[發(fā)明專利]用于電力電容器減振降噪的金屬橡膠減振器及其設(shè)置方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810989087.8
• 申請(qǐng)日: 2018-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN109103017B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉夫云;王嬌嬌;李德璽;楊超;王秋花;張秋峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G2/10
• 分類號(hào): H01G2/10;F16F15/08
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 石燕妮

1.用于電力電容器減振降噪的金屬橡膠減振器的設(shè)置方法，其特征在于：所述用于電力電容器減振降噪的金屬橡膠減振器，包括電容器外殼(2)；所述電容器外殼(2)頂部設(shè)置有豎向的布置的電容器套管(1)；所述電容器外殼(2)具有內(nèi)腔，電容器外殼(2)內(nèi)腔的頂部和底部均設(shè)置有減振元件；所述電容器外殼(2)內(nèi)腔的頂部和底部兩個(gè)減振元件之間設(shè)置有橫向布置的電容器芯子(3)；

所述減振元件包括夾板(6)、金屬橡膠圈(5)以及兩塊實(shí)板(4)；兩塊實(shí)板(4)平行設(shè)置，且兩塊實(shí)板(4)之間具有間隙；所述金屬橡膠圈(5)位于兩塊實(shí)板(4)之間，且金屬橡膠圈(5)兩側(cè)均設(shè)置有夾板(6)；所述夾板(6)固定安裝在實(shí)板(4)上；兩塊實(shí)板(4)的兩端之間均設(shè)置有金屬橡膠圈(5)；所述金屬橡膠圈(5)兩側(cè)的夾板(6)的端部設(shè)置有固定擋板；所述固定擋板穿過金屬橡膠圈(5)的中心孔；所述固定擋的兩端均與夾板(6)的端部固定連接；

還包括以下步驟：

1)基于機(jī)械阻抗法建立電力電容器結(jié)構(gòu)振動(dòng)的簡化振動(dòng)模型，并分析電力電容器降噪量與金屬橡膠剛度性能參數(shù)的關(guān)系；

將電容器芯子與電容器殼體間的絕緣油等效為不可壓縮的質(zhì)量塊M₀,將電容器殼體等效成有質(zhì)量快M_t與彈簧K_t組成，絕緣油與殼體組合的機(jī)械阻抗為Z₀，忽略金屬橡膠的質(zhì)量將其等效成純彈簧系統(tǒng)K_b，機(jī)械阻抗為Z_b；

對(duì)于常規(guī)電容器與含金屬橡膠減振器的電容器，在芯子振動(dòng)相同情況下傳遞到電容器殼體表面的振動(dòng)速度比值為：

上述公式(1)中，V_c1為常規(guī)電容器殼體表面的振動(dòng)速度，V_c2為含金屬橡膠減振器的電容器殼體表面的振動(dòng)速度，Z_b為金屬橡膠的機(jī)械阻抗，Z₀為電容器中絕緣油與殼體組合的機(jī)械阻抗；

電力電容器聲壓級(jí)的表達(dá)式為：

上述公式(2)中，p為電力電容器殼體表面振動(dòng)產(chǎn)生的聲壓，p₀為基準(zhǔn)聲壓；

根據(jù)式(1)和(2)可得到電力電容器降噪量的表達(dá)式為：

上述公式(3)中，L_Δ為電力電容器聲壓級(jí)降噪量，L_R為常規(guī)電力電容器的噪聲聲壓級(jí)，L_B為含金屬橡膠減振器的電力電容器噪聲聲壓級(jí)；p_R是指常規(guī)電力電容器殼體表面振動(dòng)產(chǎn)生的聲壓；p_B是指含金屬橡膠減振器殼體表面振動(dòng)產(chǎn)生的聲壓；根據(jù)式(3)可知：K_t、M₀和M_t分別為殼體的彈性系數(shù)、絕緣油質(zhì)量和殼體質(zhì)量，它們都為系統(tǒng)的常數(shù)；w為激勵(lì)的角頻率，當(dāng)電力電容器的工況確定時(shí)電容器產(chǎn)生的激勵(lì)頻譜也是確定的；K_b為金屬橡膠的剛度特性，因此合理設(shè)計(jì)K_b是金屬橡膠減振器能良好降噪的關(guān)鍵；

設(shè)計(jì)要求電力電容器底部方向的降噪量等于或大于10dB；在金屬橡膠剛度確定的前提下，電力電容器降噪量具有一個(gè)極小值；當(dāng)激勵(lì)頻率確定的情況下，金屬橡膠的剛度越小，電力電容器的降噪效果越明顯；金屬橡膠剛度為60N/mm時(shí)，電力電容器的最小降噪量為10dB；因此，將金屬橡膠的剛度設(shè)計(jì)為60N/mm；

2)在步驟1)確定金屬橡膠剛度的基礎(chǔ)上，通過金屬橡膠厚度與半徑的關(guān)系式以及金屬橡膠彈性模量和截面慣性矩的關(guān)系式設(shè)計(jì)金屬橡膠的結(jié)構(gòu)尺寸和安裝方式；

金屬橡膠材料是一種在結(jié)構(gòu)體內(nèi)部分分布著大量孔洞的多孔材料，因此多孔材料理論適用于金屬橡膠材料，通過該理論可得到金屬橡膠厚度與半徑的關(guān)系式為：

上述公式(4)中,L為金屬橡膠厚度，E_s、K_b、r分別為金屬橡膠材料的彈性模量、結(jié)構(gòu)剛度、初始相對(duì)密度、受壓半徑；

金屬橡膠彈性模量和截面慣性矩的關(guān)系式為：

公式(5)和(6)中，R為金屬橡膠減振器的中徑，J_x為截面的慣性矩，b為金屬橡膠構(gòu)件的寬度；

3)建立含有金屬橡膠減振器的電力電容器振動(dòng)仿真模型，分析加不同厚度的金屬橡膠對(duì)電力電容器減振降噪的影響；

電力電容器的噪聲是由于電容器芯子(3)在交變電場作用下，電容器極板受到交變電場力作用而產(chǎn)生的，并通過與其連接的結(jié)構(gòu)和電容器浸漬劑傳遞給電容器外殼(2)，引起電容器外殼(2)的振動(dòng)產(chǎn)生噪聲并向周圍輻射，因此考慮在電容器內(nèi)部布置金屬橡膠減振器，通過其阻尼特性來衰減振動(dòng)的能量，并減弱振動(dòng)的傳遞；

使用ANSYS建立用于電力電容器減振降噪的金屬橡膠減振器的模型；并且對(duì)電容器模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析，以仿真研究加載有不同厚度金屬橡膠減振器的電容器的振動(dòng)響應(yīng)特性；

在仿真時(shí)，首先均用上述所設(shè)計(jì)的金屬橡膠的結(jié)構(gòu)尺寸及材料屬性，金屬橡膠阻尼結(jié)構(gòu)的材料屬性；其次在考慮芯子串段之間的受力情況時(shí)，將金屬橡膠減振器與芯子串段間的接觸設(shè)置為切向無滑動(dòng)，法向無滲透接觸，電容器外殼(2)與電容器芯子(3)之間的接觸為剛體-柔體共節(jié)點(diǎn)接觸；最后在接觸的過程中，將剛度較大的電容器外殼(2)設(shè)置為目標(biāo)面，相對(duì)較柔軟的電容器芯子(3)設(shè)置為接觸面。