[发明专利]一种变压器铁芯振动噪声分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力变压器故障检测领域，特别涉及一种变压器铁芯振动噪声分析方法。

背景技术

随着电力事业的发展，原本处于郊区的变电站离居民区越来越近，电力变压器引起的噪声问题对居民生活的影响也日益突出，因此科学并合理的解决电力变压器的噪声问题已经成为变压器制造业与使用部门急需解决的问题。

根据变压器的结构可将噪声来源分为本体噪声与冷却装置噪声。本体噪声主要是指变压器铁心、绕组、油箱(磁屏蔽)等部分的噪声，各种变压器的本体结构相似，因此研究这部分的噪声机理具有重要意义。一般认为，本体噪声主要来源于铁芯的电磁吸力、磁致伸缩效应，绕组的电动力以及油箱(磁屏蔽)的磁致伸缩效应。

铁芯的电磁吸力主要存在于铁芯接缝处，主要是由接缝处穿过硅钢叠片的法向磁通引起的，一般这部分力比较小，可通过夹紧力进行限制。铁芯的磁致伸缩存在于整个铁芯内，是由铁芯硅钢片平面内的磁场分布引起的，磁致伸缩引起的硅钢片变形最终也主要作用于铁芯硅钢片之间的摩擦以及接缝处的撞击。绕组的电动力是由绕组内的电流与漏磁场相互作用引起的，其不但会发出噪声，也会破坏绕组的结构。

由于变压器铁心制造工艺的改进，使得铁心接缝处的法向磁通减小，相应的电磁吸力的作用也减小。而在不同的磁通密度下，绕组的电动力与铁心的磁致伸缩对变压器的噪声贡献程度也不同，当磁通密度小于1.4T时，两者同等重要；而当磁通密度大于1.4T时，一般认为铁心的磁致伸缩占据主导地位。变压器的正常运行磁通密度一般处于1.6～1.7T，所以主要分析铁芯的磁致伸缩现象对变压器振动噪声的影响，确定噪声的分布情况，为变电站噪声的抑制提供有效的参考。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种变压器铁芯振动噪声分析方法，该方法根据磁致伸缩应变的经验公式以及弹性力学的理论建立了等效的磁致伸缩节点力模型，可以在求得变压器铁芯中磁通密度分布的前提下，得到各个节点处所受的等效磁致伸缩力大小，使对变压器磁致伸缩变形的模拟更接近实际情况，为进一步分析变压器铁心振动以及由振动引起噪声提供依据。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变压器铁芯振动噪声分析方法，包括以下步骤：

(1)采集基础数据：利用激光位移测量仪，对磁通密度分布均匀的硅钢片进行磁致伸缩测量，得到沿轧制方向磁化和垂直于轧制方向磁化时的硅钢片磁致伸缩应变数据；

(2)根据步骤(1)中采集到的数据拟合得到经验公式，根据所述经验公式得到硅钢片的磁致伸缩应变与外加磁场之间的关系；

(3)构建硅钢片的等效磁致伸缩模型：采用弹性力学理论分析硅钢片的应力与应变本构关系；

(4)构建弱耦合模型，通过弱耦合模型确定由磁致伸缩引起的变压器铁芯的振动；所述弱耦合模型通过耦合场分析方法对磁场和结构场分别进行求解，实现变压器铁芯电-磁-结构三场的耦合，验证等效磁致伸缩力模型的精确度；

(5)根据硅钢片的等效磁致伸缩模型，得到模型中各个节点处所受的等效磁致伸缩力大小，使得对变压器磁致伸缩变形的模拟更接近实际情况，为进一步分析变压器铁心振动以及由振动引起噪声提供依据。

所述步骤(2)中拟合得到的经验公式具体为：

ϵx=KxBnx,nx=2i;]]>