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電力變壓器鐵芯松動(dòng)故障監測方法原理(上)

作者:威博特鐵芯   發(fā)布時(shí)間:2019-03-30 15:06:10 瀏覽次數:
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 1、鐵芯振動(dòng)的機理

    鐵芯的振動(dòng)是由于磁致伸縮和電磁力產(chǎn)生的。磁致伸縮是指磁性材料在磁場(chǎng)中磁化時(shí)其機械尺寸沿不同方向發(fā)生的變化。磁性材料中磁疇方向隨著(zhù)磁化方向的改變是產(chǎn)生磁致伸縮現象的原因。除磁致伸縮,硅鋼片在正弦變化的磁場(chǎng)中還存在磁滯現象,即磁化強度M和磁場(chǎng)強度H的變化關(guān)系構成非單值的磁滯回線(xiàn)。設硅鋼片長(cháng)度變化為λ,與磁化強度M的關(guān)系可近似表示為λ(M)=a1M2+a2M4,其中a1和a2為常數。若H為50Hz(中國電網(wǎng)頻率)正弦波,由于M和H之間的非線(xiàn)性關(guān)系和磁滯回線(xiàn)關(guān)于原點(diǎn)的對稱(chēng)性,M中含有50Hz基波和奇次項高次諧波。根據上述的λ-M關(guān)系式,磁滯伸縮引起的機械振動(dòng)以100Hz為基頻,并含有100Hz的高次諧波。磁致伸縮一般分為兩個(gè)過(guò)程,分別是磁疇90°布洛赫壁的移動(dòng)和磁疇的旋轉。磁疇的旋轉發(fā)生在磁場(chǎng)接近飽和的階段,產(chǎn)生更大的振動(dòng)。
    為了減小渦流損耗,鐵芯一般由硅鋼片疊積而成,疊成的鐵芯用夾緊件固定。心柱和鐵扼疊片的連接一般采用多斜接縫的形式,以減輕諸如單斜接縫帶來(lái)的額外噪聲。這種疊積式的機械結構對鐵芯振動(dòng)會(huì )產(chǎn)生比較大的影響,以多斜接縫結構為例分析鐵芯振動(dòng)的情況。硅鋼片間存在3種電磁力:
1)由于層內的磁通造成的層間排斥力;
2)接縫處硅鋼片尾部層內或心柱與鐵扼間的電磁吸引力;
3)接縫處硅鋼片尾部層間吸引力。
    其中2)和3)分別由層內磁通在磁通飽和情況下穿過(guò)層內空氣間隙和硅鋼片尾部的法向磁通(見(jiàn)圖1)造成的。法向磁通會(huì )造成該位置的磁致伸縮增大。此外,硅鋼片微小的不規則性以及硅鋼片之間的摩擦都會(huì )影響鐵芯的振動(dòng)特性。在磁場(chǎng)接近飽和的情況下,接縫處的磁場(chǎng)分布復雜(接縫處空氣間隙中的磁通只有在較強磁場(chǎng)下產(chǎn)生),產(chǎn)生各種復雜的電磁力。圖1表示了接縫處法相磁通Bz,空氣間隙磁通Bg以及硅鋼片的不規則性。上述這些因素造成了鐵芯振動(dòng)的增加和振動(dòng)的復雜性。
電力變壓器鐵芯松動(dòng)故障監測方法原理
    鐵芯壓緊力變化對鐵芯振動(dòng)產(chǎn)生的影響主要表現在兩個(gè)方面。一是壓緊力對磁滯回線(xiàn)的影響,其主要原因是壓緊力對磁疇壁釘扎的影響。鐵芯壓緊的方式對于硅鋼片產(chǎn)生的應力屬于拉應力(考慮鐵芯的主要振動(dòng)方向),試驗結果表明,拉應力減小導致M-H曲線(xiàn)的斜率和剩磁都有所減小,但這個(gè)影響較小,可以忽略。二是機械結構特性的變化對鐵芯振動(dòng)的影響。壓緊力變小導致鐵芯層間間隙增大,振動(dòng)阻尼降低,磁場(chǎng)分布更加復雜,產(chǎn)生的電磁力容易激發(fā)硅鋼片的固有振動(dòng)模態(tài),使得硅鋼片間的碰摩加劇,鐵芯振動(dòng)的沖擊特性增強。
 

 

 

 




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