[發明專利]一種變壓器電磁振動噪音仿真分析方法

在審

• 申請號: 202010143666.8
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111382533A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 耿瀟;朱天佑;湯表賢;王康錦;李沖
• 申請（專利權）人: 海南金盤智能科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳志海

本發明公開了一種變壓器電磁振動噪音仿真分析方法，包括：創建變壓器的電磁場仿真模型；變壓器的電磁場仿真模型包括：鐵心電磁場仿真模型；通過有限元法求解麥克斯韋方程組的方法計算電磁場仿真模型，得到鐵心電磁場仿真模型中各節點的磁通密度和所受的電磁力，將其作為變壓器的振動仿真分析模型的輸入條件，模擬變壓器鐵心的電磁振動，再求得變壓器的響應位移，并再接著將其作為變壓器的聲場仿真分析模型的輸入條件，模擬變壓器鐵心的電磁振動噪音，再最終求得變壓器的A計權聲壓級。在本方案中，利用了電磁場?機械場?聲場的多物理場耦合仿真技術，對變壓器的電磁振動噪音進行精確計算，從而為變壓器噪聲預測提供了理論依據和計算方法。

技術領域

本發明涉及電力變壓器噪音仿真技術領域，特別涉及一種變壓器電磁振動噪音仿真分析方法。

背景技術

當前，干式變壓器噪聲主要來源于鐵心的電磁振動。在傳統的變壓器鐵心噪音的計算過程中，未考慮硅鋼片的磁致伸縮效應的影響，這就難以保證了變壓器鐵心噪音計算的準確性；而且此效應模擬過程的計算量龐大，過程復雜。

因此，如何克服傳統變壓器鐵心在噪音計算過程中，在未考慮硅鋼片的磁致伸縮效應的影響下所帶來的弊端，成為本領域技術人員亟待解決的重要技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種變壓器電磁振動噪音仿真分析方法，能夠實現了對變壓器的電磁振動噪音的精確計算。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種變壓器電磁振動噪音仿真分析方法，包括：

創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算電磁場仿真模型，并得到鐵心電磁場仿真模型中各節點的磁通密度和所受的電磁力；

創建變壓器的振動仿真分析模型，并將鐵心電磁場仿真模型中各節點的磁通密度和所受的電磁力作為變壓器的振動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，再求得變壓器的響應位移；

創建變壓器的聲場仿真分析模型，并將變壓器的響應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噪音，再求得變壓器的A計權聲壓級。

優選地，所述有限元法求解麥克斯韋方程組的方法采用瞬態場計算電磁場仿真模型，并得到鐵心電磁場仿真模型中各節點的磁通密度和所受的電磁力。

優選地，所述有限元法求解麥克斯韋方程組的方法采用瞬態場計算電磁場仿真模型，并得到鐵心電磁場仿真模型中各節點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力影響，并忽略鐵心的渦流效應，得到變壓器鐵心區域瞬態電磁場方程為：

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為應力，N/m²；J為源電流密度，A/m²；

變壓器繞組區域求解方程為：

式中，v為磁阻率矩陣；{V}為電標量位，V；e為電導率矩陣；

通過磁場的勢函數計算獲得變壓器的磁場儲能，且磁場儲能在有限元計算中的表達式方程為：

通過變壓器鐵心區域瞬態電磁場方程求解得到的磁場密度和磁場儲能，計算變壓器鐵心所受的電磁力。

優選地，所述計算變壓器鐵心所受的電磁力包括：

采用虛功法計算變壓器鐵心所受的電磁力，即變壓器鐵心區域瞬時電磁力方程為：