铁磁材料的二维旋转磁特性测量装置的研究与设计
发布时间：2021-03-04 01:17
铁磁材料以其磁滞特性、低损耗、低造价、高可靠性等优点使得其在工程领域的应用范围很广。以铁磁材料为原料制造的各种电机,变压器等电磁设备被广泛应用于电力工业当中,对于国民经济起到了至关重要的推动作用。对铁磁材料的磁滞、损耗等磁特性的准确测量和模拟是其在新型电磁设备设计推广应用的关键。针对于铁磁材料磁特性测量方法。依据激励条件,在维度上分为三类:一维、二维、三维磁特性测量方法。一维磁特性测量方法,是基于单方向上的激励条件,但实际中大多数电机等电磁设备中磁场性质都是旋转磁特性,一维磁特性测量方法未能体现铁磁材料在旋转磁场下的二维磁特性,所以二维和三维磁特性测量方法更能模拟真实的电磁设备中受到旋转磁场影响下铁磁材料的磁特性。基于以上,本文设计了铁磁材料二维旋转磁特性测量系统来探究铁磁材料在旋转磁场下表现出的磁特性。首先,对铁磁材料的分类进行了概述,后对于不同的测量方法进行了对比。对于本文采用的二维磁特性测量方法,对于其旋转磁特性的原理进行了阐述和分析,并且对二维磁特性测量装置的研究进展进行了介绍。其次,通过有限元软件仿真了几种基本的二维磁特性测量装置的激磁结构,并对比了样片表面的磁通密度,磁化均...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
5cm爱泼斯坦方圈结构与实际装置图
河北科技大学硕士学位论文8sinsin2mmEEBttNSfNS(2-4)根据以上结论可以得出只需测量不同时刻绕组感应电压的数值便可间接得到不同时刻磁感应强度B的值。假设爱泼斯坦方圈各处的磁场均匀分布，对于磁场强度H的测量依据的原理是安培环路定律：HdlNI(2-5)爱泼斯坦方圈法的缺点：(1)测量频率有限约为几百赫兹。(2)样品必须要制作成薄片，并且在叠制时保证样片整齐，制作工艺比较复杂，并且要对地磁场的影响进行补偿。(3)在爱泼斯坦方圈样件采用双搭接的方式，有效磁路长度与磁场强度H的大小有关[32]。2.1.2环形样件法环形样件测量法的基本原理和变压器原理基本一样，不同的是样片制成环形，在其两边分别缠绕原边绕组和副边绕组[33,34]。图2-2为环形样件法测量电路。图2-2环形样件法电路图与爱泼斯坦方圈法不同的是，利用环形样件法测量的是平均磁通密度B与平均磁场强度H之间的关系：()aveaveHfB(2-6)磁通密度B的计算公式为：2max4KUfABW(2-7)在公式(2-7)中：
第2章二维磁特性测量方法及原理92U—副边电压的平均值；f—激磁频率；A—样件的横截面积；maxB—磁通密度的峰值；KW—副边绕组的匝数。磁场强度H是通过安培环路定律来计算，其表达式为：aWIHl(2-8)在公式(2-8)中：H—平均磁场强度；al—有效磁路长度；W，I—励磁线圈的匝数和流过的电流。环形样件法应用的频率范围较高可达上千赫兹，但也有以下的缺点：(1)样件的圆形形状导致有效磁路长度不易确定，需要对地磁场进行补偿。(2)环形样件法的测量精度不如爱泼斯坦方圈法，究其可能的原因是：制作样件时由于不完全退火造成样件存在应力，又因样件是由铁磁材料叠制而成，所以应力会使层间绝缘破坏导致涡流出现。2.1.3单片测量法为了避免以上方法的弊端，科研人员提出了一种新的方法用来测量电工钢片的磁特性[35]，如图2-3所示：单片测量法。单片测量法与上述两种方法都是属于励磁电流法，通过励磁电流I来得出磁场强度H，通过公式(2-8)可以计算。假设其他磁路磁场强度为零，样片作为磁路的一部分，在有效磁路长度相同情况下，磁场强度是相同的，属于间接测量法。图2-3单片测量法结构图从上世纪六七十年代开始，有学者提出H线圈法，如图2-4所示，在靠近样件下方放置一个测量磁场强度H的线圈，H线圈可通过其感应电压来测得空气中磁通密度0B，然后根据关系式000BH可以计算出0H。从图中可知0H为2tH，因为在
【参考文献】：
期刊论文
[1]室内型Ku频段150W功率放大器设计[J]. 刘立浩,王雷,薛腾. 无线电工程. 2020(03)
[2]无取向电工钢应力依赖矢量磁特性测量研究[J]. 张殿海,贾梦凡,任自艳,张艳丽. 电工技术学报. 2019(S2)
[3]考虑磁致伸缩效应的偏转式发电机的振动特性研究[J]. 李争,杜磊,杨凯,刘令旗,董维超. 河北科技大学学报. 2019(04)
[4]基于有限元法的V型缺口平板应力集中系数研究[J]. 刘庆刚,魏青,韩伟信,于新奇,刘麟. 河北工业科技. 2019(04)
[5]基于D类放大器的固态射频电源研究[J]. 孙小孟,崔晨,林亭廷,赵丽莉,李勇滔. 电子工业专用设备. 2018(06)
[6]电工钢片矢量磁特性测量系统的设计与优化[J]. 师泯夏,侯志强,张芊,邱爱慈,李军浩. 西安交通大学学报. 2019(02)
[7]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)
[8]基于虚拟仪器的磁特性测量系统的设计及实现[J]. 王铭华,李强,陈虹丽. 实验技术与管理. 2018(09)
[9]基于三维励磁结构的电工磁材料动态磁特性测试与分析[J]. 李永建,王利祥,张长庚,赵青. 电工技术学报. 2018(01)
[10]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)
硕士论文
[1]复杂工况下电工钢片矢量磁特性测量关键技术问题研究[D]. 贾梦凡.沈阳工业大学 2019
[2]基于Preisach模型的电工钢片磁滞特性模拟研究[D]. 张弘刚.华北电力大学 2018
[3]永磁材料静态磁特性测试系统的设计与实现[D]. 刘齐.湖南大学 2015
[4]二维磁测量用超微晶合金激磁结构的设计与模拟[D]. 冯烨.河北工业大学 2015
本文编号：3062302
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
5cm爱泼斯坦方圈结构与实际装置图
河北科技大学硕士学位论文8sinsin2mmEEBttNSfNS(2-4)根据以上结论可以得出只需测量不同时刻绕组感应电压的数值便可间接得到不同时刻磁感应强度B的值。假设爱泼斯坦方圈各处的磁场均匀分布，对于磁场强度H的测量依据的原理是安培环路定律：HdlNI(2-5)爱泼斯坦方圈法的缺点：(1)测量频率有限约为几百赫兹。(2)样品必须要制作成薄片，并且在叠制时保证样片整齐，制作工艺比较复杂，并且要对地磁场的影响进行补偿。(3)在爱泼斯坦方圈样件采用双搭接的方式，有效磁路长度与磁场强度H的大小有关[32]。2.1.2环形样件法环形样件测量法的基本原理和变压器原理基本一样，不同的是样片制成环形，在其两边分别缠绕原边绕组和副边绕组[33,34]。图2-2为环形样件法测量电路。图2-2环形样件法电路图与爱泼斯坦方圈法不同的是，利用环形样件法测量的是平均磁通密度B与平均磁场强度H之间的关系：()aveaveHfB(2-6)磁通密度B的计算公式为：2max4KUfABW(2-7)在公式(2-7)中：
第2章二维磁特性测量方法及原理92U—副边电压的平均值；f—激磁频率；A—样件的横截面积；maxB—磁通密度的峰值；KW—副边绕组的匝数。磁场强度H是通过安培环路定律来计算，其表达式为：aWIHl(2-8)在公式(2-8)中：H—平均磁场强度；al—有效磁路长度；W，I—励磁线圈的匝数和流过的电流。环形样件法应用的频率范围较高可达上千赫兹，但也有以下的缺点：(1)样件的圆形形状导致有效磁路长度不易确定，需要对地磁场进行补偿。(2)环形样件法的测量精度不如爱泼斯坦方圈法，究其可能的原因是：制作样件时由于不完全退火造成样件存在应力，又因样件是由铁磁材料叠制而成，所以应力会使层间绝缘破坏导致涡流出现。2.1.3单片测量法为了避免以上方法的弊端，科研人员提出了一种新的方法用来测量电工钢片的磁特性[35]，如图2-3所示：单片测量法。单片测量法与上述两种方法都是属于励磁电流法，通过励磁电流I来得出磁场强度H，通过公式(2-8)可以计算。假设其他磁路磁场强度为零，样片作为磁路的一部分，在有效磁路长度相同情况下，磁场强度是相同的，属于间接测量法。图2-3单片测量法结构图从上世纪六七十年代开始，有学者提出H线圈法，如图2-4所示，在靠近样件下方放置一个测量磁场强度H的线圈，H线圈可通过其感应电压来测得空气中磁通密度0B，然后根据关系式000BH可以计算出0H。从图中可知0H为2tH，因为在
【参考文献】：
期刊论文
[1]室内型Ku频段150W功率放大器设计[J]. 刘立浩,王雷,薛腾. 无线电工程. 2020(03)
[2]无取向电工钢应力依赖矢量磁特性测量研究[J]. 张殿海,贾梦凡,任自艳,张艳丽. 电工技术学报. 2019(S2)
[3]考虑磁致伸缩效应的偏转式发电机的振动特性研究[J]. 李争,杜磊,杨凯,刘令旗,董维超. 河北科技大学学报. 2019(04)
[4]基于有限元法的V型缺口平板应力集中系数研究[J]. 刘庆刚,魏青,韩伟信,于新奇,刘麟. 河北工业科技. 2019(04)
[5]基于D类放大器的固态射频电源研究[J]. 孙小孟,崔晨,林亭廷,赵丽莉,李勇滔. 电子工业专用设备. 2018(06)
[6]电工钢片矢量磁特性测量系统的设计与优化[J]. 师泯夏,侯志强,张芊,邱爱慈,李军浩. 西安交通大学学报. 2019(02)
[7]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)
[8]基于虚拟仪器的磁特性测量系统的设计及实现[J]. 王铭华,李强,陈虹丽. 实验技术与管理. 2018(09)
[9]基于三维励磁结构的电工磁材料动态磁特性测试与分析[J]. 李永建,王利祥,张长庚,赵青. 电工技术学报. 2018(01)
[10]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)
硕士论文
[1]复杂工况下电工钢片矢量磁特性测量关键技术问题研究[D]. 贾梦凡.沈阳工业大学 2019
[2]基于Preisach模型的电工钢片磁滞特性模拟研究[D]. 张弘刚.华北电力大学 2018
[3]永磁材料静态磁特性测试系统的设计与实现[D]. 刘齐.湖南大学 2015
[4]二维磁测量用超微晶合金激磁结构的设计与模拟[D]. 冯烨.河北工业大学 2015
本文编号：3062302
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