三相空心電抗器振動噪聲研究

三相空心電抗器振動噪聲研究匯報內(nèi)容2?2017ANSYS,

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2017一.研究背景及意義二.電抗器電磁場分析三.電抗器振動分析四.電抗器噪聲分析研究背景及意義3?2017ANSYS,

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2017隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，很多新建或擴建的變電站建在靠近居民處或直接建在居民區(qū)內(nèi)，因為變壓器工作時會產(chǎn)生高次諧波噪聲，這些噪聲將嚴重影響居民的生活和休息，因此，控制變電站噪聲和制造出低振動、低噪聲的電力變壓器具有重要意義。研究目標與內(nèi)容4?2017ANSYS,

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2017本項目的目標與內(nèi)容如下：對三相電抗器進行磁場分析，了解三相空心電抗器的磁路分布。建立電抗器三維結構有限元模型進行器身、箱體與變壓器油的流固耦合分析。通過不同方案的振動對比分析，確定出影響鐵心振動的主要因素。建立電抗器噪聲輻射模型，分析出測量點的噪聲云圖并與試驗值進行對比分析。電抗器結構簡介器身幾何模型油箱幾何模型電抗器從大的方面講主要分為兩部分:器身和油箱電抗器產(chǎn)生振動噪聲的原因:線圈通電產(chǎn)生磁場，在交變磁場作用下線圈及鐵芯就產(chǎn)生交變的力。5?2017ANSYS,

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2017分析流程電磁場分析提取電磁力器身振動分析器身耦合振動分析振提動取值箱壁優(yōu)化分析聲場分析6?2017ANSYS,

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2017電抗器磁場分析emag模塊 電磁場分析命令流分析方法：應用ansys

emag模塊,通過插入命令流的方式進行分析。7?2017ANSYS,

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2017電抗器磁場分析幾何模型8?2017ANSYS,

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2017電磁場分析結果在分析電磁場時只關心鐵心及線圈中的磁通，故建立鐵心及線圈模型其他部位做相應的簡化。從上圖可以看出厄上磁通最大為1.0T，與設計值基本一致，不存在過飽和的現(xiàn)象。電抗器磁場分析電磁力計算線圈餅軸向受力曲線（從上到下）線圈兩端向中部擠壓的力，且越遠離中部越大任取一餅線圈的受力云圖9?2017ANSYS,

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2017電抗器磁場分析上鐵厄受力鐵厄上受到的力遠遠大于線圈上所受到的力，對振動起主要貢獻作用下鐵厄受力10?2017ANSYS,

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2017電抗器振動分析-模態(tài)分析6階模態(tài)振型11?2017ANSYS,

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20178階模態(tài)振型模態(tài)計算模態(tài)分析是振動分析的基礎，可以通過模態(tài)分析得到器身的固有頻率及基本振型。幾何模型電抗器振動分析-器身振動分析器身振動計算幾何模型器身振動變形云圖（0度相位角）將電磁場分析得到的每一餅線圈的力及鐵厄上的力分別施加到器身上，對器身進行振動分析。三個線圈上力相位角相差120度。器身振動變形云圖（120度相位角）12?2017ANSYS,

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2017振動分析-器身振動分析幾何模型 器身振動變形云圖（0度相位角）結論：原結構振動變形為0.009mm，將拉螺桿加粗為48mm時振動變形為0.009mm，故將螺桿加粗結構振動不會發(fā)生改變。13?2017ANSYS,

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2017器身振動計算-增加拉桿數(shù)量將拉螺桿變粗相當于在同一位置將數(shù)量變多，在保證與直徑為36mm器身模型同一網(wǎng)格的情況下進行振動分析。電抗器振動分析-器身振動分析器身振動計算-增加拉桿拉力小預緊力計算表明增加拉桿預緊力對振動影響幾乎無影響，與實際情況相符。大預緊力14?2017ANSYS,

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2017電抗器振動分析-器身耦合振動油箱模態(tài)分析耦合振動分析是指器身浸入在充滿油的油箱中的振動分析，與實際運行工況是一致的?？沼拖?階模態(tài)15?2017ANSYS,

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2017裝油油箱1階模態(tài)油箱模型計算表明空油箱與裝油油箱無論是頻率及振型都不一樣，故電抗器中的油不可以忽略。電抗器振動分析-器身耦合振動油箱模態(tài)分析16?2017ANSYS,

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2017電抗器振動分析-器身耦合振動整體模態(tài)分析整體模型器身頻率在油中降低的原因就是由于油的附加質量造成的。正好接近了激勵頻率100HZ。17?2017ANSYS,

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2017器身在空氣中的模態(tài)器身耦合模態(tài)電抗器振動分析-器身耦合振動整體振動云圖18?2017ANSYS,

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2017橡膠墊原厚度時油箱振動云圖耦合振動分析器身最大振動幅值為44.2um油箱最大振動幅值為32.7um電抗器振動分析-器身耦合振動耦合振動分析-橡膠墊厚度的影響橡膠墊越厚越好，但與幅值并不是線性關系，橡膠墊厚到一定程度再增加厚度對幅值的減小就不明顯了。19?2017ANSYS,

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2017電抗器振動分析-器身耦合振動耦合振動分析-器身定位釘與箱蓋是否接觸器身與油箱是否接觸器身振動幅值(um)油箱振動幅值(um)接觸44.232.7不接觸36.429.0從結果上看器身與油箱不接觸確實能夠降低振動幅值，但是不會降低很多，這是因為通過定位釘傳遞的器身振動能量只占一部分，大部分的能量是通過油傳遞到油箱上的。20?2017ANSYS,

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2017振動分析-振動優(yōu)化分析21?2017ANSYS,

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2017電優(yōu)化方案通過以上分析可知鐵厄由于長度較長導致在長軸方向上剛度較小，致使振動較大，故采取措施增加長軸方向上的剛度，減小旁厄的振動。主要有三種可行方案:一是在線圈中間增加支撐二是取消旁厄結構三是采用品字型器身結構電抗器振動分析-振動優(yōu)化分析在線圈中間增加支撐線圈中間加支撐結構器身與油箱是否接觸器身振動幅值(um)油箱振動幅值(um)原結構44.232.7線圈中間加支撐27.620.322?2017ANSYS,

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2017加支撐與原結構振動對比表振動結果電 振動分析-振動優(yōu)化取消旁厄結構取消旁厄結構取消旁厄與原結構振動對比表振動結果23?2017ANSYS,

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2017器身振動幅值(um)油箱振動幅值(um)原結構44.232.7取消旁厄結構21.07.1振動分析-振動優(yōu)化分析品字型結構品字型結構振動結果器身結構形式器身振動幅值（max）油箱振動幅值（max）一字型44.232.7品字型14.93.7品字型結構與原結構振動對比表從上圖結果可以看出器身改為品字型結構后無論是器身還是油箱幅值都有明顯的減小。效果最佳。24?2017ANSYS,

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2017電抗器噪聲分析25?2017ANSYS,

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2017噪聲計算噪聲計算思路：將之前振動計算的幅值結果導入到噪聲軟件中，然后在規(guī)定的位置建立噪聲結果提取面，(本課題計算與實驗測量位置一致為0.3m)然后進行噪聲計算將對以下四種情況的噪聲進行對比分析。分析軟件采用聲學模塊原結構噪聲分析線圈中間增加支撐的噪聲分析器身取消旁厄噪聲分析品字型器身結構噪聲分析

電抗器噪聲分析

畫一個半徑約5米的球將電抗器包住，然后進行布爾減法運算將內(nèi)部結構全部減掉，只留下外圍的空氣部分，將外殼上的節(jié)點的振動結果映射到外圍的空氣網(wǎng)格中，來進行噪聲計算。26?2017ANSYS,

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2017電抗器噪聲分析振動速度映射到空氣網(wǎng)格中27?2017ANSYS,

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2017電抗器噪聲分析噪聲分析結果28?2017ANSYS,

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2017電抗器噪聲分析29?2017ANSYS,

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2017結構形式器身振幅油箱振幅油箱振動形態(tài)1/3處噪聲2/3處噪聲原結構44.232.796.1（實驗值94）98.