CN110456290B - 一种剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电磁测量技术领域，尤其涉及一种剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法。本发明的剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法，在只考虑纵剪对硅钢片产生应力影响的前提下，测量硅钢片的纵剪比损耗PL0，然后将经过纵剪和横剪的硅钢片叠积成方圈，测量硅钢片经过纵剪和横剪后的总损耗PC，再将纵剪比损耗PL0从总损耗PC中分离出来，计算硅钢片横剪比损耗PC0，利用硅钢片纵剪比损耗PL0和横剪比损耗PC0与按照国标测量的比损耗P0的比值评价硅钢片的性能。利用本发明的变压器用硅钢片损耗性能的评价方法能够同时考虑纵剪和横剪对硅钢片损耗的影响。

Description

一种剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法
技术领域
本发明涉及电磁测量技术领域，尤其涉及一种剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法。
背景技术
随着世界各国对节能减排要求越来越高，节能型配电变压器已经成为配网变压器的新需求，为了制造空载损耗更低的配电变压器，用来制造节能型配电变压器铁心的硅钢片的牌号等级也在逐步提高，高牌号硅钢片的厚度通常在0.18mm～0.23mm范围内，相对于容量较大的电力变压器，配电变压器尺寸小，受加工工艺影响较大，硅钢片受加工影响性能改变越大。因此，评价硅钢片的剪切性能对设计制造节能变压器是十分必要的。
目前，国内外普遍采用方圈法或双方圈法测量硅钢片的比损耗来评价硅钢片，比如申请号：201120553702.4公开了一种基于双爱泼斯坦方圈的电工钢片比总损耗测量***，解决了现有爱泼斯坦方圈测量等效磁路难于确定对被测样品比总损耗测量造成影响的问题。又如申请号：201210578143.1公开了一种测量变压器产品上硅钢片性能的模型及方法，该方法使用类似爱泼斯坦方圈式的空心线圈结构，填充硅钢片，对不同叠积形式的硅钢片性能进行测量，用两个磁路长度不同，宽度相同的模型，完成各种测量工况对角部搭接、步进搭接或对接接缝影响程度的大小。又如申请号：201310072379.2公开了一种采用三种尺寸的方圈模型进行同一组被测电工钢片样品的总损耗测量，利用二级加权平均法实现比总损耗的计算的方法。以上方法均没有考虑变压器制作过程中纵剪线和横剪线剪切硅钢片时给硅钢片带来的应力影响。
另外，在硅钢片磁性能测量领域，爱泼斯坦方圈法是比较成熟的测量方法，但方圈试样采用剪板机制作，试样尺寸被限制在30mm宽，不能反映变压器制造过程中纵剪线和横剪线剪切硅钢片时给硅钢片带来的应力影响，制作两个宽度相同，长度不同的45°斜接缝方圈测量硅钢片比损耗，制作被试品的过程复杂，并且为了减小测量误差，需要保证两个方圈制作过程中接缝处的性能完全一致，较难实现。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法，利用本发明的评价方法能够同时考虑纵剪和横剪对硅钢片损耗的影响。
为实现上述目的，本发明所设计的一种剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法，其特征在于，通过计算硅钢片的纵剪比损耗系数和横剪比损耗系数评价硅钢片的损耗性能，具体包括步骤：
(1)将硅钢片经过纵剪处理，测量纵剪处理后硅钢片的纵剪比损耗PL0；
(2)然后将钢片经过横剪处理，测量纵剪和横剪处理后硅钢片的总损耗PC；
(3)通过公式(3)计算横剪比损耗PC0
Figure BDA0002171135690000021
PC0——硅钢片的横剪比损耗，W/kg
PC——硅钢片的总损耗，W
mL——方圈柱上质量，kg
mac——方圈角重，kg
(4)按照国标《GB/T 3655-2008用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》测量硅钢片的损耗或《GB/T 13789-2008用单片测试仪测量电工钢片(带)磁性能的方法》，得到硅钢片的标准比损耗P0；
(5)硅钢片纵剪比损耗PL0与标准比损耗P0的比值得到纵剪比损耗系数，硅钢片横剪比损耗PC0与标准比损耗P0的比值得到横剪比损耗系数，根据系数大小来评价硅钢片损耗性能。
作为优选方案，所述步骤(1)中纵剪比损耗PL0的具体测量过程为：按照长宽比为10:1纵剪硅钢带材，称量硅钢片的总质量m，并且m大于5kg，按硅钢片宽度与方圈几何中心线比例为3％进行双搭接；然后将临时励磁绕组均匀缠绕在方圈四个边上，再将临时二次绕组均匀缠绕在方圈四个边上，临时励磁绕组与二次绕组的位置保持相同，利用功率表测量方圈的纵剪损耗PL，根据公式(1)和公式(2)计算试样的纵剪比损耗PL0；
Figure BDA0002171135690000031
Figure BDA0002171135690000032
ma——硅钢片的有效质量，kg
m——硅钢片的总质量，kg
l——硅钢片条片长度，m
lm——磁路长度系数，0.94
lc——方圈几何中心线长度，m
PL0——硅钢片的纵剪比损耗，W/kg
PL——硅钢片的纵剪损耗，W。
作为优选方案，所述步骤(2)中总损耗PC的具体测量过程为：采用与变压器产品设计相同的片型，按变压器产品设计的搭接结构将硅钢片搭接成铁心，通过功率表测量得到硅钢片纵剪和横剪的总损耗PC。
本发明的优点在于：本发明的剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法，在只考虑纵剪产生应力影响的前提下，测量硅钢片的纵剪比损耗PL0，然后将经过纵剪和横剪的硅钢片叠积成铁心，测量硅钢片经过纵剪和横剪后的总损耗PC，再将纵剪比损耗从总损耗中分离出来，计算硅钢片横剪比损耗PC0，利用硅钢片纵剪比损耗PL0和横剪比损耗PC0与国标《GB/T 3655-2008用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》或《GB/T 13789-2008用单片测试仪测量电工钢片(带)磁性能的方法》测量的标准比损耗P0的比值评价硅钢片的损耗性能。
附图说明
图1为本实施例步骤(1)中硅钢片搭接局部结构示意图；
图2为本实施例步骤(3)中铁心的总损耗PC测量图；
图3为本实施例步骤(2)中测量方圈的纵剪损耗PL和铁心总损耗Pc的电路图；
具体实施方式
为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。
一种剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法，其特征在于，包括步骤：
(1)按照长宽比为10:1纵剪硅钢带材，硅钢片数量为4的倍数，用秤称重被测硅钢片的总质量m，并且m大于5kg；按硅钢片宽度与方圈几何中心线比例为3％进行双搭接(结合图1和图2所示，b/lc＝3％)，将临时励磁绕组均匀缠绕在方圈四个边上，再将临时二次绕组均匀缠绕在方圈四个边上，临时励磁绕组与二次绕组的位置保持相同。
在测量硅钢片纵剪后比损耗时，参考《GB/T 3655-2008用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》，根据相似理论，纵剪硅钢带材按照长宽比设定为10:1，质量大于5kg，因为硅钢材料的高导磁特性(相对磁导率10000～50000)，在被测铁心重量达到5kg以上时(《GB/T 3655-2008用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》和《GB/T 13789-2008用单片测试仪测量电工钢片(带)磁性能的方法》被测试样在0.5kg左右)，励磁绕组产生的漏磁对硅钢材料损耗测量的影响可以忽略，因此，采用临时缠绕绕组的方法对双搭接结构铁心励磁测量铁心损耗，方便测量。根据相似理论，测量过程中磁路长度系数参考国标《GB/T 3655-2008用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》采用的等效磁路长度与几何中心线长度的标幺值,取值0.94，本发明硅钢片宽度与方圈几何中心线比例为3％即控制等效磁路长度系数为0.94。
(2)测量方圈的纵剪损耗PL(测量过程如图3所示，采用临时励磁绕组缠绕在铁心四个边柱上为铁心励磁，再用功率表通过测量二次绕组电压和励磁绕组电流得到纵剪损耗PL)，根据公式(1)和公式(2)计算硅钢片的纵剪比损耗PL0；
Figure BDA0002171135690000051
Figure BDA0002171135690000052
ma——试样的有效质量，kg
m——试样的总质量，kg
l——试样条片长度，m
lm——磁路长度系数，0.94
lc——方圈几何中心线长度，m
PL0——试样的纵剪比损耗，W/kg
PL——试样的纵剪总损耗，W
(3)采用与变压器产品设计相同的片型，按变压器产品设计的搭接结构将硅钢片搭接成铁心，通过功率表测量硅钢片纵剪和横剪的总损耗PC(测量电路图如图3所示)；测量总损耗时，采用与实际变压器铁心边柱相同的片形和搭接结构，将硅钢片叠积成铁心进行测量，该方法同时考虑了纵剪和横剪对硅钢片损耗的影响。
(4)根据公式(3)计算横剪比损耗PC0；
Figure BDA0002171135690000053
PC0——试样的横剪比损耗，W/kg
PC——试样的总损耗，W
mL——铁心柱上质量，kg
mac——铁心角重，kg
(5)按标准《GB/T 3655-2008用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》或《GB/T 13789-2008用单片测试仪测量电工钢片(带)磁性能的方法》测量硅钢片的损耗，得到硅钢片的标准比损耗P0，然后根据公式(4)和公式(5)分别计算试样的纵剪比损耗系数、横剪比损耗系数，根据系数大小来评价硅钢片剪切加工后的损耗性能，系数越大硅钢片的损耗性能劣化越严重。
Figure BDA0002171135690000061
Figure BDA0002171135690000062
kL0——试样的纵剪损耗系数
kC0——试样的横剪损耗系数
P0——标准测量法得到的试样比损耗，W/kg。
采用本发明的剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法，进行两组试验，如表1所示：
Figure BDA0002171135690000063
从表1可以看出，两组不同片宽的硅钢片分别经过纵剪和横剪处理后，通过计算得到纵剪比损耗系数kL0和横剪比损耗系数kC0，可以看出，实施例1的硅钢片损耗小于实施例2中硅钢片损耗，然后按照《GB/T 3655-2008用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》测得两组硅钢片的比损耗均为0.83W/kg，由此，可以看出，采用本发明的剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法，能够更加精确地评价硅钢片的损耗性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法，其特征在于，通过计算硅钢片的纵剪比损耗系数和横剪比损耗系数评价硅钢片的损耗性能，具体包括步骤：
(1)将硅钢片经过纵剪处理，测量纵剪处理后硅钢片的纵剪比损耗PL0；
(2)然后将钢片经过横剪处理，测量纵剪和横剪处理后硅钢片的总损耗PC；
(3)通过公式(3)计算横剪比损耗PC0
Figure FDA0003118906930000011
PC0——硅钢片的横剪比损耗，W/kg
PC——硅钢片的总损耗，W
mL——铁心柱上质量，kg
mac——铁心角重，kg
(4)按照国标《GB/T 3655-2008用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》或《GB/T 13789-2008用单片测试仪测量电工钢片(带)磁性能的方法》测量硅钢片的损耗，得到硅钢片的标准比损耗P0；
(5)硅钢片纵剪比损耗PL0与标准比损耗P0的比值得到纵剪比损耗系数，硅钢片横剪比损耗PC0与标准比损耗P0的比值得到横剪比损耗系数，根据系数大小来评价硅钢片的损耗；
所述步骤(1)中纵剪比损耗PL0的具体测量过程为：按照长宽比为10:1纵剪硅钢带材，称量硅钢片的总质量m，并且m大于5kg，按硅钢片宽度与方圈几何中心线比例为3％进行双搭接；然后将临时励磁绕组均匀缠绕在方圈四个边上，再将临时二次绕组均匀缠绕在方圈四个边上，临时励磁绕组与二次绕组的位置保持相同，利用功率表测量方圈的纵剪损耗PL，根据公式(1)和公式(2)计算试样的纵剪比损耗PL0；
Figure FDA0003118906930000021
Figure FDA0003118906930000022
ma——硅钢片的有效质量，kg
m——硅钢片的总质量，kg
l——硅钢片条片长度，m
lm——磁路长度系数，0.94
lc——方圈几何中心线长度，m
PL0——硅钢片的纵剪比损耗，W/kg
PL——硅钢片的纵剪总损耗，W。
2.根据权利要求1所述的剪切加工对变压器用硅钢片损耗影响的评价方法，其特征在于，所述步骤(2)中总损耗PC的具体测量过程为：采用与变压器产品设计相同的片型，按变压器产品设计的搭接结构将硅钢片搭接成铁心，通过功率表测量得到硅钢片纵剪和横剪的总损耗PC。
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