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大型变压器涡流损耗与器身振动的计算与分析

作　者: 周伟
导　师: 李岩
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 涡流损耗谐波损耗轴向振动固有频率辐射噪声
分类号: TM41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文在总结相关文献的基础上,运用电磁场理论和有限元计算方法,对大型变压器的涡流损耗、谐波损耗和变压器的振动及其噪声问题进行了深入研究,开发了基于VB和Fortran混合编程的大型变压器附加损耗计算与分析软件,为变压器的温升计算提供了参考依据。首先,在涡流损耗方面,利用开发的附加损耗计算与分析软件对变压器绕组的涡流损耗、结构件的杂散损耗以及由损耗所引起的温升问题进行了分析和计算,并以DFP1-240000kVA/500kV型电力变压器为例,与国外程序计算的结果进行了比较,具有较好的一致性,满足工程实际的要求。其次,在谐波损耗方面,在分析换流变压器结构与性能特点的基础上,利用Magnet软件建立时谐场简化计算模型,通过有限元方法对换流变压器绕组和金属结构件中产生的谐波损耗进行了仿真计算,得到了在高次谐波电流下谐波损耗的数值并与测量结果和IEC61378-2法所计算的结果进行了比较。在此基础上,对加铜屏结构下的谐波损耗值与未加铜屏时的结果进行了对比和讨论。最后,在变压器振动方面,利用ANSYS有限元软件分别分析了短路条件下器身的轴向振动和负载条件下由变压器振动所产生的辐射噪声。振动部分:以一台500kV电力变压器为例,建立了由铁心、绕组、垫块、夹件和拉板所组成的器身振动仿真模型,计算了变压器绕组和器身在不同轴向预紧力作用下的固有频率和振动型态以及短路条件下由绕组轴向动态短路力所引起的器身轴向振动。噪声部分:建立铁心、绕组和油箱的声场有限元模型,分别利用时谐场和瞬态场对变压器的辐射噪声进行分析,定量地计算了振动产生噪声的强度与分布,并将本体噪声的仿真值与解析值进行了比较,相对误差较小,满足变压器声级规定值的要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 课题背景和意义  10-11
  1.2 课题的国内外研究现状  11-13
    1.2.1 变压器涡流损耗方面的研究现状  11
    1.2.2 变压器谐波损耗方面的研究现状  11-12
    1.2.3 变压器振动噪声方面的研究现状  12-13
  1.3 课题研究的主要内容  13-14
第二章大型变压器附加损耗计算与分析软件的开发  14-27
  2.1 程序设计  14-16
  2.2 界面设计  16-19
  2.3 计算实例分析  19-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章变压器谐波损耗的计算与分析  27-38
  3.1 IEC61378-2 法计算换流变压器的谐波损耗  27-28
  3.2 有限元方法计算换流变压器的谐波损耗  28-30
  3.3 数值结果的比较  30-35
  3.4 加装铜屏对结构件的影响  35-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章变压器器身轴向振动的分析  38-47
  4.1 器身轴向振动数学模型  38-40
  4.2 预紧力对器身固有频率的影响  40-41
  4.3 器身轴向固有频率的仿真计算  41-43
  4.4 短路条件下器身的轴向振动分析  43-46
  4.5 本章小结  46-47
第五章变压器噪声的计算与分析  47-59
  5.1 变压器产生噪声的原因  47-48
  5.2 铁磁材料数学模型  48-52
    5.2.1 磁场力的一般数学表达式  49-50
    5.2.2 表征磁致伸缩现象的磁场力的数学描述  50-52
  5.3 变压器噪声的仿真计算  52-58
    5.3.1 变压器噪声的瞬态响应分析  52-56
    5.3.2 变压器噪声的谐响应分析  56-58
  5.4 本章小结  58-59
第六章结论  59-60
参考文献  60-63
在学研究成果  63-64
致谢  64

大型变压器涡流损耗与器身振动的计算与分析

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