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硅钢片耐压理论分析

作者:威博特铁芯   发布时间:2018-08-08 15:58      浏览次数:
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1、准静态场
    根据激励源频率的不同,时变电磁场可分为高频电磁场和低频电磁场,对于低频电磁场,由于电磁场量随时间t变化缓慢,在工程计算中通常忽略二次源的影响忽略∂B/∂t或者∂D/∂t,从而将时变电磁场简化为电准静态场或者磁准静态场。变压器和电抗器铁芯中的涡流问题即属于典型的磁准静态场,忽略了位移电流的影响,而仅考虑传导电流,此时磁场和电场分别满足如下方程
式中:H为磁场强度,Jc为传导电流,B为磁感应强度,E为电场强度,D为电位移矢量,ρ为电荷体密度。涡流问题可通过求解上述矢量方程得到解决,为简化计算也可以引入位函数进行求解。

2、耐压公式推导
    高频下硅钢片中的涡流电流会出现严重的肌肤效应,大部分涡流电流沿着硅钢片的外表层流动,如图3a 所示。为便于分析,忽略电磁波的投入深度,即认为电流仅沿着硅钢片表面流动,从而将涡流体电流Je等效为线电流ie,见图3b,两叠片之间的电场如图3c所示。
    假设单片硅钢片的涡流电动势为u1,等效涡流电阻为Re,则涡流等效电路分析模型如图4a所示,该电路模型可进一步等效简化,如图4b所示,此时绝缘两侧承受的电压应力最为严酷。
    对于单片硅钢片,其截面上的感应电势可按下式计算
式(3)中,S为单片硅钢片的导磁截面积,Bn为磁通密度在S截面上的法向分量。
    设饱和电抗器线圈的励磁端电压为u2,根据电磁感应定律,u2应等于所有硅钢片产生的感应电势之和,即:
 
上式中,n为铁芯对数,N2为线圈匝数,N1为硅钢叠片数。联立(3)和(4)可知,单片硅钢片内感应电势u1与线圈端电压u2的关系为