1000kV特高压并联电抗器周围声波干涉特性分析

为对特高压变电站的噪声进行综合治理,对变电站内主设备噪声进行了测量。采用相干和非相干声波理论,建立了并联电抗器周围声场分布模型,并计算了电抗器周围的声场。结果表明,并联电抗器噪声频谱中100 Hz的声功率级占整个1/3倍频带A计权声功率级的91.2%,该频率声波发生干涉,进而导致并联电抗器周围的声场分布存在极大值和极小值交替出现的现象;由于干涉声场的影响范围较大,因此在预测和评估特高压变电站的噪声时,不能将并联电抗器视为简单的非相干噪声源,而应采用相干声波理论来计算声场。     

并联电抗器振动特性及声功率级计算

为掌握高压并联电抗器的振动特性及声功率级确定方法,在分析电抗器本体振动产生机理的基础上,分别采用声压、声强和振动法测量并讨论了电抗器的声功率级特性,明确了电抗器的振动频谱及分布规律,提出了电抗器噪声预测计算的声源参数。结果表明,电抗器本体振动以100 Hz基频为主,各面的振动分布差别较大,振动加速度与运行电压线性相关;声压法测量得到电抗器声功率级为96.4～101.2 dB,相比声强法大2～6 dB,可作为变电站噪声计算的声源参数。     

并联电抗器隔声罩隔声性能测试及分析

为评估和分析特高压并联电抗器隔声罩降噪效果,对特高压并联电抗器周围声场进行测试,明确100 Hz是电抗器噪声能量的主要成份,在比较分析隔声性能的3个指标后,依据相关标准,对并联电抗器隔声罩进行插入损失和噪声衰减测试。结果分析表明,随着距离的增加,200 Hz及以上频率的损失值明显大于100 Hz的损失值,同时加装隔声罩后的噪声源强衰减量在14～18 dB(A)之间,且隔声罩与电抗器本体的振动频率特性一致,这说明对并联电抗器加装隔声罩只是降低了周围声场的声压值,并没有消除隔声罩外因100 Hz噪声产生的干涉现象,建议在工程中采用针对100 Hz频率的吸声材料布置在隔声罩内,以在源强处削弱声场分布中100 Hz频率的能量,由此减小因干涉而造成的"达标扰民"现象。     

电抗器铁芯振动噪声的多场耦合分析方法

针对电抗器铁芯磁致伸缩导致的振动噪声问题,提出在瞬态电磁场方程和结构力场方程及声场方程的基础上建立物理模型。从多物理场耦合的角度,对一台三相串联铁芯电抗器的磁场分布、铁芯磁致伸缩位移、铁饼间的麦克斯韦力、应力和声压级进行计算。对磁致伸缩和麦克斯韦力作用下的振动位移和声场分布分别分析,得出磁致伸缩是电抗器铁芯振动的主要原因。实验研究表明,增加修正系数后的电抗器振动噪声仿真结果与实测得到的电抗器振动噪声基本一致,满足工程需要,证实多场耦合分析方法可用于电抗器设计阶段对铁芯噪声进行预估。     

高压并联电抗器噪声特性及控制

为全面掌握高压并联电抗器噪声的特性、计算及控制方法,通过理论分析、建模计算及现场实测,讨论了电抗器噪声的产生机理、声功率级和声压级特性、衰减和干涉计算方法以及控制措施。结果表明,电抗器噪声主要由铁芯饼间的电磁力产生,其声功率级随额定容量的增大而增加,声波能量主要集中在100 Hz为中心频率的1/3倍频带;电抗器声压级分布复杂,衰减较慢,存在明显声波干涉现象,其大小随运行电压增加而增大,但与运行负荷无关;电抗器噪声计算应考虑声波干涉,计算准确性有待提高,其噪声控制主要采用隔声罩,最高降噪量可达20 d B。该研究可为超、特高压变电站的规划设计及噪声控制、治理提供重要支撑。     

基于 COMSOL 的变压器铁心振动声场分布的 有限元仿真

为了研究变压器铁芯振动噪声的分布情况,本文基于COMSOL的多物理场耦合计算分析一台200 kVA油浸式变压器铁芯振动的声场分布。首先利用COMSOL有限元计算软件,构建了200 kVA油浸式变压器铁芯振动的电-磁-力多物理场模型,计算出变压器铁芯磁场分布情况及铁芯所受应力分布变化规律、位移分布规律,并对铁芯的典型位置的应力时域数据做频谱分析,得到铁芯所受应力集中在100、200、300 Hz.再将上述多物理场计算出的铁芯表面加速度经过FFT变换后的频域数据作为声场的激励源,作声场的谐响应分析计算出变压器铁芯振动的声场分布。最后,以一台200 kVA变压器空载实验数据验证仿真数据的正确性,经过比较发现有较好的吻合效果。仿真与实验得到的一致规律是：变压器铁芯振动噪声频率集中在500 Hz以下,且发现规律：变压器油箱的侧方声压>上方声压>正面声压;变压器油箱的侧方及上方的声压频率含量是100 Hz>200 Hz>300 Hz,而油箱的正面声压频率含量是100 Hz>300 Hz>200 Hz。     

车用永磁电机电磁振动与噪声分析

为分析车用永磁电机在工作过程中的振动与噪声问题,使用JMAG软件对电机气隙磁场进行数值模拟,得到气隙磁密幅值与电磁力波频谱的变化情况。在LMS Virtual.Lab中调用Nastran求解器,分析定子结构的约束模态振型。将电磁激励力映射到定子铁心和绕组上,使用模态叠加法,计算电机振动位移响应,并以之作为声学边界,借助AML方法分析该电机在3维空间自由声场中的声压分布。对比不同测点处的声压值,发现靠近机壳中点的声压值一直较大;而靠近轴承处的声压级在中低频段较小,高频很大。另外,随着频率的增加,模态阻尼对噪声的衰减效率在逐渐下降。     

考虑磁致伸缩效应的可控饱和电抗器电磁振动分析

可控饱和电抗器由于其优良的工作特性,在电力系统和有色冶金等多种行业得到了广泛的应用。作为补偿用电设备,可控饱和电抗器能连续不断地调整其电抗值,改变其容量。由于可控饱和电抗器铁心结构的特殊性及交直流共同作用的工作特点,铁心的振动噪声较大,其振动噪声问题成为可控饱和电抗器应用发展的制约因素之一。本文基于开源型有限元分析软件建立了磁路-机械耦合模型,考虑电磁力与磁致伸缩效应作用,完成了不同工作状态下铁心磁场和振动的数值分析,得到了其磁场、振动的分布情况,为在设计上减少电抗器振动噪声提供理论依据和计算方法。     

超高压变压器铁芯硅钢片磁致伸缩力数值计算

超高压电力变压器本体振动噪声主要来源于铁芯磁致伸缩,为了准确计算变压器铁芯磁致伸缩效应,提出了基于磁致伸缩力–热应力比拟的数值计算方法。首先采用ANSYS有限元分析软件建立电力变压器3维瞬态电磁场数值计算分析模型,通过求解提取铁芯每个节点不同时刻的的磁密值;其次根据磁致伸缩力–热应力的比拟,加载试验测得的硅钢片磁致伸缩特性曲线,计算得到铁芯不同时刻各个节点的磁致伸缩力;然后将铁芯磁致伸缩力导入到结构场和声场计算模型中,求得铁芯本体的振动位移及其声压分布;最后对通过减小磁密来降低铁芯本体振动噪声的效果进行了分析,并对比了不同磁密下铁芯本体振动噪声的强度与分布,证明了该方法的有效性,对比结果表明铁芯磁密降低0.05 T,其声压最大值降低约1.26 d B。     

基于多场耦合的断条状态下感应电机电磁振动噪声规律研究

对于电机的电磁振动噪声问题,仅通过电磁计算激励源特性分析较难预测电机实际的振动噪声情况。本文基于电磁场、结构场及声场的多场耦合分析方法,以YE2-90L-4感应电机为例,结合电机结构与实际安装方式,对断条状态下的电机电磁激振力、结构振动响应以及电机周围声场声压分布进行多场联合仿真,从而计算出断条故障对于电机振动噪声的影响。最后通过进行故障试验,发现断条故障所导致的电机电磁振动噪声规律与仿真结果较吻合,该方法在电机设计初期便能对实际运行的振动噪音进行准确评估。