[发明专利]一种变压器绕组固有频率计算方法

权利要求书

1.一种变压器绕组固有频率计算方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤1：在ANSYS中建立变压器绕组的二维轴对称模型；

步骤2：计算变压器绕组结构的等效密度、等效弹性模量，在ANSYS中定义并分配材料属性参数。

步骤3：划分网格结构，控制网格形状，并避免出现畸变。

步骤4：设置绕组位移约束条件，分别对压板的上边界和托板的下边界施加全位移约束。

步骤5：对模型进行模态分析，输出计算结果。

步骤6：修改垫块层、端圈和端绝缘的等效弹性模量，等效不同预紧力的作用效果，计算绕组各阶固有频率。

2.按照权利要求1所述一种变压器绕组固有频率计算方法，其特征在于：所述步骤1中ANSYS中建立变压器二维有限元模型是指在ANSYS Mechanical APDL软件环境下，选择PLANE13有限元单元，设置单元具有UX、UY自由度，选取二维轴对称建模方式，根据变压器绕组结构尺寸，建立二维轴对称模型。

3.按照权利要求1所述一种变压器绕组固有频率计算方法，其特征在于：所述步骤2中的变压器绕组各结构包括绕组线饼、垫块层、端圈、端绝缘。

4.按照权利要求1所述一种变压器绕组固有频率计算方法，其特征在于：所述步骤2中的垫块、端圈和端绝缘假设均采用绝缘纸板制成，应力-应变关系表示为：

σ＝aε+bε³ (1)

式中：σ为应力；ε为应变；a为线性常数；b为硬化系数；

其中a＝105MPa；b＝1750MPa；

弹性模量表示为：

考虑轴向预紧力作用影响，根据应力-应变关系，得不同预紧力下绝缘纸板的弹性模量；

考虑两相在载荷作用下产生相同的应变，建立了Voigt模型：

E_φ＝φ₁E₁+φ₂E₂ (3)

考虑两相承受相同的应力，建立了Reuss模型：

式中：E_φ为材料的等效弹性模量；E₁为绝缘纸板的弹性模量；E₂为空隙的弹性模量；φ₁和φ₂分别为绝缘纸板和空隙的体积分数，且φ₁+φ₂＝1；垫块层采用Voigt模型等效；端圈采用多层层压式结构，具有两种结构属性，将其按结构特点纵向划分为几部分，采用Voigt模型和Reuss模型的组合计算。

5.按照权利要求1所述一种变压器绕组固有频率计算方法，其特征在于：所述步骤3中模型整体网格尺寸设置为0.02，采用四边形剖分。

6.按照权利要求1所述一种变压器绕组固有频率计算方法，其特征在于：所述步骤5中模态分析采用Block Lanczos法，计算前20阶固有频率。