一种削弱磁芯剩磁的试验装置及削弱磁芯剩磁的测试平台制造方法及图纸

本实用新型专利技术为一种削弱磁芯剩磁的试验装置及削弱磁芯剩磁的测试平台，包括：信号发生器、功率放大器、开关、外部串联电阻、方形磁芯、磁通计、电流探头和数字示波器；其中信号发生器和功率放大器用于提供直流电压激励，外部串联电阻用于保护电路和调节时间常数，磁通计用于观察并采集试验过程中磁芯内磁通密度变化，电流探头和数字示波器用于采集试验过程中绕组电流；信号发生器与功率放大器连接，功率放大器经开关、外部串联电阻与方形磁芯的一侧绕组连接；在方形磁芯和功率放大器之间的安装有电流探头，电流探头与数字示波器相连接。削弱剩磁过程中，仅需要在绕组施加一次直流电压激励，便可实现一次性削弱磁芯剩磁。便可实现一次性削弱磁芯剩磁。便可实现一次性削弱磁芯剩磁。

【技术实现步骤摘要】
一种削弱磁芯剩磁的试验装置及削弱磁芯剩磁的测试平台


[0001]本技术涉及磁性材料的剩磁削弱，具体涉及一种削弱磁芯剩磁的试验装置。

技术介绍

[0002]磁性材料是许多电力设备的重要组成材料，由于其固有的磁滞特性，检修试验或运行分闸后磁芯中通常会残留一定的剩磁。具有磁芯结构的电力设备重新通电后，在一定电源电压作用下，剩磁的存在会加速磁芯半周饱和，易产生幅值很高的励磁涌流。励磁涌流可能会引发继电保护误动作、电网电压下降与损坏敏感电力电子器件等不良影响。为有效降低剩磁引发的危害，有必要在电力设备通电工作之前对磁芯进行彻底退磁。
[0003]针对磁芯的退磁方法主要分为以下三种：(1)热致退磁。(2)交流退磁法。(3)直流退磁法。这些方法所使用的试验装置对电源要求高，操作不方便。

技术实现思路

[0004]本技术目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种削弱磁芯剩磁的试验装置，该试验装置对电源要求不高，操作方便，能用于具有封闭磁路结构磁芯内剩磁的快速削弱。
[0005]本技术解决该技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种削弱磁芯剩磁的试验装置，其特征在于，包括：信号发生器、功率放大器、开关、外部串联电阻、方形磁芯、磁通计、电流探头和数字示波器；其中信号发生器和功率放大器用于提供直流电压激励，外部串联电阻用于保护电路和调节时间常数，磁通计用于观察并采集试验过程中磁芯内磁通密度变化，电流探头和数字示波器用于采集试验过程中绕组电流；
[0007]信号发生器与功率放大器连接，功率放大器经开关、外部串联电阻与方形磁芯的一侧绕组连接；在方形磁芯和功率放大器之间的安装有电流探头，电流探头与数字示波器相连接；所述方形磁芯的另一侧绕组连接磁通计。
[0008]通过调节外部串联电阻的大小能降低暂态过程的时间，使得退磁时间控制在1s以内。
[0009]所述信号发生器型号为WF1974信号发生器，用于输出直流电压信号；所述电流探头型号为N2782B，示波器型号为DSOX6004A；所述磁通计型号为Flux
‑
meter480。
[0010]所述装置能够应用于具有封闭磁路结构磁芯的电力设备中削弱磁芯剩磁。
[0011]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0012]1.本技术操作简单，便于实施。在基于磁芯内剩磁已知的基础上，仅需施加一次特定幅值的直流电压激励，利用本申请的试验装置一次性直接将剩磁削弱到接近于0，显著降低了退磁时间、退磁设备的功率要求与退磁电路的复杂性。
[0013]2.本技术试验装置具有普遍适用性，可以广泛应用于各种具有封闭磁路结构磁芯的电力设备中。
附图说明
[0014]下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
[0015]图1是本技术削弱方形磁芯剩磁的试验装置示意图。
[0016]图2是本技术实施例中选取方形磁芯的尺寸示意图。
[0017]图3是本技术实施例中局部磁滞回线的实测结果与计算结果对比图。
[0018]图4是本技术实施例中削弱方形磁芯剩磁时的等效电路图。
[0019]图5是本技术实施例中削弱剩磁过程中磁芯内磁通密度变化波形图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本技术作进一步的详细说明。
[0021]图1所示本技术实施例中削弱方形磁芯剩磁的试验装置。包括：信号发生器1、功率放大器2、开关4、外部串联电阻3、方形磁芯7、磁通计8、电流探头6和数字示波器5。其中信号发生器和功率放大器主要用于提供直流电压激励，外部串联电阻主要起保护电路和调节时间常数的作用，磁通计用于观察并采集试验过程中磁芯内磁通密度变化，电流探头和数字示波器用于采集试验过程中绕组电流。外部串联电阻阻值为4Ω，所需直流电压激励的幅值为2V以下，能够降低削弱磁芯剩磁所用设备对电源的要求。
[0022]信号发生器与功率放大器连接，功率放大器经开关、外部串联电阻与方形磁芯的一侧绕组连接；在方形磁芯和功率放大器之间的安装有电流探头，电流探头与数字示波器相连接；所述方形磁芯的另一侧绕组连接磁通计。
[0023]图2所示本技术实施例中方形磁芯的尺寸参数。磁芯叠片每片片宽80mm，磁芯叠片厚度20mm，方形磁芯整体呈环状正方体，磁芯整体内部正方形的边长为400mm，磁芯外部正方形的边长为560mm。
[0024]图3所示本技术实施例中，方形磁芯剩磁B
r
＝1.2T时，测量得到的局部磁滞回线与J
‑
A磁滞模型计算结果的对比图。
[0025]图4所示本技术实施例中，剩磁等效电路图，u为直流电源，i为绕组中电流，R包含外部串联电阻和绕组电阻，虚线方框内为磁芯等效部分，L为励磁电感，R
Fe
为铁损等效电阻。所述剩磁等效电路包括磁芯、直流电源、包含外部串联电阻和绕组电阻的电阻R，磁芯由励磁电感L和铁损等效电阻R
Fe
并联构成，磁芯的磁特性由J
‑
A磁滞模型表示，磁芯与电阻R串联后与直流电源形成回路，实现削弱磁芯剩磁的等效电路与J
‑
A磁滞模型的结合。
[0026]图5所示本技术实施例中，方形磁芯剩磁B
r
＝1.2T时，削弱剩磁过程前后磁芯内磁通密度变化波形图。
[0027]本技术削弱磁芯剩磁的测试平台的操作流程是：第一步，利用磁特性测量装置，测量得到磁芯材料不同剩磁下的局部磁滞回线。第二步，基于J
‑
A磁滞模型和场路耦合的方法，建立削弱磁芯剩磁的数值仿真模型。第三步，通过仿真计算，确定削弱该磁芯不同剩磁下施加绕组上的一次性反向直流电压幅值U
m
。第四步，搭建削弱磁芯剩磁的试验装置。第五步，基于已知实际磁芯内剩磁大小及方向基础上，确定U
m
的值，磁芯一侧绕组施加产生磁通与剩磁相反且幅值为U
m
的一次性直流电压激励，激励撤掉后绕组电流为0时，退磁过程结束。
[0028]具体过程是：
[0029]第一步，利用磁特性测量装置，测量得到磁芯材料不同剩磁下的局部磁滞回线。采用Jiles
‑
Atherton(J
‑
A)磁滞模型描述铁磁性材料的磁滞特性，并使用粒子群优化算法对不同剩磁下的局部磁滞回线进行J
‑
A磁滞模型参数识别，也就是获得了剩磁大小与J
‑
A磁滞模型参数之间的对应关系。
[0030]所述J
‑
A磁滞模型方程如下：
[0031][0032][0033]H
e
＝H+αM (3)
[0034]B＝μ0(H+M) (4)
[0035]式中，M为实际磁化强度，B为磁通密度，H为磁场强度，M
an
为无磁滞效应磁化强度，μ0为真空磁导率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种削弱磁芯剩磁的试验装置，其特征在于，包括：信号发生器、功率放大器、开关、外部串联电阻、方形磁芯、磁通计、电流探头和数字示波器；其中信号发生器和功率放大器用于提供直流电压激励，外部串联电阻用于保护电路和调节时间常数，磁通计用于观察并采集试验过程中磁芯内磁通密度变化，电流探头和数字示波器用于采集试验过程中绕组电流；信号发生器与功率放大器连接，功率放大器经开关、外部串联电阻与方形磁芯的一侧绕组连接；在方形磁芯和功率放大器之间的安装有电流探头，电流探头与数字示波器相连接；所述方形磁芯的另一侧绕组连接磁通计。2.根据权利要求1所述的削弱磁芯剩...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪友华，任于展，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：