本發(fā)明涉及電力用鐵磁元件、互感器、電抗器進(jìn)行勵(lì)磁特性試驗(yàn)，特別適用于對測試電源容量有較高要求的大容量鐵磁元件的勵(lì)磁特性試驗(yàn)。

技術(shù)背景

鐵磁元件、互感器等鐵磁元件是電力系統(tǒng)中的重要元件，其性能的好壞直接影響著電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。鐵磁元件的勵(lì)磁特性試驗(yàn)是檢查其性能好壞的重要技術(shù)手段，通過對鐵磁元件空載損耗和空載電流的測試可以發(fā)現(xiàn)鐵磁元件是否存在硅鋼片間絕緣不良，鐵芯極間、片間局部短路燒損等制造缺陷。《GB1094.1-2013電力鐵磁元件第一部分：總則》，要求將鐵磁元件的空載損耗和短路損耗測量作為例行試驗(yàn)，《JB/T 501-2006電力鐵磁元件試驗(yàn)導(dǎo)則》中規(guī)定，進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)從試品各繞組中的一側(cè)繞組(一般為低壓繞組)供給額定頻率的額定電壓，其余繞組開路。

但是近年來，隨著輸變電容量的增大，鐵磁元件的電壓等級和容量也逐漸增大，這對試驗(yàn)電源的容量有了更高的要求。而大容量工頻正弦波電源制造困難，成本高昂又是現(xiàn)有的一個(gè)客觀條件，再加之現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)施加電壓過高，也造成了人身和設(shè)備的安全隱患。

因此，已有研究人員提出了采用低頻變頻電源測量鐵磁元件伏安特性的試驗(yàn)方法和補(bǔ)償計(jì)算算法，該方法的基本理論仍然是基于IEC60044-6的低頻電源試驗(yàn)法，雖然經(jīng)過該算法補(bǔ)償使得低頻下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加貼近工頻試驗(yàn)結(jié)果。但是，這種方法還存在一個(gè)問題：沒有考慮大容量變頻正弦波電源的制造難度，現(xiàn)有低頻變頻正弦波電源能輸出的低頻有限，這就大大限制了低頻法降低試驗(yàn)電源容量的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有的低頻正弦波試驗(yàn)方法的不足，本發(fā)明提出了一種基于低頻方波的鐵磁元件勵(lì)磁特性和空載損耗的試驗(yàn)和折算方法，該方法大大降低了試驗(yàn)對于電源的要求，使得試驗(yàn)可以更加方便、安全地進(jìn)行。這種方法適用于變壓器、電流互感器，電抗器這種具有鐵芯和線圈結(jié)構(gòu)的電力設(shè)備，且試驗(yàn)結(jié)果與工頻(50Hz)正弦波實(shí)測結(jié)果具有一致性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

1)建立鐵磁元件高壓側(cè)開路的等效電路模型該電路由渦流損耗等效電阻R_e，磁滯損耗等效電阻R_h并聯(lián)后再與激磁電感L_m并聯(lián)構(gòu)成主磁路的等效電路，之后再與直流電阻R_ct和漏感L_δ串聯(lián)，從而構(gòu)成整個(gè)等效電路模型。并且在實(shí)驗(yàn)開始前先利用銘牌資料計(jì)算出鐵磁元件低壓側(cè)的直流電阻R_ct和漏感L_δ。u(t)為試驗(yàn)側(cè)端電壓，e(t)是鐵磁元件感應(yīng)電動(dòng)勢,i_m(t)是流過主勵(lì)磁L_m支路的電流，i_e(t)是渦流等效電流，i_h(t)為磁滯損耗等效電流，i(t)是試驗(yàn)總勵(lì)磁電流，P_t是繞組鐵芯損耗。

2)利用低頻方波電源對試品進(jìn)行空載勵(lì)磁特性試驗(yàn)在保證各頻率方波磁通峰值相等的前提下，施加m個(gè)頻率f₁,f₂,...,f_m的低頻方波電壓至鐵芯飽和，用高速測量裝置分別記錄其電壓和電流數(shù)據(jù)其中i＝1,2,...,m，下標(biāo)r代表低頻方波的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，下標(biāo)s代表折算到低頻正弦波的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，下標(biāo)n代表折算到工頻正弦波的各項(xiàng)數(shù)據(jù)；

為了滿足施加的各頻率方波電壓產(chǎn)生相等的磁通峰值通過控制施加的方波勵(lì)磁電壓大小來實(shí)現(xiàn)；

3)分別計(jì)算施加這m個(gè)頻率方波時(shí)的勵(lì)磁電壓有效值U_r，勵(lì)磁電流有效值I_r，感應(yīng)電動(dòng)勢e_r(t)及其有效值E_r和鐵耗P_tr；由于對每個(gè)頻率的折算步驟是一樣的，所以公式表達(dá)簡明起見，對計(jì)算出的中間量不帶下標(biāo)i：

4)由式P_tr＝P_hr+P_er＝W_hrf+W_erf²，帶入m個(gè)頻率的鐵耗數(shù)據(jù)，計(jì)算出各個(gè)對應(yīng)的渦流損耗系數(shù)W_er和磁滯損耗系數(shù)W_hr的值：

P_tr＝P_hr+P_er＝W_hrf+W_erf² (6)

對于超定線性方程組(7)，利用最小二乘法原理可求解W_er和W_hr：

其中：

由于在第2步保證了m個(gè)頻率的方波勵(lì)磁電壓得到的相等，所以可以認(rèn)為該步驟計(jì)算得到的W_er和W_hr對于f₁,f₂,...,f_m均適用；

5)分別計(jì)算m個(gè)頻率對應(yīng)的渦流損耗電流i_er(t)和磁滯損耗電流i_hr(t)，并由此計(jì)算磁化電流i_mr(t)以及對應(yīng)的有效值I_er、I_hr和I_mr：

i_mr(t)＝i_r(t)-[i_er(t)+i_hr(t)] (13)

6)正弦波勵(lì)磁時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為而方波勵(lì)磁時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為所以折算到同頻率同正弦波勵(lì)磁時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為：

E_s＝1.11·E_r (15)

折算到同頻率同正弦波勵(lì)磁時(shí)的鐵耗為：

P_ts＝k_t·P_tr (16)

在保證相同的前提下，有式(16)成立，且當(dāng)以方波電壓勵(lì)磁時(shí)，對于冷軋鐵芯材料，k_t＝1.1039；對于熱軋鐵芯材料，k_t＝1.0599；

7)將渦流損耗等效電阻R_e和磁滯損耗等效電阻R_h的并聯(lián)視作1個(gè)鐵耗等效電阻R_m，由方波感應(yīng)電動(dòng)勢E_r和鐵耗P_tr可計(jì)算方波鐵耗等效電阻R_mr及折算到同頻率正弦波的鐵耗等效電阻R_ms：

8)由于鐵磁元件伏安特性曲線是體現(xiàn)鐵磁元件鐵芯性能好壞的固有屬性，它的曲線形狀不隨勵(lì)磁電壓波形的變化而變化，所以相同頻率的方波與正弦波激勵(lì)產(chǎn)生的伏安特性曲線部分重合；之所以說是部分重合，是因?yàn)榍笆霾襟E中為保證兩種波形產(chǎn)生的相等，所加電壓的有效值不同，也就導(dǎo)致了產(chǎn)生的勵(lì)磁電流有效值不同。兩種波形伏安特性曲線的部分重合，就為利用三次樣條插值求取折算到正弦波的勵(lì)磁電流提供了條件；

由第3步得到的方波激勵(lì)下的勵(lì)磁電壓有效值U_r和勵(lì)磁電流有效值I_r，作出低頻方波激勵(lì)的伏安特性曲線。代入折算到正弦波激勵(lì)的勵(lì)磁電壓U_s'，此處暫時(shí)忽略直流電阻R_ct上的壓降，即U_s'≈1.11U_r，利用三次樣條插值方法求出正弦波勵(lì)磁電流的折算值I_s'；由于伏安特性曲線的飽和段斜率很小，將勵(lì)磁電壓的折算值U_s'作為樣條插值的參數(shù)時(shí)會由于勵(lì)磁電壓折算值的微小誤差而引起勵(lì)磁電流折算值的較大誤差；因此，利用式(15)和插值結(jié)果I_s'，求出更為準(zhǔn)確的勵(lì)磁電壓折算值，之后再一次進(jìn)行樣條插值計(jì)算；該過程可進(jìn)行迭代計(jì)算，直至相鄰兩次求得的I_s'相差足夠小，則可得到同頻率正弦波的勵(lì)磁電流有效值I_s和勵(lì)磁電壓有效值U_s：

考慮到m個(gè)低頻方波電壓分別參與了折算，故得到m個(gè)U_si-I_si(i＝1,2,3...,m)關(guān)系曲線。至此，就完成了同頻率同下的低頻方波到低頻正弦波勵(lì)磁的伏安特性曲線的折算。

9)計(jì)算折算到正弦波的磁化電流I_ms，磁化電流I_ms是純無功性質(zhì)的電流，代表有功性質(zhì)的電流：

10)對于同頻率同的方波和正弦波，磁滯損耗P_h相等，即P_hs＝P_hr；但渦流損耗不相等，存在系數(shù)k_e的關(guān)系，即：P_es＝k_e·P_er，其中k_e隨也即磁路飽和狀態(tài)的變化而變化。由式(16)可得：

推導(dǎo)得：

11)根據(jù)式(10)，式(12)得到的方波渦流損耗電流I_er和磁滯損耗電流I_hr，計(jì)算折算到正弦波的渦流損耗電流I_es和磁滯損耗電流I_hs：

12)對于相同的勵(lì)磁電壓波形，在同磁通幅值的條件下，渦流損耗系數(shù)W_er和磁滯損耗系數(shù)W_hr對應(yīng)相等，磁滯損耗電流I_h與頻率無關(guān)，而渦流損耗電流I_e與頻率成正比。

因此由低頻正弦波折算到工頻正弦波的過程中，在保證同磁通幅值的條件時(shí)，磁化電流I_m和磁滯損耗電流I_h保持不變，而渦流損耗電流I_e直接按頻率之比折算：

I_hn＝I_hs (26)

I_mn＝I_ms (27)

13)折算到工頻正弦波的勵(lì)磁電流I_n和勵(lì)磁電壓U_n(f_n為額定頻率，一般為50Hz或60Hz)：

考慮到有m組低頻正弦波數(shù)據(jù)分別參與了折算，故得到m個(gè)U_ni-I_ni(i＝1,2,3...,m)關(guān)系曲線；

14)將m個(gè)U_n，I_n的值分別取平均，得到一組

則關(guān)系曲線就是最終折算到工頻正弦波勵(lì)磁的伏安特性曲線；至此，就完成了從低頻方波到工頻(f_n)正弦波勵(lì)磁的伏安特性曲線的折算過程；

15)計(jì)算m個(gè)低頻方波折算到工頻正弦波勵(lì)磁下的鐵耗值并取這m個(gè)鐵耗的平均值，得到

16)計(jì)算折算到工頻正弦波的鐵磁元件空載損耗于是得到關(guān)系曲線，即折算到工頻正弦波勵(lì)磁的空載損耗曲線:

本發(fā)明所述的第1步所述的施加m個(gè)頻率的低頻方波電壓至鐵芯飽和，考慮到整個(gè)算法的準(zhǔn)確度、計(jì)算的復(fù)雜程度以及現(xiàn)場試驗(yàn)的繁簡度，m取2～4為宜，不宜太大。

本發(fā)明所述的第8步利用了同頻率方波和正弦波勵(lì)磁電壓激勵(lì)下的鐵磁元件伏安特性曲線部分重合的特性，代入正弦波勵(lì)磁電壓的折算值，用樣條插值方法計(jì)算折算至正弦波的勵(lì)磁電流值，并由此算出更為準(zhǔn)確的勵(lì)磁電壓折算值，之后進(jìn)行再一次的樣條插值計(jì)算。對該過程迭代計(jì)算，直至相鄰兩次求得的I_s'相差足夠小，則可得到同頻率正弦波的勵(lì)磁電流有效值I_s和勵(lì)磁電壓有效值U_s。所述的折算至同頻率低頻正弦波勵(lì)磁的伏安特性曲線考慮了磁化電流I_m的補(bǔ)償。

本發(fā)明所述的第14、15步所述的將m個(gè)的折算到工頻正弦波的勵(lì)磁電壓，勵(lì)磁電流及鐵耗值求取平均值，得到了一個(gè)伏安特性曲線和一組鐵耗值，使其更加貼近工頻正弦波的實(shí)測數(shù)據(jù)，提高了算法的準(zhǔn)確度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn)：

1.基于低頻試驗(yàn)方法，可以成倍的縮小試驗(yàn)電源容量；

2.考慮到大容量變頻正弦波電源的制造難度和成本，本試驗(yàn)采用變頻方波電源，大大降低了試驗(yàn)成本，擴(kuò)寬了低頻法的應(yīng)用范圍；

3.利用m組低頻方波折算后的數(shù)據(jù)取其平均作為最后的結(jié)果，使折算后的伏安特性曲線和空載損耗曲線更加貼近工頻實(shí)測，提高了算法的準(zhǔn)確度，減小了現(xiàn)場試驗(yàn)過程中的各類誤差因素對最終結(jié)果的影響。

附圖說明

為了更加清楚地闡釋本發(fā)明所述的試驗(yàn)和計(jì)算方法，下面結(jié)合附圖進(jìn)行進(jìn)一步的描述，其中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種鐵磁元件高壓側(cè)開路的等效電路圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于低頻方波的鐵磁元件空載勵(lì)磁特性試驗(yàn)的優(yōu)選實(shí)施例原理圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于低頻方波的鐵磁元件勵(lì)磁特性和空載損耗的試驗(yàn)和計(jì)算方法示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的15Hz、20Hz方波勵(lì)磁電壓下測得的伏安特性曲線與同頻率正弦波伏安特性曲線的對比圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的采用本發(fā)明測得的伏安特性曲線和工頻實(shí)測的對比圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的采用本發(fā)明測得的空載損耗曲線和工頻實(shí)測的對比圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于低頻方波的鐵磁元件勵(lì)磁特性和空載損耗的試驗(yàn)和計(jì)算方法，為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清晰、完整地描述。

一種基于低頻方波的鐵磁元件勵(lì)磁特性和空載損耗的試驗(yàn)和計(jì)算方法，本發(fā)明特征是：

1)建立鐵磁元件高壓側(cè)開路的等效電路模型，如圖1所示，該電路由渦流損耗等效電阻R_e，磁滯損耗等效電阻R_h并聯(lián)后再與激磁電感L_m并聯(lián)構(gòu)成主磁路的等效電路，之后再與直流電阻R_ct和漏感L_δ串聯(lián)，從而構(gòu)成整個(gè)等效電路模型。并且在實(shí)驗(yàn)開始前先利用銘牌資料計(jì)算出鐵磁元件低壓側(cè)的直流電阻R_ct和漏感L_δ。u(t)為試驗(yàn)側(cè)端電壓，e(t)是鐵磁元件感應(yīng)電動(dòng)勢,i_m(t)是流過主勵(lì)磁L_m支路的電流，i_e(t)是渦流等效電流，i_h(t)為磁滯損耗等效電流，i(t)是試驗(yàn)總勵(lì)磁電流，P_t是繞組鐵芯損耗；

2)如圖2所示，利用低頻方波電源對試品進(jìn)行空載勵(lì)磁特性試驗(yàn)在保證各頻率方波磁通峰值相等的前提下，施加m個(gè)頻率f₁,f₂,...,f_m的低頻方波電壓至鐵芯飽和，用高速測量裝置分別記錄其電壓和電流數(shù)據(jù)其中i＝1,2,...,m，下標(biāo)r代表低頻方波的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，下標(biāo)s代表折算到低頻正弦波的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，下標(biāo)n代表折算到工頻正弦波的各項(xiàng)數(shù)據(jù)；

為了滿足施加的各頻率方波電壓產(chǎn)生相等的磁通峰值可以通過控制施加的方波勵(lì)磁電壓大小來實(shí)現(xiàn)；

3)分別計(jì)算施加這m個(gè)頻率方波時(shí)的勵(lì)磁電壓有效值U_r，勵(lì)磁電流有效值I_r，感應(yīng)電動(dòng)勢e_r(t)及其有效值E_r和鐵耗P_tr；由于對每個(gè)頻率的折算步驟是一樣的，所以公式表達(dá)簡明起見，對計(jì)算出的中間量不帶下標(biāo)i：

4)由式P_tr＝P_hr+P_er＝W_hrf+W_erf²，帶入m個(gè)頻率的鐵耗數(shù)據(jù)，可計(jì)算出各個(gè)對應(yīng)的渦流損耗系數(shù)W_er和磁滯損耗系數(shù)W_hr的值：

P_tr＝P_hr+P_er＝W_hrf+W_erf²(6)

對于超定線性方程組(7)，利用最小二乘法原理可求解W_er和W_hr：

其中：

由于在第2步保證了m個(gè)頻率的方波勵(lì)磁電壓得到的相等，所以可以認(rèn)為該步驟計(jì)算得到的W_er和W_hr對于f₁,f₂,...,f_m均適用；

5)分別計(jì)算m個(gè)頻率對應(yīng)的渦流損耗電流i_er(t)和磁滯損耗電流i_hr(t)，并由此計(jì)算磁化電流i_mr(t)以及對應(yīng)的有效值I_er、I_hr和I_mr：

i_mr(t)＝i_r(t)-[i_er(t)+i_hr(t)] (13)

6)正弦波勵(lì)磁時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為而方波勵(lì)磁時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為所以折算到同頻率同正弦波勵(lì)磁時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為：

E_s＝1.11·E_r (15)

折算到同頻率同正弦波勵(lì)磁時(shí)的鐵耗為：

P_ts＝k_t·P_tr (16)

在保證相同的前提下，有式(16)成立，且當(dāng)以方波電壓勵(lì)磁時(shí)，對于冷軋鐵芯材料，k_t＝1.1039；對于熱軋鐵芯材料，k_t＝1.0599；

7)將渦流損耗等效電阻R_e和磁滯損耗等效電阻R_h的并聯(lián)視作1個(gè)鐵耗等效電阻R_m，由方波感應(yīng)電動(dòng)勢E_r和鐵耗P_tr可計(jì)算方波鐵耗等效電阻R_mr及折算到同頻率正弦波的鐵耗等效電阻R_ms：

8)由于鐵磁元件伏安特性曲線是體現(xiàn)鐵磁元件鐵芯性能好壞的固有屬性，它的曲線形狀不隨勵(lì)磁電壓波形的變化而變化，所以相同頻率的方波與正弦波激勵(lì)產(chǎn)生的伏安特性曲線部分重合。之所以說是部分重合，是因?yàn)榍笆霾襟E中為保證兩種波形產(chǎn)生的相等，所加電壓的有效值不同，也就導(dǎo)致了產(chǎn)生的勵(lì)磁電流有效值不同。兩種波形伏安特性曲線的部分重合，就為利用三次樣條插值求取折算到正弦波的勵(lì)磁電流提供了條件。

由第3步得到的方波激勵(lì)下的勵(lì)磁電壓有效值U_r和勵(lì)磁電流有效值I_r，作出低頻方波激勵(lì)的伏安特性曲線，如圖4所示。代入折算到正弦波激勵(lì)的勵(lì)磁電壓U_s'，此處暫時(shí)忽略直流電阻R_ct上的壓降，即U_s'≈1.11U_r，利用三次樣條插值方法求出正弦波勵(lì)磁電流的折算值I_s'。由于伏安特性曲線的飽和段斜率很小，將勵(lì)磁電壓的折算值U_s'作為樣條插值的參數(shù)時(shí)會由于勵(lì)磁電壓折算值的微小誤差而引起勵(lì)磁電流折算值的較大誤差；因此，利用式(15)和插值結(jié)果I_s'，求出更為準(zhǔn)確的勵(lì)磁電壓折算值，之后再一次進(jìn)行樣條插值計(jì)算；該過程可進(jìn)行迭代計(jì)算，直至相鄰兩次求得的I_s'相差足夠小，則可得到同頻率正弦波的勵(lì)磁電流有效值I_s和勵(lì)磁電壓有效值U_s：

考慮到m個(gè)低頻方波電壓分別參與了折算，故得到m個(gè)U_si-I_si(i＝1,2,3...,m)關(guān)系曲線。至此，就完成了同頻率同下的低頻方波到低頻正弦波勵(lì)磁的伏安特性曲線的折算；

9)計(jì)算折算到正弦波的磁化電流I_ms，磁化電流I_ms是純無功性質(zhì)的電流，代表有功性質(zhì)的電流：

10)對于同頻率同的方波和正弦波，磁滯損耗P_h相等，即P_hs＝P_hr；但渦流損耗不相等，存在系數(shù)k_e的關(guān)系，即：P_es＝k_e·P_er，其中k_e隨也即磁路飽和狀態(tài)的變化而變化。由式(16)可得：

推導(dǎo)得：

11)根據(jù)式(10)，式(12)得到的方波渦流損耗電流I_er和磁滯損耗電流I_hr，計(jì)算折算到正弦波的渦流損耗電流I_es和磁滯損耗電流I_hs：

12)對于相同的勵(lì)磁電壓波形，在同磁通幅值的條件下，渦流損耗系數(shù)W_er和磁滯損耗系數(shù)W_hr對應(yīng)相等，磁滯損耗電流I_h與頻率無關(guān)，而渦流損耗電流I_e與頻率成正比。這是由于而E∝f，所以I_h與頻率無關(guān)，而I_e與頻率成正比；

因此由低頻正弦波折算到工頻正弦波的過程中，在保證同磁通幅值的條件時(shí)，磁化電流I_m和磁滯損耗電流I_h保持不變，而渦流損耗電流I_e直接按頻率之比折算：

I_hn＝I_hs (26)

I_mn＝I_ms (27)

13)折算到工頻正弦波的勵(lì)磁電流I_n和勵(lì)磁電壓U_n(f_n為額定頻率，一般為50Hz或60Hz)：

考慮到有m組低頻正弦波數(shù)據(jù)分別參與了折算，故得到m個(gè)U_ni-I_ni(i＝1,2,3...,m)關(guān)系曲線；

14)將m個(gè)U_n，I_n的值分別取平均，得到一組

則關(guān)系曲線就是最終折算到工頻正弦波勵(lì)磁的伏安特性曲線，如圖5所示。至此，就完成了從低頻方波到工頻(f_n)正弦波勵(lì)磁的伏安特性曲線的折算過程；

15)計(jì)算m個(gè)低頻方波折算到工頻正弦波勵(lì)磁下的鐵耗值并取這m個(gè)鐵耗的平均值，得到

16)計(jì)算折算到工頻正弦波的鐵磁元件空載損耗于是得到關(guān)系曲線，如圖6所示，即折算到工頻正弦波勵(lì)磁的空載損耗曲線:

本發(fā)明的測量和計(jì)算過程如下(參見圖3)：

其中步驟1：建立鐵磁元件高壓側(cè)開路的等效電路模型，如圖1所示，該電路由渦流損耗等效電阻R_e，磁滯損耗等效電阻R_h并聯(lián)后再與激磁電感L_m并聯(lián)構(gòu)成主磁路的等效電路，之后再與直流電阻R_ct和漏感L_δ串聯(lián)，從而構(gòu)成整個(gè)等效電路模型。并且在實(shí)驗(yàn)開始前先利用銘牌資料計(jì)算出鐵磁元件低壓側(cè)的直流電阻R_ct和漏感L_δ。按圖2所示實(shí)施例原理圖，利用低頻方波電源對試品進(jìn)行空載勵(lì)磁特性試驗(yàn)。在保證各頻率方波在鐵芯中產(chǎn)生的磁通峰值相等的前提下，施加m個(gè)頻率的低頻方波電壓至鐵芯飽和，用高速測量裝置分別記錄其電壓u_r(t)和電流數(shù)據(jù)i_r(t)；

其中步驟2：分別計(jì)算施加這m個(gè)頻率的方波電壓時(shí)的鐵耗根據(jù)鐵耗值和對應(yīng)的頻率，利用最小二乘法原理計(jì)算得到一組渦流損耗系數(shù)W_e和磁滯損耗系數(shù)W_h，進(jìn)而分別計(jì)算每個(gè)頻率方波的渦流損耗電流i_er(t)和磁滯損耗電流i_hr(t)，并計(jì)算磁化電流i_mr(t)；

其中步驟3：作出低頻方波激勵(lì)的伏安特性曲線，如圖4所示，利用三次樣條插值方法，計(jì)算出折算到正弦波的勵(lì)磁電流I_s'，由此計(jì)算出更為準(zhǔn)確的正弦波勵(lì)磁電壓折算值，之后進(jìn)行再一次插值計(jì)算，如此迭代，直至求出的相鄰兩次的勵(lì)磁電流折算值I_s'相差足夠小，就以該值作為折算到正弦波的勵(lì)磁電流I_s，并計(jì)算對應(yīng)的勵(lì)磁電壓U_s?？紤]到m個(gè)低頻方波電壓分別參與了折算，故得到m個(gè)U_si-I_si關(guān)系曲線。至此，就完成了同頻率同下的低頻方波到同頻率正弦波勵(lì)磁的伏安特性曲線的折算。

其中步驟4：根據(jù)同頻率同的方波和正弦波鐵耗和磁滯損耗的關(guān)系，可計(jì)算出從方波折算到正弦波的渦流損耗折算系數(shù)k_e，由此可計(jì)算折算到正弦波的渦流損耗電流I_es和磁滯損耗電流I_hs。

其中步驟5：由低頻正弦波折算到工頻正弦波的過程中，磁化電流I_m和磁滯損耗電流I_h保持不變，而渦流損耗電流I_e直接按頻率之比折算，進(jìn)而計(jì)算出折算到工頻正弦波的勵(lì)磁電流I_n和勵(lì)磁電壓U_n?？紤]到有m組低頻正弦波數(shù)據(jù)分別參與了折算，故得到m個(gè)U_ni-I_ni關(guān)系曲線。

其中步驟6：將m個(gè)U_n，I_n的值分別取平均，得到一組則關(guān)系曲線就是最終折算到工頻正弦波勵(lì)磁的伏安特性曲線，如圖5所示。至此，就完成了從低頻方波到工頻正弦波勵(lì)磁的伏安特性曲線的折算。

其中步驟:7：利用步驟4步得到的渦流損耗折算系數(shù)k_e，結(jié)合各頻率方波的鐵耗值，計(jì)算折算到工頻正弦波勵(lì)磁下的鐵耗值取這m個(gè)鐵耗的平均值為

其中步驟8：由得到關(guān)系曲線，如圖6所示，即折算到工頻正弦波勵(lì)磁的鐵磁元件空載損耗曲線。

以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。