论文题目：不同应力及直流偏磁下电力变压器振动噪声研究
摘要：随着我国对电力的需求度日益剧增,电力变压器等电气设备在输电系统中扮演的角色越来越重要,但电力变压器在运行过程中由于铁心硅钢片磁致伸缩的影响,会产生电磁振动,当这种振动通过空气传播到外界时,便引发持续的噪声,这不仅影响人民的身心健康,还会对设备造成损坏。电力变压器工作时铁心会受到夹件的作用力,这会使电力变压器产生的振动噪声发生改变,同时绕组中也会因为直流的流入而产生直流偏磁现象,这不仅会加剧电力变压器的振动噪声,严重时会威胁整个电网的安全运行。为了更加精准的分析和找到有效的减振降噪措施,考虑不同应力及直流偏磁条件下电力变压器振动噪声的研究具有重要意义。本文研究内容主要包括以下几个方面:（1）基于一套标准的硅钢片磁致伸缩测量系统,分别测量分析了取向硅钢片27SQGD090在自然状态、不同应力、不同直流偏磁、不同谐波和不同角度下的磁化曲线、相对磁导率曲线、损耗曲线和磁致伸缩曲线等,为电力变压器振动噪声的有限元分析奠定了基础。（2）通过给定的电力变压器基本参数,对一台10k V/0.4k V、100k VA干式电力变压器电磁部分展开了设计研究,给出了铁心、绕组、短路参数设计过程及具体数据,为电力变压器的有限元分析奠定了基础。（3）基于ANSYS有限元仿真软件对电力变压器的振动特性进行了研究,通过有限元法对三种不同参数下的模型进行计算,同时考虑了自由约束条件及固定约束条件,得到了电力变压器铁心各阶的固有频率和模态振型,并对其分析得出铁心容易产生共振的频段,可以为电力变压器有效避免谐振状态提供有效数据支撑。（4）应用COMSOL有限元软件建立电力变压器三维有限元模型,通过对电磁场、结构力场和声场多物理场耦合计算得到了电力变压器铁心在正常运行和夹件作用压应力为2MPa、4MPa、6MPa以及直流偏磁Udc=1V、2V下的磁密图、振动位移图、应力云图和噪声分布图,对比分析得到了夹件作用的压应力和直流偏磁对电力变压器振动噪声的影响。
关键词：电力变压器;应力;直流偏磁;有限元;振动噪声
学科专业：工程硕士（专业学位）
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 硅钢片磁特性测量研究现状
1.2.2 应力下硅钢片磁致伸缩特性的研究现状
1.2.3 直流偏磁下电力变压器振动噪声的研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 硅钢片的磁特性和磁致伸缩特性测量研究
2.1 硅钢片磁特性研究
2.1.1 硅钢片的磁化特性
2.1.2 磁特性测量研究方法
2.1.3 不同应力下硅钢片磁特性研究
2.1.4 不同直流偏磁下硅钢片磁特性研究
2.1.5 不同谐波下硅钢片磁特性研究
2.1.6 不同角度下硅钢片磁特性研究
2.2 硅钢片磁致伸缩特性研究
2.2.1 磁致伸缩效应
2.2.2 磁致伸缩特性测量研究与分析
2.3 本章小结
第3章 100k VA电力变压器设计
3.1 电力变压器铁心结构确定
3.1.1 变压器主要结构的确定
3.1.2 铁心直径的选择
3.1.3 铁心截面的设计
3.2 电力变压器电磁设计
3.2.1 绕组匝数及绕组计算
3.2.2 短路阻抗计算
3.2.3 负载损耗计算
3.2.4 空载损耗和空载电流计算
3.2.5 绕组温升计算
3.3 短路电动力计算
3.3.1 漏磁计算
3.3.2 短路电流稳定值倍数计算
3.3.3 绕组导线应力计算
3.4 变压器重量计算
3.5 本章小结
第4章 电力变压器铁心振动模态分析
4.1 模态分析的基本理论
4.2 电力变压器铁心模态分析计算
4.2.1 模型建立和网格剖分
4.2.2 材料参数确定
4.2.3 边界条件及载荷
4.2.4 计算结果分析
4.3 本章小结
第5章 电力变压器振动噪声仿真研究
5.1 COMSOL介绍
5.2 电力变压器多物理场分析
5.2.1 电磁场分析
5.2.2 结构力场分析
5.2.3 声场分析
5.3 不同压应力下电力变压器电磁-振动及噪声仿真分析
5.3.1 电力变压器仿真模型的建立
5.3.2 电力变压器磁场仿真及分析
5.3.3 电力变压器铁心振动仿真及分析
5.3.4 电力变压器铁心噪声仿真及分析
5.4 直流偏磁下电力变压器电磁-振动及噪声仿真分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢