本發(fā)明屬于變壓器鐵心生產(chǎn)制造領域，具體涉及一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法。

背景技術：

1、變壓器是根據(jù)電磁感應原理制造的電能傳輸設備，鐵心作為變壓器的核心部件被譽為“變壓器的心臟”，而取向硅鋼則是鐵心的構成材料。耐熱性取向硅鋼是立體卷鐵心的主要用材。

2、變壓器的空載性能是變壓器最重要的性能之一，傳統(tǒng)的變壓器空載損耗計算中，將上述工序中的影響統(tǒng)統(tǒng)歸為一個系數(shù)k，反應為鐵心結構或加工因素引起的硅鋼片單位損耗的變化，稱為鐵心工藝系數(shù)，具體公式如下:

3、p0＝k×gtx×ptx(w)

4、p0：變壓器空載損耗(w)

5、k：鐵心工藝系數(shù)

6、ptx：單位鐵損(w/kg)

7、gtx：鐵心重量(kg)

8、在實際操作應用中，上述中的k通常根據(jù)經(jīng)驗確定，為一定值。而硅鋼生產(chǎn)過程中的情況并不總是一成不變的，具體指向立體卷鐵心變壓器鐵心的制作工序中，會存在多工序中的影響因素，使得鐵心工藝系數(shù)實際上是存在波動性。如何根據(jù)實際工序的實際情況建立對鐵心工藝系數(shù)的表征，使得鐵損的計算更為準確，為變壓器廠家對后續(xù)電機實際運行時鐵損的分析及各實際相關的分析提供更準確的依據(jù)；使得相應分析更準確與能夠指向真實問題，成為需要進一步解決的問題。

9、申請?zhí)枮椋篶n201610968298.4的發(fā)明申請，公開了“一種變壓器鐵心工藝系數(shù)的控制模型”，所述變壓器鐵心生產(chǎn)工藝系數(shù)k按照各個工序分解為5個子系數(shù)：疊裝影響子系數(shù)k1，縱剪影響子系數(shù)k2，橫剪影響子系數(shù)k3，鐵心結構影響子系數(shù)k4及毛刺影響子系數(shù)k5；所述鐵心工藝系數(shù)k的控制模型如下：k＝(1+k5)×(1+k1+k2+k3+k4)；所述鐵心采用取向硅鋼。

10、申請?zhí)枮椋篶n201610231782.9的發(fā)明申請，公開了“一種基于粒子群優(yōu)化的變壓器鐵心截面設計方法”，首先根據(jù)變壓器鐵心直徑與鐵心級數(shù)對應關系確定鐵心級數(shù)，為接下來優(yōu)化每級疊厚度進行預處理，然后應用粒子群優(yōu)化算法對各級疊厚度進行優(yōu)化求解，進而得到最終的優(yōu)化設計方案。

11、申請?zhí)枮椋篶n202110589061.6的發(fā)明申請，公開了“一種直流換流閥飽和電抗器用超薄硅鋼鐵心質量的評估方法”，包括以下步驟：s1、外觀評價；s2、疊裝系數(shù)評價；s3、磁性能評價；s4、噪聲評價；s5、耐受環(huán)境溫度變化評價和s6、長期運行性能評價，本發(fā)明考慮了直流換流閥飽和電抗器對超薄硅鋼鐵心外觀、疊裝系數(shù)、磁性能、噪聲及長期運行等特性要求，實現(xiàn)了超薄硅鋼鐵心外形外觀的性能評估、鐵心基本參數(shù)評估、電磁性能評估、耐受環(huán)境溫度變化評估及長期電熱運行特性評估，為直流換流閥飽和電抗器用超薄硅鋼鐵心可靠運行提供了保障。

12、申請?zhí)枮椋篶n201410038029.9的發(fā)明申請，公開了“一種利用噪聲對定子鐵心進行質量判別的方法”，用以檢驗定子鐵心裝配質量，查找是否存在鐵心壓緊不實、松動、局部空腔等問題。在定子鐵心磁化試驗時，進行噪聲聲壓級、1/3倍頻程頻譜、局部高點噪聲測試；對噪聲聲壓級取算術平均值，并計算冷態(tài)下與熱態(tài)下的差值；冷態(tài)下與熱態(tài)下噪聲1/3倍頻程繪制在同一個頻譜圖上，并比較頻譜的差異；局部噪聲相互間進行差值對比，確定最大局部噪聲值；以定子鐵心冷態(tài)下和熱態(tài)下的噪聲聲壓級差值不大于5db、冷態(tài)下和熱態(tài)下的噪聲1/3倍頻程頻譜圖無異常差別、最大局部噪聲級差值不大于3db，作為噪聲對定子鐵心質量判別的依據(jù)。

13、然而，所述申請專利未就后續(xù)電機實際運行時鐵損的分析及各實際相關的分析提供更準確的依據(jù)；使得相應分析不夠準確，難以解決實際問題。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決以上問題，本發(fā)明提供了一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其技術方案具體如下：

2、一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

3、基于鐵心填充系數(shù)對鐵損的影響及各生產(chǎn)工序中的應力對鐵損的影響兩方面，建立對鐵心工藝系數(shù)的量化表征，

4、所述的鐵心填充系數(shù)為以鐵心級數(shù)及鐵心柱等效片寬為輸入數(shù)據(jù)而確定，各生產(chǎn)工序中應力對鐵損的影響因素包括：

5、開料工序中的剪切應力對鐵損的影響，及

6、退火工序中的應力去除對鐵損的影響，

7、基于各生產(chǎn)工序中的應力對鐵損的影響由各應力條件下的鐵損測試曲線擬合確定。

8、根據(jù)本發(fā)明所述一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

9、以鐵心截面積最大及生產(chǎn)效率最大為目標進行參數(shù)尋優(yōu)。

10、根據(jù)本發(fā)明所述的一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

11、鐵心工藝系數(shù)根據(jù)下式確定：

12、k＝1+(k1+k2+k3-k4)100，其中，

13、k：鐵心工藝系數(shù)；

14、k1：基于鐵心填充系數(shù)對鐵損的影響參數(shù)(％)；

15、k2：基于開料工序中的剪切應力對鐵損的影響參數(shù)(％)；

16、k3：基于卷繞工序中的拉應力對鐵損的影響參數(shù)(％)；

17、k4：基于退火工序中的應力去除對鐵損的影響參數(shù)(％)。

18、根據(jù)本發(fā)明所述的一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

19、鐵心填充系數(shù)對鐵損的影響具體如下：

20、k1＝(1.4n2-44n+1650)/100-2.8ln(d)，

21、其中，

22、k1：基于鐵心填充系數(shù)對鐵損的影響參數(shù)(％)；

23、n：鐵心級數(shù)；

24、d：鐵心柱等效片寬，單位：mm。

25、其中，n：2～16；d:30～300mm。

26、根據(jù)本發(fā)明所述的一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

27、n＝5～10，d＝50～200mm。

28、根據(jù)本發(fā)明所述的一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

29、基于不同的片厚、開料(片)與軋向間不同的偏離角度，進行鐵損測試的曲線擬合，確定出基于開料工序中的剪切應力對鐵損的影響參數(shù)；

30、即，將取向硅鋼樣片沿與軋向偏離不同角度進行剪切，然后取樣片進行損耗測試，找出不同厚度材料在不同剪切角度情況下與損耗的關系。

31、根據(jù)本發(fā)明所述的一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

32、基于開料工序中的剪切應力對鐵損的影響參數(shù)根據(jù)下式確定：

33、k2＝15-50×h+0.5×a，

34、其中，

35、k2：基于開料工序中的剪切應力對鐵損的影響參數(shù)(％)；

36、h：鐵心片厚，單位：mm；

37、a：曲線開料角度，單位：°。

38、其中，h：0.18～0.3mm；a<5°。

39、根據(jù)本發(fā)明，h根據(jù)用戶選用材料而決定了厚度，a的曲線開料角度以小為佳。

40、根據(jù)本發(fā)明所述的一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

41、基于退火工序的保溫段進行鐵損測試的曲線擬合，確定出基于退火工序中的應力去除對鐵損的影響參數(shù)。

42、根據(jù)本發(fā)明所述的一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

43、其中，k3范圍：0～50(％)。

44、根據(jù)本發(fā)明所述的一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

45、在大容量、產(chǎn)品繞制半徑大的情況下，取值范圍為5％～20％；

46、在，小容量產(chǎn)品繞制半徑小的情況下，取值范圍為20％～50％。

47、k3的取值原則主要根據(jù)鐵心卷繞過程的工藝參數(shù)決定，主要和產(chǎn)品卷繞半徑及拉力相關。

48、根據(jù)本發(fā)明所述的一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

49、基于退火工序中的應力去除對鐵損的影響參數(shù)根據(jù)下式確定：

50、k4＝(t×t)/(4000×k3)

51、k4：基于退火工序中的應力去除對鐵損的影響參數(shù)(％)；

52、t：退火溫度，單位：℃；

53、t：最高溫度退火時間，單位：h；

54、k3：0～50(％)。

55、其中，t＝780～830；t＝1.5-2。

56、根據(jù)本發(fā)明所述的一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，其特征在于：

57、t＝800～820，t＝2。

58、根據(jù)本發(fā)明的一種立體卷鐵心工藝系數(shù)的確定方法，從鐵心填充系數(shù)對鐵損的影響及工序中產(chǎn)生的應力對鐵損的影響兩方面著手，建立對鐵損工藝系數(shù)的量化表征，一方面使得生產(chǎn)工序中各工序對鐵損的影響能夠得到真實有效的實時反映，另一方面為后續(xù)用戶端進行鐵損分析時提供工序段的真實可靠數(shù)據(jù)，方便了用戶端的準確分析，其中填充系數(shù)的確定是兼顧生產(chǎn)效率的確定，將降低成本考慮進了參數(shù)設置中，技術方案整體達到了提高產(chǎn)品性能，降低成本，精益生產(chǎn)的效果。