南开大学工程硕士生开题报告登记表学号2220140227啊姓名巴可.doc

南 开 大 学 工程硕士生开题报告登记表 学 号： 2220140227 啊 姓 名： 巴可热木·艾克拜尔 啊 所在学院： 计算机与控制工程学院 啊 工程领域： 控制工程 啊 所在单位：国家电网乌鲁木齐供电公司啊 导 师 Ⅰ： 孙明玮 副教授 啊 单 位： 南 开 大 学 啊 导 师 Ⅱ： 啊 单 位： 啊 开题日期： 2015 年 6 月 20 日 啊 南开大学研究生院制 填表日期： 2015 年 6 月 20 日 学 位 论 文 （设计）题目 基于Magnet的硅钢片磁特性仿真研究 课题来源及类型 课题来源：生产 课题类型：工程设计 本课题国内、外的研究动态以及课题意义： 1.课题的研究意义 磁性测量技术是现代测量、测试中的一项关键技术，在现代科技中有着重要的地位，尤其是在材料、能源、工业生产、宇宙探索以及国防科技应用中，都扮演着举足轻重的角色。无论是对于磁学的专业研究者还是与磁有关其他领域的研究人员，掌握磁性测量原理和现代磁性测量技术是重要的基本技能。 随着电能的开发和利用，与电力工业发展密切相关的铁磁材料及其性能的测量引起了人们的极度重视。铁磁材料除了用做电磁铁、直流电机和直流继电器等的铁心外，绝大多数都用作动态磁化条件下工作的磁性器件，如各种交流电机和变压器、互感器等，而磁性器件性能的好坏，除与其他材料性能好坏有关外，主要取决于作为导磁材料的铁心性能的优劣。用作铁心的磁性材料是电工钢片，或称硅钢片。应用电工钢片设计电机、变压器的前提条件是要知道其磁特性，所以磁特性的测量是关键问题。若磁性材料的磁特性不能完全掌握，那么设计出来的电机或变压器将会有很大的损耗。因此，铁磁材料的磁特性在电磁场数值分析中的精确模拟至关重要，关系到电气产品的节能降耗和优化设计，是现今计算电磁学的研究热点问题之一，也引起了人们的广泛关注。 众所周知，变压器在实际运行工况下，其铁心的角部和T形接缝处存在局部旋转磁场，旋转磁场中磁通密度和磁场强度矢量在不同时刻存在不同的夹角。以往的研究表明，硅钢片的磁特性具有显著的各向异性。所以，铁心材料中的磁场强度的方向与磁通密度的方向不是平行的。实际的测量研究也表明，在电机、变压器等电气产品运行的过程中，由电工钢片做成的铁心中的局部磁场是一个磁场方向随时间变化的旋转场，这个旋转场既包含交变磁场又包含旋转磁场。实验表明，由旋转磁通引起的旋转铁心损耗比交变磁通引起的损耗大的多。忽略旋转损耗对电气设备性能的分析，尤其是对其能耗的估算和损耗分布计算会带来较大的误差。这一弊端在电气设备的分析设计，特别是在特大容量发电机、变压器等重大电工装备的研发设计中体现得更为突出。这就要求我们在模拟铁磁材料的交变磁特性的基础上，精确模拟其在旋转磁场下的磁特性。实现这种精确模拟的前提是拥有同样精确的测量数据，而传统的磁特性测量方法，默认磁感应强度B和磁场强度H是同向的，只测量激励方向上的磁场，忽略了电工钢片在旋转磁场下磁感应强度B和磁场强度H之间相位不相同这一重要因素。研究表明，单向激励条件下，测得的沿轧制方向和垂直轧制方向、两相正交的B-H曲线用以进行磁场计算导致磁通密度的结果偏高，所以为了更准确的计算电机、电器中的电磁场和损耗，有必要进行二维磁特性研究，即研究平面内产生的磁各向异性。各向异性模拟中的关键问题之一是需要考虑磁通密度(B)和磁场强度(H)的空间不同向。B和H不同向，导致磁阻张量的非对角元素不为零。 用作铁心的磁性材料是电工钢片，或称硅钢片。应用电工钢片设计电机、变压器的前提条件是要知道其磁特性，所以磁特性的测量是关键问题。若磁性材料的磁特性不能完全掌握，那么设计出来的电机或变压器将会有很大的损耗，效率降低。在旋转磁化情况下这类各向异性材料中的局部B矢量与H矢量方向是不同的，因此为了精确计算电机电器中的电磁场和铁心损耗，需要采用特殊方法进行硅钢片磁特性的测量。 电气设备的损耗较大是其能耗居高不下的主要原因之一。不能较为精确地计算电气设备的总损耗，是不能对电气设备进行更为合理优化设计的主要原因之一。因此以提高电气设备效率和降低能耗为目标，对电磁设备所使用的电工材料在其实际运行过程中所表现出的复杂磁特性进行精细测量，己经成为电工学科的一项重要课题。 2.国内、外的研究动态 变压器的性能在很大程度上取决于所用电工钢片的磁化和损耗特性。为此，研究电工钢片磁化特性的测量方法非常重要。在磁场分析中，都需要对表征材料特性的一组参数进行测量。目前对