[發(fā)明專利]一種變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010143666.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN111382533A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿瀟;朱天佑;湯表賢;王康錦;李沖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海南金盤智能科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 陳志海

1.一種變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法，其特征在于，包括：

創(chuàng)建變壓器的電磁場仿真模型；其中，變壓器的電磁場仿真模型包括：鐵心電磁場仿真模型；再通過有限元法求解麥克斯韋方程組的方法計(jì)算電磁場仿真模型，并得到鐵心電磁場仿真模型中各節(jié)點(diǎn)的磁通密度和所受的電磁力；

創(chuàng)建變壓器的振動(dòng)仿真分析模型，并將鐵心電磁場仿真模型中各節(jié)點(diǎn)的磁通密度和所受的電磁力作為變壓器的振動(dòng)仿真分析模型的輸入條件，以此模擬變壓器鐵心的電磁振動(dòng)，再求得變壓器的響應(yīng)位移；

創(chuàng)建變壓器的聲場仿真分析模型，并將變壓器的響應(yīng)位移作為變壓器的聲場仿真分析模型的輸入條件，以此模擬變壓器鐵心的電磁振動(dòng)噪音，再求得變壓器的A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法，其特征在于，所述有限元法求解麥克斯韋方程組的方法采用瞬態(tài)場計(jì)算電磁場仿真模型，并得到鐵心電磁場仿真模型中各節(jié)點(diǎn)的磁通密度和所受的電磁力。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法，其特征在于，所述有限元法求解麥克斯韋方程組的方法采用瞬態(tài)場計(jì)算電磁場仿真模型，并得到鐵心電磁場仿真模型中各節(jié)點(diǎn)的磁通密度和所受的電磁力包括：

基于麥克斯韋方程且考慮硅鋼片磁致伸縮應(yīng)力影響，并忽略鐵心的渦流效應(yīng)，得到變壓器鐵心區(qū)域瞬態(tài)電磁場方程為：

式中，A為軸向矢量磁位，Wb/m；分別為硅鋼片在應(yīng)力、磁致伸縮作用下沿軋制方向、垂直軋制方向的磁阻率；σ為應(yīng)力，N/m²；J為源電流密度，A/m²；

變壓器繞組區(qū)域求解方程為：

式中，v為磁阻率矩陣；{V}為電標(biāo)量位，V；e為電導(dǎo)率矩陣；

通過磁場的勢(shì)函數(shù)計(jì)算獲得變壓器的磁場儲(chǔ)能，且磁場儲(chǔ)能在有限元計(jì)算中的表達(dá)式方程為：

通過變壓器鐵心區(qū)域瞬態(tài)電磁場方程求解得到的磁場密度和磁場儲(chǔ)能，計(jì)算變壓器鐵心所受的電磁力。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法，其特征在于，所述計(jì)算變壓器鐵心所受的電磁力包括：

采用虛功法計(jì)算變壓器鐵心所受的電磁力，即變壓器鐵心區(qū)域瞬時(shí)電磁力方程為：

式中，W(s，i)為系統(tǒng)的磁場儲(chǔ)能，J；i為建立磁場的電流，A。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法，其特征在于，所述并將鐵心電磁場仿真模型中各節(jié)點(diǎn)的磁通密度和所受的電磁力作為變壓器的振動(dòng)仿真分析模型的輸入條件包括：

將鐵心電磁場仿真模型中各節(jié)點(diǎn)所受的電磁力作為變壓器的振動(dòng)仿真分析模型的簡諧激勵(lì)源，并進(jìn)行穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)振動(dòng)分析；其中，諧響應(yīng)分析的運(yùn)動(dòng)方程為：

(-ω²M+iωC+K)(u₁+iu₂)＝(F₁+iF₂) (6)

式中，ω為簡諧激勵(lì)的角頻率，Hz；M為質(zhì)量矩陣，kg；K為剛度矩陣，N/m²；C為阻尼矩陣，N/(m/s)；u₁、u₂分別為振動(dòng)位移的實(shí)部與虛部，m；F₁、F₂分別為結(jié)構(gòu)受力的實(shí)部與虛部，N。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法，其特征在于，在所述創(chuàng)建變壓器的振動(dòng)仿真分析模型之前還包括：

對(duì)變壓器的各部件進(jìn)行振動(dòng)特性分析，再通過模態(tài)仿真分析校驗(yàn)變壓器各部件的動(dòng)態(tài)特性。