【精彩论文】机械应力作用下电工钢片静态磁滞特性模拟方法研究

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摘要：准确快速模拟磁性材料在不同应力下的磁滞特性对设计承受机械应力的电气设备铁心有重要意义。用BROCKHAUS-MPG200电工钢测试系统，测量了电工钢片样本在不同应力下的磁滞回线，发现其在应力作用下，磁滞回线会产生局部畸变的现象，且磁密越高，这种畸变越严重。为此，首次将2种常用的简化Preisach模型拓展至应力下的电工钢片磁滞特性模拟，发现仅有一种Priesach模型适用。根据该模型的基本特征，仅需利用具有畸变特性的实测极限磁滞回线，即可辨识不同应力值下的Everett函数。提出立方插值法提取以应力为变量的逆Everett函数，建立了应力下电工钢片的静态逆Preisach模型。实验及仿真结果表明，该模型计算精度较高，可用于实际工程中应力下磁性材料的磁滞特性模拟及磁滞损耗计算。
结论：（1）经实验研究发现，电工钢片在应力作用下，其静态磁滞回线会在产生局部畸变，在拉应力时局部压缩，压应力时局部膨胀，与其他磁性材料有较大差异。

（2）本文选取2种广泛应用的简化Preisach模型，将其分别拓展至不同应力下电工钢片的磁滞特性模拟，提出了应力下基于简化Preisach模型的电工钢片磁滞特性模拟方法：根据实测不同应力下的极限磁滞回线，辨识在此工况下的一阶回转曲线，用立方插值法来提取以应力为变量的Everett函数，从而构建出可考虑应力的静态Preisach模型。

（3）本文将2种静态Preisach模型拓展到包含应力参数的情况，从磁滞模拟及损耗计算两方面将两种模型进行对比，发现Naidu提出的简化Preisach模型2的损耗全局平均误差为28.47%，并不适用于电工钢片在应力下的磁滞特性模拟。而Sergey E.Zirka提出的简化Preisach模型1的全局平均误差为9.93%，且磁滞模拟精度较高。因此，考虑应力的模型1模拟电工钢片应力下磁滞特性有较好的适应性，可用于电力设备在应力下的磁滞特性模拟和多目标优化设计。

引文信息

李伊玲, 李琳, 刘任. 机械应力作用下电工钢片静态磁滞特性模拟方法研究[J]. 中国电力, 2020, 53(10): 10-18.LI Yiling, LI Lin, LIU Ren. Modeling methods of static hysteresis characteristics of electrical steel sheets under stress[J]. Electric Power, 2020, 53(10): 10-18.

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编辑：杨彪

审核：方彤

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