐波情况下异步电机损耗特性研究[D]. 肖成东.华北电力大学 2015
[6]考虑电工钢片旋转磁特性的感应电机铁心损耗问题研究[D]. 李玉梅.沈阳工业大学 2013
[7]电工钢片二维磁特性测量的研究[D]. 孙纪来.沈阳工业大学 2011
[8]磁性材料磁特性参数的测量研究[D]. 杜永苹.西安理工大学 2010
[9]基于混合算法的J-A磁滞模型的实现[D]. 李青峰.华北电力大学（河北） 2010
[10]电工钢片二维磁特性测量关键问题研究[D]. 王德聚.沈阳工业大学 2009
本文编号：3309389
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
温度、应力、电磁多物理场耦合关系
檀笱У某驴∪?褂冒?盟固狗饺Γ?蟹⒘薖WM工作方式下自动测试系统，演算了损耗误差的解析方程，发现信号的相位差会在很大程度上影响测量的精度，经校准后，重复性在3%以内[44]。上述方法主要研究了在PWM激励下关于电工钢片一维磁特性的测量，经本人阅读文献以来未见非正弦激励下电工钢片的矢量磁特性测量。1.2.6磁特性的自动测量研究现状计算机、自动化技术的进步为测量仪器更高效、简易提供了基矗西安理工大学的杜永苹在2010年设计了一套磁特性自动测量装置，可以对电工钢片的磁特性参数自动测量和采集。实现原理图如图1.2所示，分别使用取样电路进行B和H信号的采集，信号经调理放大传输到单片机完成对数据的转换处理，再通过串口传输到上位机[45]。东南大学的王志敏在原本测量装置基础上设计了软磁材料磁特性自动测量系统，用于软磁材料在高压高频下的测量。硬件部分包括宽带功率放大器、交流负反馈线路、分级供电电源，使用VisualC++完成软件的编写。实验数据和标定数据基本符合[46]。关于温度及应力影响下的磁特性自动测量系统经本人查阅文献以来并未发现。图1.2动态磁性参数测量系统框图Fig.1.2Blockdiagramofdynamicmagneticparametermeasurementsystem
8第2章温度及应力自动加载系统本课题中的电工钢片矢量磁特性测量装置的特点如下：由于涉及到X和Y两个方向的应力加载，为了满足测量要求选择了十字形的样片。为了契合测试样片以达到更好的励磁效果选择了双U状的磁轭，并在同一方向上相互串联4个励磁线圈。温度加载通过手动对温控器设定温度后由固态继电器接通陶瓷加热片来生热，热敏电阻将温度反馈到温控器。应力部分通过遥控器驱动直线电机对样片施加应力，再由力传感器将检测到的应力值反馈到力显示仪表。目前的电工钢片矢量磁特性测量装置存在以下几点不足之处：温度的加载需要通过温控器上的按键进行手动设定，这给测量过程带来不便。应力的加载由遥控器进行点动式驱动，点动触发的输出脉冲太宽导致直线电机一次性施加的应力值跨度太大不能准确控制。由此可见不管是温度还是应力的加载都需要人为调试而且效率不高精确度也不够。测量装置如图2.1所示图2.1电工钢片矢量磁特性测量装置Fig.2.1Vectormagneticpropertiesmeasurementdeviceforelectricalsteelsheet完成一种样片的测试会涉及到很多种温度和应力的组合，每次改变这两个参数时都需要手动调试，这就增加了很多人为的工作量使效率低下，本章主要针对目前测量装置温度和应力加载方式的不足之处设计了一套温度应力自动加载系统，最大限度地降低了人为的干预，减少了工作量同时也提高了加载的精确度。沈阳工业大学硕士学位论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种考虑应力下的新型高频二维磁特性测试仪的设计与优化[J]. 李昂轩,李永建,张长庚,王利祥,陈瑞颖. 仪表技术与传感器. 2018(10)
[2]面向舰船装备的电工软磁材料精细模拟技术综述[J]. 陈俊全,王东,陈志华,虞志书,曾春. 电工技术学报. 2017(22)
[3]超微晶合金高频磁特性检测中的波形调理[J]. 陈龙,汪友华,赵争菡,张晓林,王朝. 中国测试. 2017(07)
[4]二维高频磁特性测量中关键性问题研究[J]. 张新亮,汪友华,陈龙,王苗,杨新磊. 中国测试. 2017(03)
[5]超微晶合金旋转磁特性测量用励磁装置的设计与优化[J]. 陈龙,汪友华,赵浛宇,戈文祺,王苗. 电工技术学报. 2016(22)
[6]高性能电机系统的共性基础科学问题与技术发展前沿[J]. 马伟明,王东,程思为,陈俊全. 中国电机工程学报. 2016(08)
[7]大容量高频变压器绕组损耗的计算与分析[J]. 赵争菡,汪友华,凌跃胜,潘如政,宋金玲,杨晓光. 电工技术学报. 2014(05)
[8]PWM电源激励下取向硅钢片磁特性测量与动态磁滞模拟方法[J]. 王晓燕,程志光,李琳,马光. 中国电机工程学报. 2013(30)
[9]退火温度对无取向电工钢组织和磁性能的影响[J]. 张帅,李军,曹建春. 金属热处理. 2013(07)
[10]软磁复合材料的三维磁特性检测实验研究[J]. 李永建,杨庆新,安金龙,赵志刚,朱建国. 电工技术学报. 2012(09)
博士论文
[1]应力及工作环境对电动汽车用电工钢性能的影响[D]. 石文敏.武汉科技大学 2016
[2]电工钢片磁特性测量和模拟方法的研究[D]. 王晓燕.沈阳工业大学 2009
硕士论文
[1]高速感应电机关键磁热问题分析研究[D]. 王家祥.哈尔滨理工大学 2017
[2]应力对电工钢片磁致伸缩特性的影响研究[D]. 龚园.沈阳工业大学 2017
[3]不同生产阶段下电机定子铁心磁特性与铁耗的测量研究[D]. 陶旭.沈阳工业大学 2016
[4]基于二维磁特性测量技术的电工钢片损耗特性研究[D]. 曹政.沈阳工业大学 2016
[5]供电电源包含谐波情况下异步电机损耗特性研究[D]. 肖成东.华北电力大学 2015
[6]考虑电工钢片旋转磁特性的感应电机铁心损耗问题研究[D]. 李玉梅.沈阳工业大学 2013
[7]电工钢片二维磁特性测量的研究[D]. 孙纪来.沈阳工业大学 2011
[8]磁性材料磁特性参数的测量研究[D]. 杜永苹.西安理工大学 2010
[9]基于混合算法的J-A磁滞模型的实现[D]. 李青峰.华北电力大学（河北） 2010
[10]电工钢片二维磁特性测量关键问题研究[D]. 王德聚.沈阳工业大学 2009
本文编号：3309389
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