长圆结构绕组变压器电磁振动计算模型及抑制方法研究

摘要

长圆结构绕组变压器由于铁心中心距减小、窗宽变窄，在相同铁心截面积、铁心窗高的情况下，长度方向上的尺寸更加紧凑，在满足各项电气运行性能的前提下，变压器采用长圆形绕组可有效降低变压器的设计成本，且具有较小的空载电流和空载损耗。但长圆形绕组的结构特征使其负载工况时表现出较大的振动强度和噪音。因此针对长圆结构绕组变压器的振动噪音分析及其影响因素和抑制方法的研究具有非常重要的意义。 本文基于长圆结构绕组变压器的结构特征，建立负载漏磁场计算模型，得到各绕组单元的磁感应强度分布，并以此作为应力场激励建立电动力及振动位移计算模型，再求取整个绕组区域的辐向位移的平均值，以此作为声压计算的激励载荷建立声压计算模型，由此建立了变压器漏磁场-应力场-声场耦合计算模型，对长圆结构绕组负载时受到的电磁力-振动位移-噪音进行计算。 通过搭建长圆结构绕组变压器振动-噪音实验测试平台对变压器进行振动及噪音测试实验，对绕组实测振动加速度信号量进行两次积分及三次高通滤波计算，得到振动位移及分布，并将振动位移和噪音的测试结果与计算结果进行了对比，验证了本文所提漏磁场-应力场-声场耦合计算模型的准确性，同时分析了变压器长圆结构绕组振动的特点。 最后从负载电流、不同长边与圆边比例以及绕组材料绕制工艺等方面对长圆形绕组变压器振动位移强度及噪音的影响规律进行了分析，并提出了相应的抑制方法。

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摘 要

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图表清单

注释表

第一章 绪论

开展长圆结构绕组变压器的振动噪音分析研究的意义

国内外研究现状

论文研究的主要内容

第二章 变压器振动噪音机理分析

变压器振动

2.1.1变压器振动的原因

2.1.2变压器振动的测量方法

2.1.3变压器振动传感器的选择

变压器噪音

2.2.1变压器噪音的原因

2.2.2变压器噪音的测量方法

本章小结

第三章 长圆结构绕组变压器漏磁场-应力场-声场耦合计算模型研究与计算

基于ANSYS建立绕组有限元模型

负载漏磁场模型

3.2.1负载漏磁场计算模型的仿真

3.2.2负载漏磁场与电磁力分布

电磁力绕组振动位移计算模型

3.3.1负载漏磁场计算模型的仿真

3.3.2电磁振动位移分布

声压计算模型

3.4.1声压计算模型的仿真

3.4.2声压分布

本章小结

第四章 长圆结构绕组变压器振动噪音实验测试平台

测试原理

测试系统

4.2.1传感器选择及依据

4.2.2测试工具

4.2.3振动测试点分布

4.2.4噪音测试

实验测试数据分析

4.3.1测量方法与误差分析

4.3.2振动位移计算方法和步骤

4.3.3实验结果

长圆结构绕组变压器电磁振动模型校核与实验验证

4.4.1变压器模型绕组电感比较

4.4.2高压外绕组振动位移对比

4.4.3噪音分析

本章小结

第五章 振动、噪音影响因素分析与抑制方法研究

影响因素

5.1.1负载电流

5.1.2绕组结构形式

5.1.3绕组材料绕制工艺

抑制方法

本章小结

第六章 总结与展望

本文主要工作总结

本文主要创新点

对长圆结构绕组变压器振动噪音研究的展望

参考文献

致 谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录