CN113553743A - 一种变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法和装置，基于材料等效的思想，基于磁致伸缩特性能量等效的方法，以一种近似接缝区磁特性和磁致伸缩特性的材料来等效接缝处的结构进行计算求解。首先，对包含铁心接缝区结构的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得铁心模型的磁密分布。其次基于磁致伸缩特性能量等效的方法对铁心接缝区的模型材料进行等效，分别获得等效的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线；然后建立三维铁心模型，并以等效材料属性对接缝区进行定义，计算三维磁场。最后根据磁场计算结果，求解铁心各位置的磁致伸缩力，从而为变压器铁心的振动噪声计算提供了可靠的数据基础。

Description

一种变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法和装置

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法和装置。

背景技术

大型电力变压器的噪声主要是由于铁心振动产生的，铁心的振动是由于在交变磁场中硅钢片尺寸的变化，即磁致伸缩。随着硅钢片生产工艺的改进，硅钢片的磁致伸缩有了大幅降低，减小了变压器铁心的辐射噪声。进一步改善材料属性相对困难，因此通过改进铁心的叠片工艺以降低噪声成为了变压器制造商的重点研究方向。工程经验表明，不同的铁心接缝结构对于变压器铁心的噪声具有明显的影响，接缝级数的增多有助于降低噪声，但同时会导致制造困难。另外由于接缝处存在磁路方向的改变，磁场复杂，且材料具有各向异性，因此铁心接缝级数对噪声的量化影响难以准确计算。

在精确测量硅钢单片磁特性的基础上,首先通过磁路模型和数值计算模型对搭迭区的磁特性进行整体等效求解,得到了搭迭区的等效磁化曲线,然后将数值求解得到的磁化曲线应用到搭迭区局部振动的求解计算中,计算出搭迭区的局部振动,最后通过实验验证了将搭迭区进行磁等效后计算出的振动具有更高的精确度。

现有技术在对接缝区的等效，首先是将接缝区的磁导率设为不同的数值，对模型施加正弦电压源激励后参数化扫描求解不同磁导率下的电流，然后与接缝区计算模型中求解出的同一时刻下的电流进行比较从而确定出材料在不同磁通密度下的相对磁导率，最后根据算得的磁场强度和接缝区计算模型中的平均磁通密度算得接缝区的等效B-H曲线。这种方式对于接缝区的简化不能很好地体现实际的磁通分布，而且其模型处理对于仿真求解的收敛性也会有一定的影响。其确定的相对磁导率会存在偏差，同时对数值求解的准确性也会存在一定的误差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法和装置，以为变压器铁心的振动噪声计算提供了可靠的数据基础。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法，包括：

对包含铁心接缝区域的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得所述叠片铁心模型的磁密分布；

对铁心接缝区域进行材料等效，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线；

基于所述磁化特性曲线及磁致伸缩曲线对所述叠片铁心模型进行三维建模，以等效材料对所述铁心接缝区域进行定义，得到三维铁心模型；

采用瞬态非线性有限元分析方法计算所述三维铁心模型的三维磁场分布；

基于所述三维磁场分布建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解得到铁心各位置的磁致伸缩力。

可选的，上述变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法中，所述对包含铁心接缝区域的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得所述叠片铁心模型的磁密分布，包括：

建立包含铁心接缝区域的二维铁心叠片模型；

建立硅钢片材料磁化特性曲线，通过材料性能测试可获得硅钢片的磁化特性；

将所述硅钢片的磁化特性作为所述二维铁心叠片模型的磁化特性，基于预设的边界条件对所述二维铁心叠片模型进行求解，获得铁心的磁密分布。

可选的，上述变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法中，还包括：

以所述硅钢片的磁化特性及磁致伸缩特性作为耦合媒介，建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解得到铁心接缝区域的磁致伸缩力。

可选的，上述变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法中，所述对铁心接缝区域进行材料等效，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线，包括：

采用一种各向同性材料用以等效含有气隙的铁心接缝区域；

建立铁心接缝区域励磁特性等效方程，获取材料的等效磁化曲线；

基于所述铁心接缝区域的磁致伸缩力建立铁心接缝区域磁致伸缩能量等效方程，获取材料的等效磁致伸缩曲线。

可选的，上述变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法中，对所述叠片铁心模型进行三维建模，以等效材料对所述铁心接缝区域进行定义，得到三维铁心模型时，包括：

对所述叠片铁心模型进行三维建模，得到三维铁心模型，将建立好的三维铁心模型导入电磁场计算软件当中，对铁心的主轭、主柱、旁柱、旁轭分别赋予所对应的硅钢片材料，然后对铁心接缝区域的材料定义为所述等效磁化曲线和等效磁致伸缩曲线，进一步将结构边界条件定义为对称边界条件。采用瞬态非线性有限元分析方法，计算得到三维铁心模型的磁场分布。

一种变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置，包括：

二维仿真单元，用于对包含铁心接缝区域的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得所述叠片铁心模型的磁密分布；

材料等效单元，用于对铁心接缝区域进行材料等效，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线；

三维建模单元，用于基于所述磁化特性曲线及磁致伸缩曲线对所述叠片铁心模型进行三维建模，以等效材料对所述铁心接缝区域进行定义，得到三维铁心模型；

三维磁场分布计算单元，用于采用瞬态非线性有限元分析方法计算所述三维铁心模型的三维磁场分布；

磁致伸缩力计算单元，用于基于所述三维磁场分布建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解得到铁心各位置的磁致伸缩力。

可选的，上述变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置中，所述二维仿真单元在对包含铁心接缝区域的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得所述叠片铁心模型的磁密分布时，具体用于：

建立包含铁心接缝区域的二维铁心叠片模型；

建立硅钢片材料磁化特性曲线，通过材料性能测试可获得硅钢片的磁化特性；

将所述硅钢片的磁化特性作为所述二维铁心叠片模型的磁化特性，基于预设的边界条件对所述二维铁心叠片模型进行求解，获得铁心的磁密分布。

可选的，上述变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置中，所述二维仿真单元还用于：

以所述硅钢片的磁化特性及磁致伸缩特性作为耦合媒介，建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解得到铁心接缝区域的磁致伸缩力。

可选的，上述变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置中，所述材料等效单元，在对铁心接缝区域进行材料等效，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线时，具体用于：

采用一种各向同性材料用以等效含有气隙的铁心接缝区域；

建立铁心接缝区域励磁特性等效方程，获取材料的等效磁化曲线；

基于所述铁心接缝区域的磁致伸缩力建立铁心接缝区域磁致伸缩能量等效方程，获取材料的等效磁致伸缩曲线。

可选的，上述变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置中，所述三维建模单元在对所述叠片铁心模型进行三维建模，以等效材料对所述铁心接缝区域进行定义，得到三维铁心模型时，具体用于：

对所述叠片铁心模型进行三维建模，得到三维铁心模型，将建立好的三维铁心模型导入电磁场计算软件当中，对铁心的主轭、主柱、旁柱、旁轭分别赋予所对应的硅钢片材料，然后对铁心接缝区域的材料定义为所述等效磁化曲线和等效磁致伸缩曲线，进一步将结构边界条件定义为对称边界条件，采用瞬态非线性有限元分析方法，计算得到三维铁心模型的磁场分布。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案，基于材料等效的思想，基于磁致伸缩特性能量等效的方法，以一种近似接缝区磁特性和磁致伸缩特性的材料来等效接缝处的结构进行计算求解。首先，对包含铁心接缝区结构的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得铁心模型的磁密分布。其次基于磁致伸缩特性能量等效的方法对铁心接缝区的模型材料进行等效，分别获得等效的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线；然后建立三维铁心模型，并以等效材料属性对接缝区进行定义，计算三维磁场。最后根据磁场计算结果，求解铁心各位置的磁致伸缩力，从而为变压器铁心的振动噪声计算提供了可靠的数据基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的计算方法流程图；

图2为本发明的二维接缝几何模型；

图3为本发明的磁密分布图；

图4为本发明的硅钢片材料磁化曲线图；

图5为本发明的材料等效磁化曲线图；

图6为本发明的等效磁致伸缩曲线图；

图7为本发明的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请公开了一种变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法，参见图1，该方法包括：

步骤S101：对包含铁心接缝区域的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得所述叠片铁心模型的磁密分布；

本步骤中，具体可以包括：

(1)首先，建立包含铁心接缝区域的二维铁心叠片模型，以四级接缝为例，所构建的二维铁心叠片模型具体参见附图2所示；

(2)建立硅钢片材料磁化特性曲线，通过材料性能测试可获得硅钢片的磁化特性，即B-H曲线。具体所述B-H曲线参见图附图3所示；

其中，所述硅钢片材料磁化特性曲线，描述的是硅钢片材料的属性；

(3)将所述硅钢片的磁化特性作为所述二维铁心叠片模型的磁化特性，基于预设的边界条件对所述二维铁心叠片模型进行求解，获得铁心的磁密分布。

在本步骤中，将所述硅钢片的磁化特性作为输入条件，以预设的边界条件作为限制条件，基于所述预设的边界条件对所述二维铁心叠片模型进行求解，获得铁心的磁密分布。

其中，所述预设边界条件的设置方式具体为：硅钢片片间设置为低磁导率间隙边界，所谓的低磁导率指的是相对磁导率为1，厚度设置约为6％～8％的硅钢片厚度，铁心模型定义磁势边界，进而对所述二维铁心叠片模型进行求解，获取所述二维铁心叠片模型的铁心磁密分布，以四级接缝结果为例，所述四级接缝的铁心磁密分布具体参见附图4所示，其中，图4中，X轴指的是磁场强度，用H表示，Y轴指的是磁密，也叫磁感应强度，用B表示。

进一步的，为了方便步骤S102进行计算，本步骤中，还可以计算得到铁心接缝区域的磁致伸缩力；

其中，在计算铁心接缝区域的磁致伸缩力时，具体以所述硅钢片的磁化特性及磁致伸缩特性作为耦合媒介，建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解即可得到铁心接缝区域的磁致伸缩力；

具体的，在以硅钢片的磁化特性及磁致伸缩特性作为耦合媒介建立磁力耦合方程时，磁场与机械场的耦合关系可表述为式：

式中：σ为应力，d^H为应力状态变化对材料磁化特性的影响因子；d^σ为磁场状态变化对材料磁致伸缩应变的影响因子，B是磁密，ε是应力，μ0是真空磁导率，μr是相对磁导率，E是弹性模量，H是磁场强度。

步骤S102：对铁心接缝区域进行材料等效，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线；

在本步骤中，所谓的对铁心接缝区域进行材料等效，指的是对铁心接缝区域进行材料等效，以一种材料属性代替铁心接缝区域中多种材料的复杂结构，例如，可以采用硅钢片材料作为等效材料。在对所述铁心接缝区域进行材料等效后，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线；

具体的，获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线的具体过程包括：

(1)建立材料等效后的铁心接缝区域的励磁特性等效方程，获取材料的等效磁化曲线；

铁心接缝区域处由于存在磁路方向的变化，磁密会发生变化。在材料等效时可以采用一种各向同性材料用以等效含有气隙的铁心接缝区域，从而可以避免建模及求解的困难。当采用材料等效后，设所述铁心接缝区域中某一点磁感应强度为B，磁场强度为H，则结合有限元原理可以得到：

其中，B_TD和B_RD分别为铁心接缝区域轧制方向及横向的磁感应强度分量，μ_RD及μ_TD分别为铁心接缝区域轧制方向与横向的磁导率，Ω为分析平面面积，e指有限元分析中一个单元的分析结果，B^(e)指有限元分析中一个单元的磁密，Ω^(e)指有限元分析中一个单元的分析平面面积，

指有限元分析中一个单元的轧制方向磁感应强度分量，

指有限元分析中一个单元的横向磁感应强度分量。以等效材料为硅钢片为例，铁心接缝区域处硅钢片的磁化特性可由爱泼斯坦方圈实验测得，为非线性的。铁心接缝区域中气隙处的相对磁导率为1，故其磁化特性为斜率为定值的直线。最终即可获得材料的等效磁化曲线B-H曲线，具体参见附图5，其中，图5中，SSL代表二级接缝等效磁化曲线，MSL代表四级接缝等效磁化曲线，MSL6代表六级接缝等效磁化曲线，SiliconSteel代表硅钢片本身的磁化曲线。

(2)建立所述铁心接缝区域的磁致伸缩能量等效方程，获取材料的等效磁致伸缩曲线；

对磁致伸缩特性采用能量等效的方法，考虑磁致伸缩各向异性，接缝处磁致伸缩能量为：

E_ε＝+∫_Ω(Fε·u)dΩ

其中，E_ε指磁致伸缩能量，F_ε指磁致伸缩力，u指磁致伸缩位移，F_RD指磁致伸缩力横向分量，u_RD指磁致伸缩位移横向分量，F_TD指磁致伸缩力轧制方向分量，u_TD指磁致伸缩位移轧制方向分量，rRD指积分区域几何尺寸横向分量，rTD指积分区域几何尺寸轧制方向分量。通过对不同磁密下的磁场及机械场进行分析，可获得不同磁密B对应的等效磁致伸缩率ε_eqv，具体参见附图6，图6中的各条曲线分布代表二级接缝等效磁致伸缩曲线、四级接缝等效磁致伸缩曲线、六级接缝等效磁致伸缩曲线以及硅钢片本身磁致伸缩曲线。

步骤S103：对所述叠片铁心模型进行三维建模，以等效材料对所述铁心接缝区域进行定义，得到三维铁心模型；

在本步骤中，首先，对所述叠片铁心模型进行三维建模，将建立好的三维模型导入电磁场计算软件当中，对铁心的主轭、主柱、旁柱、旁轭分别赋予所对应的硅钢片材料，然后对铁心接缝区域的材料进行材料等效处理，获取等效材料的磁化特性曲线和磁致伸缩曲线，最终得到所述三维铁心模型。

步骤S104：采用瞬态非线性有限元分析方法计算所述三维铁心模型的三维磁场分布；

进一步将结构边界条件定义为对称边界条件。采用瞬态非线性有限元分析方法，基于边界条件对所述三维铁心模型的边界进行求解，最终得到三维铁心模型的磁场分布，其中求解过程中方程的求解选择牛顿拉格朗日迭代法。

步骤S105：基于所述三维磁场分布建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解得到铁心各位置的磁致伸缩力；

本申请实施例公开的技术方案，基于材料等效的思想，基于磁致伸缩特性能量等效的方法，以一种近似接缝区磁特性和磁致伸缩特性的材料来等效接缝处的结构进行计算求解。首先，对包含铁心接缝区结构的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得铁心模型的磁密分布。其次基于磁致伸缩特性能量等效的方法对铁心接缝区的模型材料进行等效，分别获得等效的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线；然后建立三维铁心模型，并以等效材料属性对接缝区进行定义，计算三维磁场。最后根据磁场计算结果，求解铁心各位置的磁致伸缩力，从而为变压器铁心的振动噪声计算提供了可靠的数据基础。

本实施例中对应于上述变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法，还公开了一种变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置，装置中的各个单元的具体工作内容，请参见上述方法实施例的内容。

下面对本发明实施例提供的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置进行描述，下文描述的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置与上文描述的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法可相互对应参照。

参见图7，本申请实施例公开的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置，可以包括：

二维仿真单元100，用于对包含铁心接缝区域的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得所述叠片铁心模型的磁密分布；

材料等效单元200，用于对铁心接缝区域进行材料等效，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线；

三维建模单元300，用于对所述叠片铁心模型进行三维建模，以等效材料对所述铁心接缝区域进行定义，得到三维铁心模型；

三维磁场分布计算单元400，用于采用瞬态非线性有限元分析方法计算所述三维铁心模型的三维磁场分布；

磁致伸缩力计算单元500，用于基于所述三维磁场分布建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解得到铁心各位置的磁致伸缩力。

其中，所述二维仿真单元在对包含铁心接缝区域的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得所述叠片铁心模型的磁密分布时，具体用于：

建立包含铁心接缝区域的二维铁心叠片模型；

建立硅钢片材料磁化特性曲线，通过材料性能测试可获得硅钢片的磁化特性；

将所述硅钢片的磁化特性作为所述二维铁心叠片模型的磁化特性，基于预设的边界条件对所述二维铁心叠片模型进行求解，获得铁心的磁密分布。

其中，所述二维仿真单元还用于：

以所述硅钢片的磁化特性及磁致伸缩特性作为耦合媒介，建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解得到铁心接缝区域的磁致伸缩力；

其中，所述材料等效单元，在对铁心接缝区域进行材料等效，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线时，具体用于：

采用一种各向同性材料用以等效含有气隙的铁心接缝区域；

建立铁心接缝区域励磁特性等效方程，获取材料的等效磁化曲线；

基于所述铁心接缝区域的磁致伸缩力建立铁心接缝区域磁致伸缩能量等效方程，获取材料的等效磁致伸缩曲线。

其中，所述三维建模单元在对所述叠片铁心模型进行三维建模，以等效材料对所述铁心接缝区域进行定义，得到三维铁心模型时，具体用于：

对所述叠片铁心模型进行三维建模，得到三维铁心模型，将建立好的三维铁心模型导入电磁场计算软件当中，对铁心的主轭、主柱、旁柱、旁轭分别赋予所对应的硅钢片材料，然后对铁心接缝区域的材料定义为所述等效磁化曲线和等效磁致伸缩曲线，进一步将结构边界条件定义为对称边界条件。采用瞬态非线性有限元分析方法，计算得到三维铁心模型的磁场分布。

为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法，其特征在于，包括：

对包含铁心接缝区域的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得所述叠片铁心模型的磁密分布；

对铁心接缝区域进行材料等效，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线；

基于所述磁化特性曲线及磁致伸缩曲线对所述叠片铁心模型进行三维建模，以等效材料对所述铁心接缝区域进行定义，得到三维铁心模型；

采用瞬态非线性有限元分析方法计算所述三维铁心模型的三维磁场分布；

基于所述三维磁场分布建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解得到铁心各位置的磁致伸缩力。

2.根据权利要求1所述的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法，其特征在于，所述对包含铁心接缝区域的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得所述叠片铁心模型的磁密分布，包括：

建立包含铁心接缝区域的二维铁心叠片模型；

建立硅钢片材料磁化特性曲线，通过材料性能测试可获得硅钢片的磁化特性；

将所述硅钢片的磁化特性作为所述二维铁心叠片模型的磁化特性，基于预设的边界条件对所述二维铁心叠片模型进行求解，获得铁心的磁密分布。

3.根据权利要求2所述的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法，其特征在于，还包括：

以所述硅钢片的磁化特性及磁致伸缩特性作为耦合媒介，建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解得到铁心接缝区域的磁致伸缩力。

4.根据权利要求1所述的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法，其特征在于，所述对铁心接缝区域进行材料等效，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线，包括：

采用一种各向同性材料用以等效含有气隙的铁心接缝区域；

建立铁心接缝区域励磁特性等效方程，获取材料的等效磁化曲线；

基于所述铁心接缝区域的磁致伸缩力建立铁心接缝区域磁致伸缩能量等效方程，获取材料的等效磁致伸缩曲线。

5.根据权利要求4所述的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算方法，其特征在于，对所述叠片铁心模型进行三维建模，以等效材料对所述铁心接缝区域进行定义，得到三维铁心模型时，包括：

对所述叠片铁心模型进行三维建模，得到三维铁心模型，将建立好的三维铁心模型导入电磁场计算软件当中，对铁心的主轭、主柱、旁柱、旁轭分别赋予所对应的硅钢片材料，然后对铁心接缝区域的材料定义为所述等效磁化曲线和等效磁致伸缩曲线，进一步将结构边界条件定义为对称边界条件，采用瞬态非线性有限元分析方法，计算得到三维铁心模型的磁场分布。

6.一种变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置，其特征在于，包括：

二维仿真单元，用于对包含铁心接缝区域的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得所述叠片铁心模型的磁密分布；

材料等效单元，用于对铁心接缝区域进行材料等效，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线；

三维建模单元，用于基于所述磁化特性曲线及磁致伸缩曲线对所述叠片铁心模型进行三维建模，以等效材料对所述铁心接缝区域进行定义，得到三维铁心模型；

三维磁场分布计算单元，用于采用瞬态非线性有限元分析方法计算所述三维铁心模型的三维磁场分布；

磁致伸缩力计算单元，用于基于所述三维磁场分布建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解得到铁心各位置的磁致伸缩力。

7.根据权利要求6所述的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置，其特征在于，所述二维仿真单元在对包含铁心接缝区域的叠片铁心模型进行二维磁场仿真，获得所述叠片铁心模型的磁密分布时，具体用于：

建立包含铁心接缝区域的二维铁心叠片模型；

建立硅钢片材料磁化特性曲线，通过材料性能测试可获得硅钢片的磁化特性；

将所述硅钢片的磁化特性作为所述二维铁心叠片模型的磁化特性，基于预设的边界条件对所述二维铁心叠片模型进行求解，获得铁心的磁密分布。

8.根据权利要求6所述的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置，其特征在于，所述二维仿真单元还用于：

以所述硅钢片的磁化特性及磁致伸缩特性作为耦合媒介，建立磁力耦合方程，对所述磁力耦合方程求解得到铁心接缝区域的磁致伸缩力。

9.根据权利要求6所述的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置，其特征在于，所述材料等效单元，在对铁心接缝区域进行材料等效，分别获得等效后的铁心接缝区域的磁化特性曲线及磁致伸缩曲线时，具体用于：

采用一种各向同性材料用以等效含有气隙的铁心接缝区域；

建立铁心接缝区域励磁特性等效方程，获取材料的等效磁化曲线；

基于所述铁心接缝区域的磁致伸缩力建立铁心接缝区域磁致伸缩能量等效方程，获取材料的等效磁致伸缩曲线。

10.根据权利要求9所述的变压器铁心接缝磁致伸缩特性等效计算装置，其特征在于，所述三维建模单元在对所述叠片铁心模型进行三维建模，以等效材料对所述铁心接缝区域进行定义，得到三维铁心模型时，具体用于：

对所述叠片铁心模型进行三维建模，得到三维铁心模型，将建立好的三维铁心模型导入电磁场计算软件当中，对铁心的主轭、主柱、旁柱、旁轭分别赋予所对应的硅钢片材料，然后对铁心接缝区域的材料定义为所述等效磁化曲线和等效磁致伸缩曲线，进一步将结构边界条件定义为对称边界条件，采用瞬态非线性有限元分析方法，计算得到三维铁心模型的磁场分布。

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