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油浸式电抗器振动噪音研究

作　者: 王起悟
导　师: 郭旭
学　校: 大连理工大学
专　业: 工程力学
关键词: 电抗器振动试验测量噪音有限元
分类号: TM47
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 55次
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内容摘要

电抗器是送变电系统主要电气设备之一。在运行过程中发现,油浸式电抗器噪音较大。但国内从来没有研究人员从力学角度系统研究过此问题,也没有从理论上找到噪音源。本文试图通过试验测量和有限元模拟计算方法,从理论上分析电抗器的振动原因和噪音源。本文简单介绍了电抗器的基本结构,通过对某型号油浸式单相电抗器振动噪音测量、有限元模拟计算以及尚属首次进行的油箱、铁心结构计算和声压分析。得到如下结果：单个铁心饼的磁力分布在铁心饼上下表面,方向为外表面外法线方向。单面磁力分布形式是两侧较小,中间较大,但差别不是很大,在结构计算中可以看作均布力。被测量的电抗器噪音异常并不是油箱的振动增加,而是铁心结构的变化造成的,被测电抗器铁心的损坏造成振动加剧,使得噪音比正常电抗器要大。电抗器的铁心和油箱主要是以基频100Hz形式振动的,但不是常见的正谐波。在计算油箱模态时不能忽略油和箱壁的流固耦合作用。油箱的固有频率较低,前8均小于50Hz,在不考虑局部共振情况下,不会发生共振。铁心的振动要考虑磁致伸缩的影响,铁心的变形是整体向上,两侧变形较大,中间变形较小。铁心是主要的振动源,但铁心振动时的声压和油箱相比较小,在正常运行状态下并不是主要的噪音源。油箱振动噪音与铁心振动噪音相比较大,因此确定,油箱是电抗器主要噪音源。本文首次系统的提出了计算电抗器各部分声压的计算方法,通过简化大大减少了电抗器有限元计算时间。本文理论上确认了电抗器的铁心是振动源,但并不是主要噪音源,油箱是主要噪音源。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-16
  1.1 研究背景  8
  1.2 电抗器  8-14
    1.2.1 电容效应  8-9
    1.2.2 电抗器简介  9-10
    1.2.3 磁致伸缩  10-13
    1.2.4 电抗器振动机理  13-14
  1.3 国内外研究现状  14
  1.4 研究意义  14-15
  1.5 研究内容  15-16
2 基础知识  16-26
  2.1 电磁场有限元理论  16-19
    2.1.1 麦克斯韦方程组  16-18
    2.1.2 常见边界条件  18-19
  2.2 振动理论  19-23
    2.2.1 模态分析  19-20
    2.2.2 有阻尼强迫振动  20-23
  2.3 噪音理论  23-26
    2.3.1 噪声产生原因  23-24
    2.3.2 声速,波长和频率  24-25
    2.3.3 声压,声压级  25-26
3 磁场计算  26-30
  3.1 磁场计算方法  26-28
  3.2 计算结果分析  28-30
4 试验测量  30-37
  4.1 油箱及铁心模态  30-33
    4.1.1 试验设备  30
    4.1.2 试验环境  30-32
    4.1.3 试验结果  32-33
    4.1.4 结果分析  33
  4.2 油箱振动与噪声测试  33-37
    4.2.1 试验过程  34-36
    4.2.2 结果分析  36-37
5 油箱的振动分析  37-41
  5.1 油箱模态分析  37-40
  5.2 结果分析  40-41
6 铁心结构计算  41-48
  6.1 铁心的结构  41-42
  6.2 考虑磁力时的变形  42-44
  6.3 考虑磁力和磁致伸缩共同作用时的变形  44-47
  6.4 结果分析  47-48
7 油箱的声场分析  48-52
  7.1 声场分析  48-51
  7.2 结果分析  51-52
8 铁心声场分析  52-55
  8.1 声场分析  52-54
  8.2 结果分析  54-55
结论  55-56
参考文献  56-58
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  58-59
致谢  59-60

油浸式电抗器振动噪音研究

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