RU2750134C1 - Method for determining magnetic losses in magnetic circuit steel - Google Patents

Method for determining magnetic losses in magnetic circuit steel Download PDF

Info

Publication number
RU2750134C1
RU2750134C1 RU2020129394A RU2020129394A RU2750134C1 RU 2750134 C1 RU2750134 C1 RU 2750134C1 RU 2020129394 A RU2020129394 A RU 2020129394A RU 2020129394 A RU2020129394 A RU 2020129394A RU 2750134 C1 RU2750134 C1 RU 2750134C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
losses
frequency
magnetic circuit
magnetic
steel
Prior art date
Application number
RU2020129394A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Михайлович Плотников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС)
Priority to RU2020129394A priority Critical patent/RU2750134C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2750134C1 publication Critical patent/RU2750134C1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2688—Measuring quality factor or dielectric loss, e.g. loss angle, or power factor
    • G01R27/2694—Measuring dielectric loss, e.g. loss angle, loss factor or power factor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering and can be used to reduce magnetic losses in transformers and other electrical machines. The method for determining the losses in the magnetic circuit of the transformer consists in measuring, using the no-load experiment, the values of the total losses in the magnetic circuit at three frequencies ƒ1, ƒ2 and ƒ3 and calculating from these values the losses for hysteresis Ph, losses for eddy currents Pe and abnormal losses Pa on frequency ƒ1.
EFFECT: increasing the accuracy of determining the three components of losses in the magnetic circuit based on the results of simple measurements, which will optimize the design and material of the magnetic circuit and more effectively reduce losses in the steel of electrical machines.
1 cl

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для уменьшения магнитных потерь в трансформаторах и других электрических машинах.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to reduce magnetic losses in transformers and other electrical machines.

В настоящее время в описании полных потерь в стали преобладает формулировка Бертотти [Bertotti G. General Properties of Power Losses in Soft Ferromagnetic Materials // IEEE Transactions on. Magnetics, 1988, 24 (1) pp. 621-630. DOI: 10.1109/20.43994]Currently, the description of total losses in steel is dominated by the Bertotti G. General Properties of Power Losses in Soft Ferromagnetic Materials // IEEE Transactions on. Magnetics, 1988, 24 (1) pp. 621-630. DOI: 10.1109 / 20.43994]

Figure 00000001
Figure 00000001

где Рг - потери на гистерезис;where R g - losses for hysteresis;

Рв - потери на вихревые токи;P in - losses due to eddy currents;

Ра - аномальные (избыточные) потери.R a - abnormal (excess) losses.

Для согласования теоретических выкладок, в которых потери в стали состояли из двух составляющих Рт и Рв, с экспериментальными данными, Бертотти предложил третье слагаемое, учитывающее избыточные (аномальные) потери Ра. Аномальные потери Ра включает в себя любые потери в дополнение к потерям на гистерезис и вихревые токи. Их возникновение объясняется, в частности, локализованными вихревыми токами и эффектами вблизи движущихся доменных стенок.To reconcile theoretical calculations, in which losses in steel consisted of two components P t and P in , with experimental data, Bertotti proposed a third term that takes into account the excess (anomalous) losses of P a . Abnormal losses P a includes any losses in addition to hysteresis and eddy current losses. Their occurrence is explained, in particular, by localized eddy currents and effects near moving domain walls.

Для качественного проектирования конструкции и материала сердечника магнитопровода необходимы уточненные данные о соотношении всех трех составляющих полных потерь.For a high-quality design of the structure and material of the core of the magnetic circuit, refined data on the ratio of all three components of total losses are required.

Известен способ определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора как отношение зависимости интеграла среднеарифметического значения приведенных напряжений от тока намагничивания к периоду питающей сети [Патент RU 2304787].There is a method for determining magnetic losses in the magnetic circuit of a single-phase transformer as the ratio of the dependence of the integral of the arithmetic mean of the reduced voltages on the magnetizing current to the period of the supply network [Patent RU 2304787].

Известный способ предполагает определение полных потерь в магнитопроводе без разделения их на составляющие.The known method involves the determination of total losses in the magnetic circuit without dividing them into components.

Известно определение потерь в электротехнической стали, включающее определение потерь на гистерезис Рг, потерь на вихревые токи Рв и аномальных потерь Ра по эмпирическим формулам [см., например, M.F. de Campos et al. The optimum grain size for minimizing energy loss in iron // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2006. - vol. 301, pp. 94-99. DOI: 10.1016 / j.jmmm.2005.06.014]Known definition of losses in electrical steel, including the definition of losses for hysteresis P g , losses for eddy currents P in and anomalous losses P a by empirical formulas [see, for example, MF de Campos et al. The optimum grain size for minimizing energy loss in iron // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2006. - vol. 301, pp. 94-99. DOI: 10.1016 / j.jmmm.2005.06.014]

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где с1, c2, c3 - экспериментально определяемые константы; Gs - размер зерна домена; Bmax - максимальное значение индукции магнитного поля; е - толщина листа стали; ρ - удельное электрическое сопротивление материала; ƒ - частота поля.where c 1 , c 2 , c 3 - experimentally determined constants; G s is the grain size of the domain; B max is the maximum value of the magnetic field induction; e is the thickness of the steel sheet; ρ is the specific electrical resistance of the material; ƒ - field frequency.

Известный способ основан на трудоемком нахождении опытным путем ряда величин, которые невозможно измерить с высокой точностью.The known method is based on the laborious finding empirically of a number of quantities that cannot be measured with high accuracy.

Известен метод измерения низкочастотной характеристики ферромагнитного элемента без нагрузки [патент Китая CN 106249068 A, G01R 31/00, G01R 35/12, опубл. 21.12.2016], включающий измерение полных потерь в стали на двух частотах (абзац 0015) и вычисление коэффициентов, входящих в потери на гистерезис и на вихревые токи, однако сами потери не определены. Кроме того, известным методом невозможно определить третью составляющую полных потерь.A known method for measuring the low-frequency characteristics of a ferromagnetic element without load [Chinese patent CN 106249068 A, G01R 31/00, G01R 35/12, publ. 12/21/2016], including the measurement of total losses in steel at two frequencies (paragraph 0015) and the calculation of the coefficients included in the losses for hysteresis and eddy currents, however, the losses themselves are not determined. In addition, it is impossible to determine the third component of the total loss by the known method.

Известен низкочастотный способ измерения потерь в сердечнике ферромагнитного элемента [патент Китая CN 105929250 A, G01R 27/26, опубл. 07.09.2016], в котором измеряют потери в магнитопроводе на т частотах (абзац 0033), однако отдельные потери, входящие в полные потери в стали, здесь также не определены.Known low-frequency method for measuring the loss in the core of a ferromagnetic element [Chinese patent CN 105929250 A, G01R 27/26, publ. 09/07/2016], in which the losses in the magnetic circuit are measured at t frequencies (paragraph 0033), however, individual losses included in the total losses in steel are also not defined here.

Известен способ определения потерь в трансформаторе, заключающийся в измерении потерь в магнитопроводе опытом холостого хода, расчет соответствующих потерям коэффициентов и вычисление потерь на вихревые токи и гистерезис. При этом считается, что потери на гистерезис Рг=c1⋅ƒ, а потери на вихревые токи Рв=c2⋅ƒ2, коэффициент с1 рассчитывается как точка пересечения продолжения зависимости Рг.в/ƒ=ϕ(ƒ) с осью ординат, а коэффициент c2 - как наклон этой прямолинейной зависимости. Здесь Рг.в - полные потери в магнитопроводе, ƒ - частота [Чечерников В.И. Магнитные измерения. М.: МГУ, 1969. - 288 с., страница 163].There is a known method for determining losses in a transformer, which consists in measuring losses in a magnetic circuit by an idle experiment, calculating the coefficients corresponding to losses and calculating eddy current losses and hysteresis. In this case, it is assumed that the losses for hysteresis P r = c 1 ⋅ƒ, and the losses for eddy currents P in = c 2 ⋅ƒ 2 , the coefficient with 1 is calculated as the point of intersection of the continuation of the dependence P gw / ƒ = ϕ (ƒ) with the ordinate axis, and the coefficient c 2 - as the slope of this rectilinear relationship. Here R gv - total losses in the magnetic circuit, ƒ - frequency [Chechernikov V.I. Magnetic measurements. M .: Moscow State University, 1969. - 288 p., Page 163].

Известный способ трудоемок, связан со сложными экспериментальным определением коэффициентов с1, с2 и графическим построением, в результате которых снижается точность результатов. Кроме того известным способом невозможно определить аномальные потери в магнитопроводе, что искажает реальные значения потерь в стали.The known method is laborious, associated with complex experimental determination of coefficients with 1 , with 2 and graphical construction, as a result of which the accuracy of the results decreases. In addition, the known method is impossible to determine the abnormal losses in the magnetic circuit, which distorts the real values of losses in steel.

Изобретение решает задачу упрощения и повышения точности определения трех видов потерь в магнитопроводе.The invention solves the problem of simplifying and improving the accuracy of determining the three types of losses in the magnetic circuit.

Техническим результатом от использования изобретения является более точное определение трех составляющих потерь в магнитопроводе по результатам измерений, что позволит оптимально конструировать материал листов и боле эффективно снизить потери в стали трансформаторов и других электрических машин.The technical result from the use of the invention is a more accurate determination of the three components of the losses in the magnetic circuit according to the measurement results, which will allow the optimal design of the sheet material and more effectively reduce the losses in the steel of transformers and other electrical machines.

Это достигается тем, что в способе определения потерь в стали магнитопровода, включающем измерение полных потерь в магнитопроводе опытом холостого хода, расчет соответствующих потерям коэффициентов и вычисление потерь на гистерезис и на вихревые токи на частоте ƒ1, измерение полных потерь проводят на трех частотах ƒ1, ƒ2 и ƒ3, а потери на гистерезис Рг, потери на вихревые токи Рв и аномальные потери Ра на частоте ƒ1 вычисляют по выражениюThis is achieved by the fact that in the method for determining the losses in the steel of the magnetic circuit, including the measurement of the total losses in the magnetic circuit by an idle experiment, the calculation of the coefficients corresponding to the losses and the calculation of losses for hysteresis and eddy currents at a frequency ƒ 1 , the measurement of total losses is carried out at three frequencies ƒ 1 , ƒ 2 and ƒ 3 , and losses for hysteresis P g , losses for eddy currents P in and anomalous losses P a at frequency ƒ 1 are calculated by the expression

Figure 00000005
Figure 00000005

где P1 - потери в магнитопроводе на частоте ƒ1;where P 1 - losses in the magnetic circuit at a frequency ƒ 1 ;

P2 - потери в магнитопроводе на частоте ƒ2;P 2 - losses in the magnetic circuit at a frequency ƒ 2 ;

Р3 - потери в магнитопроводе на частоте ƒ3;Р 3 - losses in the magnetic circuit at a frequency ƒ 3 ;

k1=ƒ2/ƒ1; k1*=k1[1+1,75⋅10-4(ƒ2-ƒ1)];k 1 = ƒ 2 / ƒ 1 ; k 1 * = k 1 [1 + 1.75⋅10 -4 (ƒ 2 -ƒ 1 )];

k2=ƒ3/ƒ1; k2*=k2[1+1,75⋅10-4(ƒ3-ƒ1).k 2 = ƒ 3 / ƒ 1 ; k 2 * = k 2 [1 + 1.75⋅10 -4 (ƒ 3 -ƒ 1 ).

Заявляемый способ определения потерь в стали магнитопроводе отличается проведением двух дополнительных измерений полных потерь в стали и вычислением трех видов потерь по трем измеренным значениям. Заявляемый способ не является математическим методам, так как основан на трех определенных измерениях.The inventive method for determining losses in steel in a magnetic circuit is characterized by carrying out two additional measurements of total losses in steel and calculating three types of losses from three measured values. The claimed method is not a mathematical method, since it is based on three specific dimensions.

Формула, связывающая значения трех видов потерь в стали с тремя измеренными значениями полных потерь, выведена автором впервые.The formula connecting the values of three types of losses in steel with three measured values of total losses was derived by the author for the first time.

При прочих равных условиях с увеличением частоты магнитной индукции ƒ1 в k раз потери Рг, согласно (1), растут также в k раз, потери Рв согласно (2) растут в k2 раз, а потери Ра, согласно (3), увеличиваются в k1,5 раз. Как известно, для определения трех неизвестных величин необходимо три корректно составленных уравнения. Поэтому проведение опыта холостого хода на трех частотах позволяет найти три неизвестных величины Рг и Рв и Ра. Это предположение основано на многочисленных эмпирических данных, доказывающих, что потери Рг пропорциональны частоте в первой степени, потери Рв пропорциональны частоте во второй степени, а аномальные потери Ра пропорциональны частоте в степени 1,5.Ceteris paribus with increasing magnetic induction frequency ƒ 1 to k times the loss P r, according to (1) grow well in k time loss P in accordance with (2) increase in k 2 times, and the loss P and by (3 ), increase by a factor of k 1.5. As you know, to determine three unknown quantities, three correctly formulated equations are required. Therefore, conducting an experiment with no-load running at three frequencies makes it possible to find three unknown values of P g and P in and P a . This assumption is based on numerous empirical data, showing that loss P r are proportional to the frequency of the first power loss P at a frequency proportional to the second power and anomalous loss P is proportional to a frequency of 1.5 degree.

Для базовой частоты ƒ1 уравнение полных потерь в стали имеет видFor the base frequency ƒ 1, the equation of total losses in steel has the form

Figure 00000006
Figure 00000006

для частоты ƒ2 for frequency ƒ 2

Figure 00000007
Figure 00000007

и для частоты ƒ3 and for frequency ƒ 3

Figure 00000008
Figure 00000008

где Р1, Р2, Р3 - потери холостого хода соответственно на частотах ƒ1, ƒ2 и ƒ3;where Р 1 , Р 2 , Р 3 - idling losses, respectively, at frequencies ƒ 1 , ƒ 2 and ƒ 3 ;

Figure 00000009
Figure 00000010
- коэффициенты отношения частот относительно базовой частоты ƒ1.
Figure 00000009
Figure 00000010
- coefficients of the ratio of frequencies to the base frequency ƒ 1 .

В работе [Popescu М. et al. On the Physical Basis of Power Losses in Laminated Steel and Minimum-Effort Modeling in an Industrial Design Environment // IEEE Industry Applications Annual Meeting, 2007. DOI: 10.1109/07IAS.2007.14, фиг. 7] установлено, что при увеличении частоты магнитного поля с 400 до 2000 Гц коэффициент потерь на гистерезис kh (соответствует коэффициентам k1 и k2 параметра Рг в уравнениях (5), (6)) электротехнической стали растет на 28% для всех значений магнитной индукции. Авторы объясняют это тем, что с ростом частоты ƒ все большее значение приобретает эффект Баркгаузена - магнитные домены имеют боле высокую скорость скачков из одной стабильной локальной позиции в другую. В то же время коэффициент потерь на вихревые токи ke (соответствует коэффициентам k1 и k2 параметров Рв и Ра в уравнениях (5), (6)) остается постоянным на любой частоте (см. там же, фиг. 19).In [Popescu M. et al. On the Physical Basis of Power Losses in Laminated Steel and Minimum-Effort Modeling in an Industrial Design Environment // IEEE Industry Applications Annual Meeting, 2007. DOI: 10.1109 / 07IAS.2007.14, fig. 7], it was found that with an increase in the frequency of the magnetic field from 400 to 2000 Hz, the hysteresis loss coefficient k h (corresponds to the coefficients k 1 and k 2 of the parameter P g in equations (5), (6)) of electrical steel increases by 28% for all values of magnetic induction. The authors explain this by the fact that with increasing frequency ƒ, the Barkhausen effect becomes more and more important - magnetic domains have a higher rate of jumps from one stable local position to another. At the same time, the eddy current loss factor k e (corresponds to the coefficients k 1 and k 2 of the parameters P in and P a in equations (5), (6)) remains constant at any frequency (see ibid., Fig. 19) ...

Считая зависимость kh(ƒ) линейной, изменение коэффициента потерь на гистерезис можно экстраполировать для более низких частот. Коррекция коэффициента k1 параметра Рг в уравнении (5) относительно базовой частоты ƒ1 осуществляется, исходя из выраженияAssuming the dependence k h (ƒ) to be linear, the change in the hysteresis loss factor can be extrapolated to lower frequencies. Correction of the coefficient k 1 of the parameter P g in equation (5) relative to the base frequency ƒ 1 is carried out based on the expression

Figure 00000011
Figure 00000011

а коррекция коэффициента k2 параметра Рг в уравнении (6) относительно базовой частоты ƒ1 осуществляется, исходя из выраженияand the correction of the coefficient k 2 of the parameter P g in equation (6) with respect to the base frequency ƒ 1 is carried out based on the expression

Figure 00000012
Figure 00000012

Например, для ƒ1=50 Гц и ƒ3=70 Гц k2=1,4 изменится на k2*=1,405. Поправка коэффициента на 0,35% несущественна, но ей нельзя пренебрегать, так как в процессе расчета матриц данное изменение мультиплицируется и приводит к искажению результатов.For example, for ƒ 1 = 50 Hz and ƒ 3 = 70 Hz, k 2 = 1.4 will change to k 2 * = 1.405. The correction of the coefficient by 0.35% is insignificant, but it cannot be neglected, since in the process of calculating the matrices this change is multiplied and leads to distortion of the results.

Скорректированные уравнения (5), (6) соответственно имеют видThe corrected equations (5), (6), respectively, have the form

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Система уравнений (4), (5а), (6а) в матричной формеSystem of equations (4), (5a), (6a) in matrix form

Figure 00000015
Figure 00000015

Выражение (9) удобно для инженерных расчетов тем, что не содержит значения самих частот (Гц), включает только безразмерные коэффициенты, а полные потери в стали Р1, Р2, Р3 просто измерить с помощью ваттметра в опыте холостого хода. При этом не имеет значения, в какой степени каждый из трех видов потерь зависит от амплитуды магнитной индукции или других параметров. Основополагающим моментом заявляемого способа является тот факт, что степени частоты каждой из составляющих потерь достаточно точно определены экспериментально.Expression (9) is convenient for engineering calculations in that it does not contain the values of the frequencies (Hz) themselves, includes only dimensionless coefficients, and the total losses in steel P 1 , P 2 , P 3 can be simply measured with a wattmeter in an idle experiment. It does not matter to what extent each of the three types of losses depends on the amplitude of the magnetic induction or other parameters. The fundamental point of the proposed method is the fact that the degrees of frequency of each of the components of the loss are accurately determined experimentally.

Решение системы (7) дает значения потерь Рг, Рв и Ра. Таким образом, полные потери в магнитопроводе возможно разделить на три составляющие.The solution of system (7) gives the values of the losses Р g , Р в and Р а . Thus, the total losses in the magnetic circuit can be divided into three components.

Формула, связывающая значения трех потерь в магнитопроводе с тремя измеренными значениями полных потерь в стали, выведена автором впервые.The formula connecting the values of three losses in a magnetic circuit with three measured values of total losses in steel was derived by the author for the first time.

Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.

Для трансформатора проводят опыт холостого хода на частотах подводимого напряжения ƒ1, ƒ2 и ƒ3, причем частота ƒ2 превышает частоту ƒ1 на 5…100% (коэффициент k1=1,05…2), частота ƒ3 превышает частоту ƒ2 на 5…100% (коэффициент k2=1,1…4), с помощью ваттметра измеряют потери холостого хода соответственно P1, Р2, Р3, вычисляют коэффициенты

Figure 00000016
и
Figure 00000017
по формулам (7), (8) и составляющие потерь в стали Рг, Рв, Ра по формуле (9).For the transformer, an open-circuit test is carried out at the frequencies of the supplied voltage ƒ 1 , ƒ 2 and ƒ 3 , and the frequency 2 exceeds the frequency ƒ 1 by 5 ... 100% (coefficient k 1 = 1.05 ... 2), the frequency 3 exceeds the frequency ƒ 2 by 5 ... 100% (coefficient k 2 = 1.1 ... 4), using a wattmeter measure the no-load losses, respectively P 1 , P 2 , P 3 , calculate the coefficients
Figure 00000016
and
Figure 00000017
according to formulas (7), (8) and the components of losses in steel P g , P in , P and according to formula (9).

Пример осуществления способа.An example of the implementation of the method.

Напряжение на первичную обмотку трансформатора подавалась с лабораторного электромашинного агрегата «Динар», состоящего из двигателя постоянного тока, сочлененного с синхронным генератором. Этим обеспечивалась строгая синусоидальность кривой напряжения. Скорость вращения генератора менялась от 1500 до 2700 об/мин, за счет чего частота подаваемого на трансформатор напряжения менялась от 50 до 70 Гц. Частота измерялась частотомером Ф5043 (класс точности 0,1, диапазон измерений 25 Гц- 110 Гц). В опыте холостого хода, проведенном на однофазном трансформаторе OCM1-1,6 М мощностью 1600 ВА, были зафиксированы следующие показания ваттметра (тип Д5105, класс точности 0,1, диапазон частот 45-500 Гц):The voltage to the primary winding of the transformer was supplied from a laboratory electrical machine unit "Dinar", which consisted of a DC motor coupled with a synchronous generator. This ensured a strict sinusoidal voltage curve. The generator rotation speed varied from 1500 to 2700 rpm, due to which the frequency of the voltage applied to the transformer varied from 50 to 70 Hz. The frequency was measured with a F5043 frequency meter (accuracy class 0.1, measurement range 25 Hz - 110 Hz). In an open-circuit test carried out on a single-phase transformer OCM1-1.6 M with a power of 1600 VA, the following wattmeter readings were recorded (type D5105, accuracy class 0.1, frequency range 45-500 Hz):

полные потери в стали на частоте ƒ1=50 Гц составили P1=20,0 Вт,total losses in steel at a frequency ƒ 1 = 50 Hz were P 1 = 20.0 W,

на частоте ƒ2=60 Гц Р2=25,9 Вт,at a frequency ƒ 2 = 60 Hz P 2 = 25.9 W,

на частоте ƒ3=70 Гц Р3=32,4 Вт.at a frequency ƒ 3 = 70 Hz P 3 = 32.4 W.

Коэффициенты уравнений k1=ƒ2/ƒ1=60/50=1,2, k2=ƒ3/ƒ1=70/50=1,4,Coefficients of equations k 1 = ƒ 2 / ƒ 1 = 60/50 = 1.2, k 2 = ƒ 3 / ƒ 1 = 70/50 = 1.4,

k1*=1,2[1+1,75⋅10-4(60-50)]=1,203, k2*=1,4[1+1,75⋅10-4(70-50)]=1,405k 1 * = 1.2 [1 + 1.75⋅10 -4 (60-50)] = 1.203, k 2 * = 1.4 [1 + 1.75⋅10 -4 (70-50)] = 1.405

Система уравнений в матричной формеSystem of equations in matrix form

Figure 00000018
Figure 00000018

Решение матрицы для частоты 50 Гц дало следующие результаты:Matrix solution for 50 Hz frequency gave the following results:

Рг=11,75 Вт, Рв=7,33 Вт и Ра=0,92 Вт.P g = 11.75 W, P in = 7.33 W and P a = 0.92 W.

Таким образом, в данном трансформаторе на частоте 50 Гц потери на гистерезис составляют 58,7%, потери на вихревые токи - 36,7% и аномальные потери - 4,6% от полных потерь, что соответствует современным представлениям о соотношении данных потерь в электротехнической стали [см., например, Kim Y.-T. et al. The Estimation Method Comparison of Iron Loss Coefficients through the Iron Loss Calculation // Journal of Electrical Engineering and Technology. 2013, 8(6): pp. 1409-1414. http://dx.doi.org/10.5370/JEET.2013.8.6.1409, таблица 8].Thus, in this transformer at a frequency of 50 Hz, hysteresis losses are 58.7%, eddy current losses are 36.7% and abnormal losses are 4.6% of total losses, which corresponds to modern ideas about the ratio of these losses in electrical engineering. steel [see, for example, Kim Y.-T. et al. The Estimation Method Comparison of Iron Loss Coefficients through the Iron Loss Calculation // Journal of Electrical Engineering and Technology. 2013, 8 (6): pp. 1409-1414. http://dx.doi.org/10.5370/JEET.2013.8.6.1409, Table 8].

В качестве примера покажем искаженные результаты, полученные без корректировки коэффициентов первого столбца матрицы (k1=1,2, k2=1,4): Рг=10,4 Вт, Рв=6,5 Вт и Ра=3,1 Вт. Таким образом, отсутствие корректировки существенно искажает результаты, в частности, завышая аномальные потери более, чем в три раза.As an example, we will show the distorted results obtained without adjusting the coefficients of the first column of the matrix (k 1 = 1.2, k 2 = 1.4): P g = 10.4 W, P in = 6.5 W and P a = 3 , 1 W. Thus, the lack of adjustment significantly distorts the results, in particular, overestimating the anomalous losses by more than three times.

Попытка снижения потерь на вихревые токи, например, за счет уменьшения толщины пластин магнитопровода, приводит к увеличению потерь на гистерезис и наоборот, поэтому уточненные данные о соотношении всех видов потерь позволят более эффективно корректировать состав материала или геометрию листов магнитопровода с целью снижения потерь холостого хода в трансформаторах и других электрических машинах.An attempt to reduce eddy current losses, for example, by reducing the thickness of the magnetic core plates, leads to an increase in hysteresis losses and vice versa, therefore, refined data on the ratio of all types of losses will make it possible to more effectively correct the composition of the material or the geometry of the magnetic core sheets in order to reduce idle losses in transformers and other electrical machines.

Claims (7)

Способ определения потерь в стали магнитопровода, включающий измерение полных потерь в магнитопроводе опытом холостого хода, расчет соответствующих потерям коэффициентов и вычисление потерь на гистерезис и на вихревые токи на частоте ƒ1, отличающийся тем, что измерение полных потерь проводят на трех частотах ƒ1, ƒ2 и ƒ3, а потери на гистерезис Рг, потери на вихревые токи Рв и аномальные потери Ра на частоте ƒ1 вычисляют по выражениюA method for determining losses in steel of a magnetic circuit, including measuring total losses in a magnetic circuit with an idle experiment, calculating the coefficients corresponding to losses and calculating losses for hysteresis and eddy currents at a frequency ƒ 1 , characterized in that the measurement of total losses is carried out at three frequencies ƒ 1 , ƒ 2 and ƒ 3 , and losses for hysteresis P g , losses for eddy currents P in and anomalous losses P a at frequency ƒ 1 are calculated by the expression
Figure 00000019
Figure 00000019
 где P1 - потери в магнитопроводе на частоте ƒ1;where P 1 - losses in the magnetic circuit at a frequency ƒ 1 ; Р2 - потери в магнитопроводе на частоте ƒ2;Р 2 - losses in the magnetic circuit at a frequency ƒ 2 ; Р3 - потери в магнитопроводе на частоте ƒ3;Р 3 - losses in the magnetic circuit at a frequency ƒ 3 ; k1=ƒ2/ƒ1; k1*=k1[1+1,75⋅10-4(ƒ2-ƒ1)];k 1 = ƒ 2 / ƒ 1 ; k 1 * = k 1 [1 + 1.75⋅10 -4 (ƒ 2 -ƒ 1 )]; k2=ƒ3/ƒ1; k2*=k2[1+1,75⋅10-4(ƒ3-ƒ1)].k 2 = ƒ 3 / ƒ 1 ; k 2 * = k 2 [1 + 1.75⋅10 -4 (ƒ 3 -ƒ 1 )].
RU2020129394A 2020-09-04 2020-09-04 Method for determining magnetic losses in magnetic circuit steel RU2750134C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129394A RU2750134C1 (en) 2020-09-04 2020-09-04 Method for determining magnetic losses in magnetic circuit steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129394A RU2750134C1 (en) 2020-09-04 2020-09-04 Method for determining magnetic losses in magnetic circuit steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2750134C1 true RU2750134C1 (en) 2021-06-22

Family

ID=76504860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020129394A RU2750134C1 (en) 2020-09-04 2020-09-04 Method for determining magnetic losses in magnetic circuit steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2750134C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788080C1 (en) * 2021-10-14 2023-01-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for determining eddy current losses in the steel of a transformer magnetic circuit

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1617543A1 (en) * 1988-05-06 1990-12-30 Азербайджанский Научно-Исследовательский Электротехнический Институт Производственного Объединения "Азерэлектромаш" Method and gauging electric motor for determining basic losses in rotor steel
US5276402A (en) * 1992-02-28 1994-01-04 Hipotronics, Inc. Three-phase transformer testing method and system
RU47531U1 (en) * 2005-03-18 2005-08-27 Барбаков Александр Дмитриевич DEVICE FOR MEASURING LOSS OF ENERGY ON ROTARY HYSTERESIS
RU2374656C1 (en) * 2008-02-12 2009-11-27 Владимир Константинович Козлов Method of forming test parametre when performing tests of electromagnetic energy converters
CN105929250A (en) * 2016-07-08 2016-09-07 云南电力试验研究院(集团)有限公司 Low-frequency measurement method for core loss of ferromagnetic element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1617543A1 (en) * 1988-05-06 1990-12-30 Азербайджанский Научно-Исследовательский Электротехнический Институт Производственного Объединения "Азерэлектромаш" Method and gauging electric motor for determining basic losses in rotor steel
US5276402A (en) * 1992-02-28 1994-01-04 Hipotronics, Inc. Three-phase transformer testing method and system
RU47531U1 (en) * 2005-03-18 2005-08-27 Барбаков Александр Дмитриевич DEVICE FOR MEASURING LOSS OF ENERGY ON ROTARY HYSTERESIS
RU2374656C1 (en) * 2008-02-12 2009-11-27 Владимир Константинович Козлов Method of forming test parametre when performing tests of electromagnetic energy converters
CN105929250A (en) * 2016-07-08 2016-09-07 云南电力试验研究院(集团)有限公司 Low-frequency measurement method for core loss of ferromagnetic element

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
V.I. CHECHERNIKOV Magnetic measurements. Moscow: Moscow State University, 1969. - 288 p., Page 163. *
ЧЕЧЕРНИКОВ В.И. Магнитные измерения. М.: МГУ, 1969. - 288 с., страница 163. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788080C1 (en) * 2021-10-14 2023-01-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for determining eddy current losses in the steel of a transformer magnetic circuit
RU2815818C1 (en) * 2023-05-24 2024-03-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method of determining the degree of magnetic induction in abnormal losses of a transformer core

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Krings et al. Measurement and modeling of iron losses in electrical machines
Popescu et al. A general model for estimating the laminated steel losses under PWM voltage supply
Lee et al. Prediction of iron losses using the modified Steinmetz equation under the sinusoidal waveform
Zhu et al. Modeling of PWM-induced iron losses with frequency-domain methods and low-frequency parameters
Biasion et al. Iron Loss Characterization in Laminated Cores at Room and Liquid Nitrogen Temperature
CN113835051B (en) Method for determining stray loss of magnetic conductive member under alternating current-direct current composite excitation
RU2750134C1 (en) Method for determining magnetic losses in magnetic circuit steel
Dems et al. Modeling of core loss for non-oriented electrical steel
Popescu et al. On the physical basis of power losses in laminated steel and minimum-effort modeling in an industrial design environment
Kai et al. Magnetic characteristic analysis and measurement of vector magnetic property of a non-oriented electrical steel sheet under high magnetic flux condition
Ballal et al. Current transformer accuracy improvement by digital compensation technique
Urata et al. The calculation considered two-dimensional vector magnetic properties depending on frequency of transformers
RU2764780C1 (en) Method for determining the indicator of the degree of magnetic induction in hysteresis losses for steel of a transformer core
RU2796600C1 (en) Method for determining magnetic losses in a transformer
RU2755053C1 (en) Method for determining magnetic losses in a transformer
Petrun et al. Evaluation of iron core quality for resistance spot welding transformers using current controlled supply
Damnjanovic et al. The measurement and evaluation of distribution transformer losses under nonlinear loading
Li et al. Eddy-current loss measurement of permanent magnetic material at different frequency
Plotnikov Analysis of the Methods for Determining Losses in the Transformer Magnetic Core
Gruebler et al. Loss-surface-based iron loss prediction for fractional horsepower electric motor design
RU2788080C1 (en) Method for determining eddy current losses in the steel of a transformer magnetic circuit
Elfgen et al. Consideration of the manufacturing influence in standardized material characterizations using machine measurements
Moses et al. Power loss of non oriented electrical steel under square wave excitation
RU2781946C1 (en) Method for determining eddy current losses in the magnetic core of a transformer
Tone et al. Magnetic characteristic analysis considering the crystal grain of grain-oriented electrical steel sheet