变压器振动辐射噪声分析(李奇博士)

CopyrightHi-KeyTechnologyFFT-ACTRAN变压器振动辐射噪声分析李奇产品经理2CopyrightHi-KeyTechnology变压器的工作原理变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件。初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通；次级线圈中感应出电压（或电流）。3CopyrightHi-KeyTechnology变压器内部构造变压器组成部件包括器身(铁芯、绕组、绝缘、引线)、变压器油、油箱和冷却装置、调压装置、保护装置(吸湿器、安全气道、气体继电器、储油柜及测温装置等)和出线套管。变压器的铁心都是由厚度为0．27～035mm的硅钢片叠装而成，铁心叠装好后，用夹铁和绑带夹紧。减少交变磁通在铁心中引起的损耗。绕组是变压器的电路部分，用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成。4CopyrightHi-KeyTechnology变压器的振动噪声问题随着城市建设规模的不断扩大和为了满足城市电网改造的需要，某些中小变压器或组合式变压器及预装式变电站有时要安装在靠近或直接安装在居民和商业区内。控制目标噪声所依据的标准《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2002)《工业企业噪声控制设计规范》《声学低噪声工作场所设计指南噪声控制规划》(GB/T17249.1-1998）《社会生活环境噪声排放标准》（GB22337—2008）5CopyrightHi-KeyTechnology变压器噪声源分析研究表明，变压器噪声主要是由变压器本体振动及其冷却装置振动而产生的，它和变压器容量、硅钢片的材质、铁心结构、磁通密度和冷却装置振动特性有关。（1）变压器本体磁致伸缩与磁通不均；（2）负载电流产生的漏磁场；（3）气隙中漏磁；（4）变压器冷却风扇、油泵和散热器。6CopyrightHi-KeyTechnology变压器振动噪声问题（1）变压器本体振动主要由铁心振动引起的。造成铁心振动有两个因素：一是由硅钢片磁致伸缩而引起的铁心振动；二是铁心接缝处磁力线发生畸变产生的纵牵力和铁心中磁通分布不均在硅钢片间产生的侧推力。（2）负载电流产生的漏磁场，在绕组导体之间、绕组之间、绕组和铁心之间、绕组和油箱之间产生电磁力，引起绕组、铁心、油箱的振动。（3）对于带有气隙的铁心电抗器，则有气隙中漏磁引起的铁心振动。（4）变压器冷却风扇、油泵和散热器的振动。7CopyrightHi-KeyTechnology变压器振动噪声传播途径油浸变压器8CopyrightHi-KeyTechnology影响铁心振动噪声的因素9CopyrightHi-KeyTechnologyACTRAN与Infolytica-Magnet联合解决方案ACTRANVibro-AcousticsACTRANAero-AcousticsACTRANTMACTRANAcousticsACTRANDGMACTRANVIACTRANforNASTRAN10CopyrightHi-KeyTechnology研究对象研究对象为铁心柱由电磁分析软件Infloytica-Magnet提供部件总力和总力矩。注：Infloytica-Magnet可以计算节点瞬态、频域的力或力矩，也可以提取总力、总力矩。本文计算取总力、总力矩。11CopyrightHi-KeyTechnology载荷与边界条件载荷：包括三个坐标轴方向的力及绕三个坐标轴转动的力矩共6个分量，加载位置为结构的重心。边界条件：铁心底面位移约束12CopyrightHi-KeyTechnology计算域定义利用声学有限元与无限元，建立铁心柱外部空气域。模型包含的单元与材料：铁心柱：硅钢片与胶料混合材料•杨氏模量、泊松比、密度、阻尼空气：•声速、密度声学无限元13CopyrightHi-KeyTechnology后处理设置计算完成后可以提取不同类型结果计算域内声压级分布云图场点网格云图任意场点声压级频谱曲线声压级指向性曲线声功率级频谱14CopyrightHi-KeyTechnology声压级分布云图100Hz200Hz15CopyrightHi-KeyTechnology场点网格云图100Hz200Hz16CopyrightHi-KeyTechnology声压级响应场点频谱指向性曲线17CopyrightHi-KeyTechnology总结介绍变压器结构的噪声问题；利用ACTRAN与Infloytica-Magnet软件联合仿真，计算变压器结构受电磁力作用产生的振动辐射噪声；