三相空心電抗器振動(dòng)噪聲研究

三相空心電抗器振動(dòng)噪聲研究匯報(bào)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(chǎng)分析三.電抗器振動(dòng)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多新建或擴(kuò)建的變電站建在靠近居民處或直接建在居民區(qū)內(nèi)，因?yàn)樽儔浩鞴ぷ鲿r(shí)會(huì)產(chǎn)生高次諧波噪聲，這些噪聲將嚴(yán)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(dòng)、低噪聲的電力變壓器具有重要意義。研究目標(biāo)與內(nèi)容4?2017ANSYS,

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2017本項(xiàng)目的目標(biāo)與內(nèi)容如下：對(duì)三相電抗器進(jìn)行磁場(chǎng)分析，了解三相空心電抗器的磁路分布。建立電抗器三維結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)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(dòng)對(duì)比分析，確定出影響鐵心振動(dòng)的主要因素。建立電抗器噪聲輻射模型，分析出測(cè)量點(diǎn)的噪聲云圖并與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析。電抗器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)噪聲的原因:線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，在交變磁場(chǎng)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(chǎng)分析提取電磁力器身振動(dòng)分析器身耦合振動(dòng)分析振提動(dòng)取值箱壁優(yōu)化分析聲場(chǎng)分析6?2017ANSYS,

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2017電抗器磁場(chǎng)分析emag模塊 電磁場(chǎng)分析命令流分析方法：應(yīng)用ansys

emag模塊,通過插入命令流的方式進(jìn)行分析。7?2017ANSYS,

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2017電抗器磁場(chǎng)分析幾何模型8?2017ANSYS,

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2017電磁場(chǎng)分析結(jié)果在分析電磁場(chǎng)時(shí)只關(guān)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(yīng)的簡(jiǎn)化。從上圖可以看出厄上磁通最大為1.0T，與設(shè)計(jì)值基本一致，不存在過飽和的現(xiàn)象。電抗器磁場(chǎng)分析電磁力計(jì)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(yuǎn)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(chǎng)分析上鐵厄受力鐵厄上受到的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線圈上所受到的力，對(duì)振動(dòng)起主要貢獻(xiàn)作用下鐵厄受力10?2017ANSYS,

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2017電抗器振動(dòng)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(jì)算模態(tài)分析是振動(dòng)分析的基礎(chǔ)，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(dòng)分析-器身振動(dòng)分析器身振動(dòng)計(jì)算幾何模型器身振動(dòng)變形云圖（0度相位角）將電磁場(chǎng)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(duì)器身進(jìn)行振動(dòng)分析。三個(gè)線圈上力相位角相差120度。器身振動(dòng)變形云圖（120度相位角）12?2017ANSYS,

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2017振動(dòng)分析-器身振動(dòng)分析幾何模型 器身振動(dòng)變形云圖（0度相位角）結(jié)論：原結(jié)構(gòu)振動(dòng)變形為0.009mm，將拉螺桿加粗為48mm時(shí)振動(dòng)變形為0.009mm，故將螺桿加粗結(jié)構(gòu)振動(dòng)不會(huì)發(fā)生改變。13?2017ANSYS,

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2017器身振動(dòng)計(jì)算-增加拉桿數(shù)量將拉螺桿變粗相當(dāng)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(jìn)行振動(dòng)分析。電抗器振動(dòng)分析-器身振動(dòng)分析器身振動(dòng)計(jì)算-增加拉桿拉力小預(yù)緊力計(jì)算表明增加拉桿預(yù)緊力對(duì)振動(dòng)影響幾乎無影響，與實(shí)際情況相符。大預(yù)緊力14?2017ANSYS,

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2017電抗器振動(dòng)分析-器身耦合振動(dòng)油箱模態(tài)分析耦合振動(dòng)分析是指器身浸入在充滿油的油箱中的振動(dòng)分析，與實(shí)際運(yùn)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(jì)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(dòng)分析-器身耦合振動(dòng)油箱模態(tài)分析16?2017ANSYS,

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2017電抗器振動(dòng)分析-器身耦合振動(dòng)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(zhì)量造成的。正好接近了激勵(lì)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(dòng)分析-器身耦合振動(dòng)整體振動(dòng)云圖18?2017ANSYS,

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2017橡膠墊原厚度時(shí)油箱振動(dòng)云圖耦合振動(dòng)分析器身最大振動(dòng)幅值為44.2um油箱最大振動(dòng)幅值為32.7um電抗器振動(dòng)分析-器身耦合振動(dòng)耦合振動(dòng)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(guān)系，橡膠墊厚到一定程度再增加厚度對(duì)幅值的減小就不明顯了。19?2017ANSYS,

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2017電抗器振動(dòng)分析-器身耦合振動(dòng)耦合振動(dòng)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(dòng)幅值(um)油箱振動(dòng)幅值(um)接觸44.232.7不接觸36.429.0從結(jié)果上看器身與油箱不接觸確實(shí)能夠降低振動(dòng)幅值，但是不會(huì)降低很多，這是因?yàn)橥ㄟ^定位釘傳遞的器身振動(dòng)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(dòng)分析-振動(dòng)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(zhǎng)度較長(zhǎng)導(dǎo)致在長(zhǎng)軸方向上剛度較小，致使振動(dòng)較大，故采取措施增加長(zhǎng)軸方向上的剛度，減小旁厄的振動(dòng)。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(jié)構(gòu)三是采用品字型器身結(jié)構(gòu)電抗器振動(dòng)分析-振動(dòng)優(yōu)化分析在線圈中間增加支撐線圈中間加支撐結(jié)構(gòu)器身與油箱是否接觸器身振動(dòng)幅值(um)油箱振動(dòng)幅值(um)原結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)振動(dòng)對(duì)比表振動(dòng)結(jié)果電 振動(dòng)分析-振動(dòng)優(yōu)化取消旁厄結(jié)構(gòu)取消旁厄結(jié)構(gòu)取消旁厄與原結(jié)構(gòu)振動(dòng)對(duì)比表振動(dòng)結(jié)果23?2017ANSYS,

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2017器身振動(dòng)幅值(um)油箱振動(dòng)幅值(um)原結(jié)構(gòu)44.232.7取消旁厄結(jié)構(gòu)21.07.1振動(dòng)分析-振動(dòng)優(yōu)化分析品字型結(jié)構(gòu)品字型結(jié)構(gòu)振動(dòng)結(jié)果器身結(jié)構(gòu)形式器身振動(dòng)幅值（max）油箱振動(dòng)幅值（max）一字型44.232.7品字型14.93.7品字型結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)振動(dòng)對(duì)比表從上圖結(jié)果可以看出器身改為品字型結(jié)構(gòu)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(jì)算噪聲計(jì)算思路：將之前振動(dòng)計(jì)算的幅值結(jié)果導(dǎo)入到噪聲軟件中，然后在規(guī)定的位置建立噪聲結(jié)果提取面，(本課題計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)量位置一致為0.3m)然后進(jìn)行噪聲計(jì)算將對(duì)以下四種情況的噪聲進(jìn)行對(duì)比分析。分析軟件采用聲學(xué)模塊原結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)噪聲分析

電抗器噪聲分析

畫一個(gè)半徑約5米的球?qū)㈦娍蛊靼?，然后進(jìn)行布爾減法運(yùn)算將內(nèi)部結(jié)構(gòu)全部減掉，只留下外圍的空氣部分，將外殼上的節(jié)點(diǎn)的振動(dòng)結(jié)果映射到外圍的空氣網(wǎng)格中，來進(jìn)行噪聲計(jì)算。26?2017ANSYS,

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2017電抗器噪聲分析振動(dòng)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(jié)果28?2017ANSYS,

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2017電抗器噪聲分析29?2017ANSYS,

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2017結(jié)構(gòu)形式器身振幅油箱振幅油箱振動(dòng)形態(tài)1/3處噪聲2/3處噪聲原結(jié)構(gòu)44.232.796.1（實(shí)驗(yàn)值94）98.