非线性磁阻

具有磁滞的非线性磁阻。

模块类型: AcausalElectricPowerSystems.Passive.NonlinearReluctance

库中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Passive/Nonlinear Reluctance

资料描述

座 非线性磁阻 模拟带磁滞的非线性磁阻。该装置用于制造具有磁滞的电感器和变压器.

磁阻线性参数化方程

磁阻线性参数化方程有以下形式:

哪里

-磁感应;
-磁常数;
-相对磁导率;
-场强;
-组件中的磁动势（MDS）;
-模拟截面的有效长度;
-磁通量;
-模拟截面的有效截面积。

一个饱和点磁阻参数化方程

该参数化模拟具有两种状态的线性电阻。在不饱和状态下，材料具有给定的相对磁导率。在饱和状态下，相对渗透率为 .

具有单个饱和点的磁阻方程具有以下形式

如果

否则的话,

哪里

-饱和时的磁感应;
-饱和时的磁阻;
-相对磁导率没有饱和。

沿B-H曲线的磁阻参数化

要参数化磁阻，必须沿B-H曲线指定材料属性。

磁滞磁阻参数化方程

磁感应和磁电动势的方程有以下形式:

接下来，该块实现了之间的连接和根据Gills-Atterton方程。连接的方程和随着铁心磁化，它具有的形式:

哪里 -磁芯磁化。

磁化导致感应的增加，其量值取决于电流值和场强的历史。 . 要定义在任何给定时间，在块中使用Gills–Atterton方程。

下图显示了一个典型的关系图。和 .

在这种情况下，在初始时刻，磁化强度为零，因此图形从 . 随着场强的增加，图形趋向于增加的滞后曲线，并且随着变化率的变化 -减少。上升曲线和下降曲线之间的差异是由于依赖性从轨迹历史。在物理上，这种行为对应于这样一个事实，即磁芯中的磁偶极子与场强的增加对齐，但不会随着场强的降低而完全返回到它们的原始位置。

nonlinear reluctance 1

Gills-Atterton方程的出发点是将磁化效应分成两部分，其中一部分是有效场强的函数（），而另一个是依赖历史的不可逆转的部分:

变量它被称为无磁滞磁化，因为它没有磁滞。它由有效场强的电流值的以下函数描述 :

此函数使用极限值设置饱和曲线。和饱和点，由值确定 -无滞后曲线的形状系数。近似地，可以假设它描述了两个滞后曲线的平均值。这些值在块的接口中设置由还有点和 .

参数它是磁化的可逆性系数，决定了行为的哪一部分决定了哪一个是不可逆转的成员 . 在Gills-Atterton模型中，不可逆项由场强的偏导数确定:

为 , .

该方程与标准一阶微分方程的比较表明，随着场强的增加不可逆转的成员尝试跟踪可逆成员，但具有可变增益 . 增益因子导致滞后点，其中改变标志。形成不可逆特性的主要参数是，其被称为体积耦合系数。参数它被称为域间耦合系数，也用于确定在构建无滞后曲线中使用的有效场强。:

意义它影响磁滞回线的形状：随着值的增加，与B轴的交点向上移动。但是，应该指出的是，为了稳定，有必要使用一个成员这应该是积极的，当和负时 . 因此，并非所有值都是可接受，典型的最大值约为 1e-3.

求Gills-Atterton方程系数近似值的过程

方程系数的近似值可以使用以下过程确定:

指定参数值 H为零时的无磁滞B-H梯度 ( 由）和一个时期在无滞后的B-H曲线上。这些值是在块初始化期间从这些值确定的和 .
设置参数的值 可逆磁化系数，c ，从而在从一个点开始模拟时实现导数B-H的正确初始值 . 意义近似等于导数的这个初始值与 H为零时的无磁滞B-H梯度 . 意义应该还有更多 0 而且更少 1.
设置参数的值 体耦合系数，K ，约等于何时在一个增加的滞后曲线上。
从一个非常小的值开始并逐渐增加以调整值。越线时 . 典型值范围从 1e-4 以前 1e-3. 过大的值导致B-H曲线的导数趋于无穷大的事实，这与物理学相矛盾并导致程序执行中的错误。

为了获得与给定B-H曲线的良好匹配，您可能需要多次执行这些步骤。

变量

使用参数组 初始目标 在建模之前为块参数变量设置优先级和初始目标值。有关详细信息，请参阅使用目标值配置物理块.

港口

非定向

# N — 北航站楼
磁性;磁性

Details

单元北端对应的磁性端口。

程序使用名称

port_n

# S — 南码头
磁性;磁性

Details

单元的南端对应的磁性端口。

程序使用名称

port_s

参数

主选项卡

# 有效长度 — 模拟截面的有效长度
m | um | mm | cm | km | 输入 | ft | yd | mi | nmi

Details

磁芯的有效长度，即磁路的平均长度。

值必须是正的，而不是无限的。

计量单位	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
默认值	`0.032 m`
程序使用名称	`effective_gap`
可计算	是

# 有效横截面积 — 有效横截面积
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

磁芯的有效截面积，即磁通路径的平均面积。

值必须是正的，而不是无限的。

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`1.6e-05 m^2`
程序使用名称	`A_effective`
可计算	是

# 功率记录的平均周期 — 用于平均的激励周期

Details

计算滞后损耗的平均周期。这些损失与封闭在B-H轨迹中的面积成比例。如果单元以已知的固定频率激励，那么为了计算滞后损耗，该值可以设置为等于相应的激励周期。在这种情况下，单位登记滞后损失每AC周期在变量 [医]能量消化. 如果使用固定步长求解器，则该值必须是仿真步长的整数倍。

如果设备未以已知的固定频率通电，请将此参数设置为 0. 在这种情况下，块将设置值 [医]能量消化 等于零，并且您将能够通过对注册变量进行后处理来计算实际的滞后损耗。 电源安装.

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 基于 Jiles-Atherton 模型的磁滞非线性磁阻.

默认值	`0.0`
程序使用名称	`averaging_period`
可计算	是

B-H Curve

# 参数化方式 — B-h曲线参数化方法
多线性弹性 | 单饱和点磁阻 | 磁阻（B-H 曲线） | 基于 Jiles-Atherton 模型的磁滞非线性磁阻

Details

的B-H曲线参数化方法。

值	`Linear reluctance` \| `Reluctance with single saturation point` \| `Reluctance (B-H curve)` \| `Nonlinear reluctance with hysteresis (JA model)`
默认值	`Reluctance (B-H curve)`
程序使用名称	`parameterization_option`
可计算	无

# 相对磁导率 — 相对磁导率

Details

相对磁导率。

值必须是正的，而不是无限的。

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 多线性弹性.

默认值	`5000.0`
程序使用名称	`mu_r`
可计算	是

# 未饱和相对磁导率 — 相对磁导率

Details

不饱和电感器的相对磁导率.

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 单饱和点磁阻.

默认值	`5000.0`
程序使用名称	`mu_r_unsat`
可计算	是

# 饱和磁通密度 — 磁感应
T | nT | uT | mT | G

Details

饱和电感器的磁感应.

值必须是正的，而不是无限的。

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 单饱和点磁阻.

计量单位	`T` \| `nT` \| `uT` \| `mT` \| `G`
默认值	`1.5 T`
程序使用名称	`B_sat`
可计算	是

# 磁场强度矢量 — 磁场强度值的向量
A/m

Details

磁场强度, ，被给定为具有与磁感应值的向量中相同的元素数的向量, . 矢量应该从零开始，单调增加。

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 磁阻（B-H 曲线）.

计量单位	`A/m`
默认值	`[0.0, 200.0, 400.0, 600.0, 800.0, 1000.0] A/m`
程序使用名称	`H_vector`
可计算	是

# 磁通密度矢量 — 磁感应值向量
T | nT | uT | mT | G

Details

磁感应, ，被定义为与磁场强度矢量具有相同元素数的矢量, . 矢量应该从零开始，单调增加。

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 磁阻（B-H 曲线）.

计量单位	`T` \| `nT` \| `uT` \| `mT` \| `G`
默认值	`[0.0, 1.25, 1.35, 1.44, 1.48, 1.49] T`
程序使用名称	`B_vector`
可计算	是

# 插值选项 — 的插值方法
线性 | 平滑

Details

块用于确定在前述向量中未指定的中间时间点的值的插值方法。:

线性 -通过使用线性函数优先计算性能。
平滑 -由于获得具有连续一阶导数的连续曲线而导致精度的优先级。

值	`Linear` \| `Smooth`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`interpolation_type`
可计算	无

# H为零时的无磁滞B-H梯度 — 零场强附近无滞后B-H曲线的导数
H/m | mH/m | nH/m | uH/m | H/km | mH/km

Details

无滞后B-H曲线的梯度约为零场强。定为增加和减少滞后曲线的梯度的平均值。

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 基于 Jiles-Atherton 模型的磁滞非线性磁阻.

计量单位	`H/m` \| `mH/m` \| `nH/m` \| `uH/m` \| `H/km` \| `mH/km`
默认值	`0.0063 H/m`
程序使用名称	`dB_dH_0`
可计算	是

# 非磁滞B-H曲线上磁通密度点 — 无磁滞曲线B-H上一点的磁感应值
T | nT | uT | mT | G

Details

指定在无磁滞曲线上的点处的磁感应的值。最准确的选择是在高场强下选择一个点，当增加和减少的滞后曲线重合时。

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 基于 Jiles-Atherton 模型的磁滞非线性磁阻.

计量单位	`T` \| `nT` \| `uT` \| `mT` \| `G`
默认值	`1.49 T`
程序使用名称	`B_anhysteretic`
可计算	是

# 对应磁场强度 — 适当的场强
A/m

Details

参数指定的点对应的场强 非磁滞B-H曲线上磁通密度点 .

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 基于 Jiles-Atherton 模型的磁滞非线性磁阻.

计量单位	`A/m`
默认值	`1000.0 A/m`
程序使用名称	`H_anhysteretic`
可计算	是

# 可逆磁化系数，c — 磁化的可逆性系数

Details

可逆的磁化比例。值必须大于零且小于一。

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 基于 Jiles-Atherton 模型的磁滞非线性磁阻.

默认值	`0.1`
程序使用名称	`c`
可计算	是

# 体耦合系数，K — 体积耦合系数
A/m

Details

Gills-Atterton模型的一个参数，用于确定b-h曲线与零磁感应线相交的场强的大小。

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 基于 Jiles-Atherton 模型的磁滞非线性磁阻.

计量单位	`A/m`
默认值	`200.0 A/m`
程序使用名称	`K`
可计算	是

# 跨域耦合因子，α — 域间通信的系数

Details

Gills-Atterton参数，它影响曲线B-H与零场强线的交点。典型值范围从 1e-4 以前 1e-3.

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 参数化方式 选择的值 基于 Jiles-Atherton 模型的磁滞非线性磁阻.

默认值	`0.0001`
程序使用名称	`alpha`
可计算	是