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变压器铁芯退磁原理分析

作者:威博特铁芯   发布时间:2018-08-30 13:39      浏览次数:
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    退磁处理最重要的两个条件:磁极交迭和磁场强度递减。若使铁磁性材料退磁必须打乱其磁畴排列的一致性,使其磁畴的排列杂乱无章对外不显磁性。
    (1)磁极交迭的方法。测量电流采用交流电;交替改变直流电方向,转变磁场中试件的方向。
    (2)磁场强度递减的方式。试件渐离磁场或磁场渐离试件,由电源控制电流衰减或分段步降。退磁是将工件置于交变磁场中,产生磁滞回线,当交变磁场的幅值逐渐递减时,磁滞回线的轨迹也越来越小,当磁场强度降为零时,使工件中残留的剩磁 Br 接近于零。退磁时电流与磁场的方向和大小的变化必须“换向衰减同时进行”。具体退磁方法如下。

    加热工件退磁 通过加热提高工件温度至居里点以上,是最有效的退磁方法,但这种方法不经济,也不实用。

    交流退磁
    (1)交流电退磁通过法。对于中小型工件的批量退磁,可把工件放在装有轨道和拖板的退磁机上退磁。
    (2)衰减法。由于交流电的方向不断的变换,故可用自动衰减退磁器或调压器逐渐降低电流为零进行退磁。

    直流电退磁
    经直流电磁化的工件用直流电退磁,可采用直流换向衰减或超低频电流自动退磁。
    (1)直流换向衰减退磁——通过不断改变直流电的方向,同时使通过工件的电流递减到零进行退磁。电流衰减的次数应尽可能多,每次衰减的电流幅度应尽可能小,如果衰减的幅度太大,则达不到退磁目的。
    (2)超低频电流自动退磁——超低频通常指频率为 0.5~10Hz,可用于对电磁化的小型工件进行退磁。

退磁实验
    本文根据仿真分析得到的剩磁,综合以上退磁方法并结合电力变压器封闭磁路的特性,确定通过直流退磁法进行剩磁的削弱。
    首先进行了直流换向衰减退磁实验,实验原理如图 9 所示。根据已知剩磁确定首次加载直流的大小与方向,再减小直流幅值并反向激励,加载一定时间以后再次反向,通过不断改变直流电的方向,同时使加载在工件两端的电流递减到零进行退磁。
直流换向衰减退磁原理图    
    通过搭建去磁电路,手动控制直流换向电流,直流换向衰减退磁方法可以基本达到去磁的目的,但是手动去磁误差大,难于精确控制。
    为此进一步加载正负幅值方波电压源进行去磁。这种方法类似于交流去磁法,但是方波信号并非缩减幅值,而是升高频率,结果是铁芯中的磁通随着每个循环降低直到达到零磁通。去磁原理如图10 所示。
方波升频电流退磁原理
    方波直流去磁的优点在于相对于交流去磁,它仅需较少的电能,电压等级低因而安全系数高。去磁过程利用可编程电源进行控制,并不需要操作者手动操作。这个方法的缺点是它需要一定的去磁时间,尤其是在大型电力变压器的去磁过程,当电压等级很高时,大约需要几分钟的去磁时间。
    图 11 对比了实验中环形电力变压器铁
存在剩磁与削弱剩磁后示波器测量的电流波形。
   示波器测量的电流波形
 结论
    本文提出一种测量剩磁、削弱剩磁的方法。从剩磁产生的原理出发,在
绕组中加载小信号直流激励,对已知电力变压器进行电磁暂态仿真分析,并基于仿真分析结果建立剩磁与电流的关系式。搭建环形变压器铁的实验检测电路。分析示波器中读取的暂态测量电流信号并将结果代入建立的剩磁-电流关系式中,通过剩余磁通的测量值与计算值的比较,测量结果同预设剩磁的相对误差在 7%以内,说明该剩磁检测方法具有较高的精度。
    研究已有的去磁方法,根据测量分析得到的剩磁,选取直流法削弱剩磁。通过消磁前后的测量电流波形对比,证明能够更有效地削弱剩磁。本方法通过监测暂态合闸时刻铁
电流的大小,可有效地检测铁剩磁的实时情况,消除剩磁影响,避免正常加载运行时铁进入深度饱和状态,从根本上减少励磁涌流对电力变压器的影响。