[发明专利]一种变压器的噪声仿真预测方法

说明书

本申请公开了一种变压器的噪声仿真预测方法，将变压器振动传递部件均建立三维几何模型，并考虑到铁心、高压绕组和变压器的实际自身重力以及受力状态情况对边界条件进行合理设定，从而能够更加接近实际情况，从而提高对噪声预测的准确性。同时，本实施例通过磁场‑结构力场‑声场的多物理场耦合仿真，提供了一种简单、容易实现且快速的噪声仿真预测方法，不仅提高了对非晶合金变压器的振动噪声计算的准确性，又可以对振动噪声提供准确的预测。

技术领域

本申请涉及变压器噪声预测技术领域，尤其涉及一种变压器的噪声仿真预测方法。

背景技术

由于非晶变压器的空载损耗仅相当于普通三级能效硅钢变压器的1/3，其节能效果非常明显。因此，目前，为提升配电变压器整体能效水平，在配电网方面，已大面积推广应用非晶合金配电变压器以替代部分常规低牌号取向硅钢配电变压器。但是，国内在大面积推广应用非晶合金变压器的过程中，由于非晶合金材料本身存在磁致伸缩系数较大和应力敏感程度高的问题，导致同容量非晶合金变压器的振动噪声较普通硅钢变压器大。这一缺陷限制了非晶合金干式变压器在配电网中的广泛应用。

为了有效降低非晶合金干式变压器实际服役时的振动噪声，在对变压器进行设计时，对其振动噪声特性进行预测是必不可少的步骤。

有限元仿真方法作为设备振动噪声预测的主要手段，不仅方便快捷而且节约成本。但非晶合金变压器不论在结构还是装配方式都与常规硅钢片变压器不同，为防止非晶合金铁心受力过大影响其磁特性与力学特性，铁心悬挂在绕组上只承受自身重力，绕组通过夹件进行夹紧并支撑。而且非晶合金变压器是上下左右封闭、前后开放式的夹件，上下夹件用螺杆连接。因此，针对非晶合金变压器振动噪声的仿真方法比较复杂且难以实现，无法准确且快速地对非晶合金变压器振动噪声进行预测。

中国发明专利公开号为CN106599395A公开了一种油浸变压器的噪声数值仿真计算方法，但该方法只能应用于现有的变压器产品的噪声预测，而在变压器产品设计阶段，不能通过该方法进行噪声的预测与优化。

中国发明专利公开号为CN106153176A中公开了一种用于对单相油浸式变压器噪声进行预估的系统和方法，该专利针对单相油浸式变压器分别构建由铁心、绕组、箱体组成的固体结构单元和由油体和箱外空气组成的流体声场单元，建立预估模型的激励是通过光纤加速度计、采集仪和声级计对变压器实际运行的振动加速度和声压进行测量，然后加载到预估模型中，最后通过计算修正的耦合动力方程得到敏感点处的声压。由于该方法需要通过测量实际在役变压器的方法得到激励的大小，所以，无法在设计阶段指导低噪声变压器的设计。

发明内容

本申请提供了一种变压器的噪声仿真预测方法，用于解决设计阶段的变压器振动噪声的仿真方法比较复杂且难以实现以及无法准确且快速地对变压器的振动噪声进行预测的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种变压器的噪声仿真预测方法，包括以下步骤：

S101：根据变压器的各部件预设装配方式建立所述变压器的三维几何模型，所述变压器的三维几何模型包含预先获取的变压器振动传递部件的三维几何模型；

S102：根据所述变压器的三维几何模型设置相应的磁场求解模型，向所述磁场求解模型导入电流作为磁场激励后，采用有限元法计算所述磁场求解模型从而得到所述磁场求解模型中磁通密度和磁场强度的空间分布情况；

其中，所述磁场激励具体包括：当所述磁场求解模型为空载条件时，则所述磁场激励为空载电流激励；当所述磁场求解模型为负载条件时，则所述磁场激励为在变压器的低压绕组导入预设额定电流激励，在所述变压器的高压绕组导入与所述预设额定电流满足安匝平衡关系的电流激励，且所述电流激励与所述预设额定电流激励的电流方向相反；