技术领域
[0001] 本发明属于电力设备测试技术领域，更具体地，涉及一种复杂耦合工况下取向硅钢磁性能测量方法及系统。
相关背景技术
[0002] 取向硅钢通常是指硅含量约为3％的铁硅合金，是一种常见的铁磁材料，具有优异的磁性能，主要用于制备变压器、电抗器等铁心。目前，取向硅钢磁性能的测量都是在室温条件下进行，而在变压器挂网运行过程中受实际运行工况及外界天气温度等因素的影响，导致变压器的温度远超过室温，最高可达100℃以上，此时变压器温度的变化对取向硅钢磁性能也产生影响。
[0003] 另外，变压器在设计、制造与运行过程中，取向硅钢会同时受到复杂的外界因素影响，取向硅钢材料供应商提供的电磁性能数据没有考虑复杂运行状态下的温度对材料磁特性的影响，这种忽略会直接影响到对电磁设备的性能分析、优化设计、损耗计算带来难以接受的误差。
具体实施方式
[0026] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
[0027] 本发明提供了一种复杂耦合工况下取向硅钢材料磁性能测量方法，主要包括装样、加热、保温、测量等步骤。测量时先将30×300mm取向硅钢材料样品按照顺序堆叠放入耐高温爱泼斯坦方圈中，然后将高温置入加热箱中，并根据所需的温度进行加热，到达设定的温度后需进行保温处理，最后利用磁性能测量装置进行复杂耦合工况下的取向硅钢磁性能测量。本发明提供的方法可实现取向硅钢材料样品在复杂耦合工况下的磁性能测量，也可用于模拟变压器、电抗器等装备在实际运行过程中铁心材料的磁性能变化。值得注意的是，本发明中的复杂耦合工况至少包括热环境、磁环境的复杂耦合工况。
[0028] 更具体地，如图1所示，本发明的实施例1提供了一种复杂耦合工况下取向硅钢材料磁性能测量方法，包括如下步骤：
[0029] 装样：将设定长宽尺寸的取向硅钢材料样品按照顺序堆叠放入耐高温爱泼斯坦方圈中。
[0030] 在优选但非限制性的实施方式中，装样步骤具体包括：
[0031] 将取向硅钢材料样品加工为设定长宽的尺寸，优选但不限于，30×300mm。
[0032] 测量单片样品厚度，并与厚度阈值进行比较，将取向硅钢材料样品划分为不同的类别。
[0033] 进一步优选地，厚度阈值为0.10mm和0.18mm，取向硅钢材料样品厚度包括≤0.10mm、≥0.18mm两类。
[0034] 取4N片取向硅钢材料样品进行堆叠，并放入耐高温爱泼斯坦方圈中，其中N为不小于6的正整数。
[0035] 值得注意的是，4N片取向硅钢材料样品和单片取向硅钢材料样品的厚度可以任意组合，均落入本发明的核心构思范围之内。
[0036] 加热：将装好取向硅钢材料样品的耐高温爱泼斯坦方圈置入加热箱中，并设定所需的加热温度。
[0037] 在优选但非限制性的实施方式中，加热步骤具体包括：
[0038] 所述加热步骤中，可根据所需温度设置加热温度，温度范围控制在≤200℃范围内。
[0039] 进一步地，在≤200℃范围内设置多组不同的温度进行横向对比性能测量，优选但不限于从低到高的三组。
[0040] 保温：根据取向硅钢材料样品的厚度及设定的加热温度，设计保温时间。
[0041] 优选地，所述保温步骤中，对于厚度≤0.10mm的取向硅钢材料样品复杂耦合工况下磁性能测量，设置0‑90min保温时间。对于厚度≥0.18mm的取向硅钢材料样品复杂耦合工况下磁性能测量，设置0‑120min保温时间。
[0042] 测量：打开磁性能测量装置，设置所需频率、波形等参数进行取向硅钢复杂工况磁性能测量。
[0043] 在优选但非限制性的实施方式中，测量步骤具体包括：
[0044] 测量步骤中，设置的波形包括但不限于，方波或正弦波。
[0045] 方波或正弦波的频率例如但不限于工频或工频的整数倍，即50Hz及其整数倍。
[0046] 基于工作点设置磁密，优选但不限于1.5T‑1.7T。
[0047] 在不同的保温时间节点，测量硅钢片的损耗数据，直至损耗数据保持稳定，获得该公开况下最终损耗数据。
[0048] 本发明的实施例2提供了一种复杂耦合工况下取向硅钢材料磁性能测量系统，用于执行本发明的实施例1提供了一种复杂耦合工况下取向硅钢材料磁性能测量方法，包括：
[0049] 爱泼斯坦方圈，用于容纳待测试取向硅钢材料样品。
[0050] 可控加热箱，用于容纳爱泼斯坦方圈，并可调节加热温度。
[0051] 磁性能测量装置，用于生成特定测试波形，进行取向硅钢复杂工况磁性能测量。
[0052] 值得注意的是，为解决现有技术仅针对0.27mm厚度取向硅钢，无法确定是否满足其他厚度取向硅钢材料样品，另外保温时间长，设计的波形、频率单一的不足，作为本发明突出的实质性特点之一，本发明可针对多种厚度规格的取向硅钢材料样品，按照不同厚度规格的取向硅钢材料样品及保温温度，对保温时间进行设定，可实现不同温度‑波形‑频率等多种耦合因素条件下的磁性能测量；满足多种厚度规格的取向硅钢材料样品在温度‑波形‑频率等耦合工况磁性能测量，本发明的适用性更广，可更加真实的反应出实际服役工况条件下的取向硅钢片性能。可对任一厚度取向硅钢材料样品、不同温度、不同波形、不同频率等复杂耦合工况条件下的取向硅钢进行磁性能测量。
[0053] 更进一步地，针对现有技术测量范围窄，无法满足极端温度环境条件下的复杂工况磁性能测量的缺陷，本发明测试温度更高，最高可达200℃，更能反应出极端环境条件下的取向硅钢磁性能变化规律；对多种厚度取向硅钢材料样品进行不同温度条件下的磁性能测量，本发明的适用性更广，测试方法简单，复杂耦合工况下的磁性能更接近实际运行工况下的性能。
[0054] 为了更加清楚地介绍本发明突出的实质性特点和为现有技术带来的显著进步，以下给出几个应用本发明的具体实例。
[0055] 在本发明的应用实例1提供了一种复杂耦合工况下取向硅钢磁性能测量方法，包括以下步骤：
[0056] 1)装样：选取24片0.18mm厚度取向硅钢材料样品按照顺序堆叠放入高温爱泼斯坦方圈中；
[0057] 2)加热：分别设定加热温度50℃、100℃、200℃三种不同温度；
[0058] 3)保温：设置0‑120min不同的保温时间；
[0059] 4)测量：打开磁性能测量装置，设置波形为正弦、频率为50Hz、磁密为1.7T，进行取向硅钢复杂耦合工况磁性能测量。
[0060] 最终获得温度50℃/100℃/200℃‑频率50Hz‑正弦波形‑磁密1.7T复杂耦合条件下的损耗分别为0.678W/kg、0.665W/kg、0.645W/kg。如下表所示。
[0061] 表1 24片0.18mm厚度取向硅钢材料样品性能测试结果
[0062]
[0063] 在本发明的应用实例2提供了一种复杂耦合工况下取向硅钢磁性能测量方法，包括以下步骤：
[0064] 1)装样：选取32片0.23mm厚度取向硅钢按照顺序堆叠放入高温爱泼斯坦方圈中；
[0065] 2)加热：分别设定加热温度60℃、90℃、180℃三种不同温度；
[0066] 3)保温：设置30‑120min不同的保温时间；
[0067] 4)测量：打开磁性能测量装置，设置波形为正弦、频率为50Hz、磁密为1.7T，进行取向硅钢复杂耦合工况磁性能测量。
[0068] 最终获得温度60℃/90℃/180℃‑频率50Hz‑正弦波形‑磁密1.7T复杂耦合条件下的损耗分别为0.823W/kg、0.806W/kg、0.789W/kg。如下表所示。
[0069] 表2 32片0.23mm厚度取向硅钢材料样品性能测试结果
[0070]
[0071] 在本发明的应用实例3提供了一种复杂耦合工况下取向硅钢磁性能测量方法，包括以下步骤：
[0072] 1)装样：选取36片0.10mm厚度取向硅钢材料样品按照顺序堆叠放入高温爱泼斯坦方圈中；
[0073] 2)加热：分别设定加热温度55℃、110℃、170℃三种温度；
[0074] 3)保温：设置0‑90min不同的保温时间；
[0075] 4)测量：打开磁性能测量装置，设置波形为方波、频率为400Hz、磁密为1.5T，进行取向硅钢复杂耦合工况磁性能测量。
[0076] 最终获得温度55℃/110℃/170℃‑频率400Hz‑方波波形‑磁密1.5T复杂耦合条件下的损耗分别为10.73W/kg、10.49W/kg、10.27W/kg。如下表所示。
[0077] 表3 36片0.10mm厚度取向硅钢材料样品性能测试结果
[0078]
[0079] 在本发明的应用实例4提供了一种复杂耦合工况下取向硅钢磁性能测量方法，包括以下步骤：
[0080] 1)装样：选取48片0.05mm厚度取向硅钢材料样品按照顺序堆叠放入高温爱泼斯坦方圈中；
[0081] 2)加热：分别设定加热温度65℃、120℃、190℃三种温度；
[0082] 3)保温：设置0‑90min不同的保温时间；
[0083] 4)测量：打开磁性能测量装置，设置波形为方波、频率为400Hz、磁密为1.5T，进行取向硅钢复杂耦合工况磁性能测量。
[0084] 最终获得温度65℃/120℃/190℃‑频率400Hz‑方波波形‑磁密1.5T复杂耦合条件下的损耗分别为12.90W/kg、12.84W/kg、12.69W/kg。如下表所示。
[0085] 表4 48片0.05mm厚度取向硅钢材料样品性能测试结果
[0086]
[0087] 本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
[0088] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
