[發(fā)明專利]一種變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010143666.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111382533A
• 公開(kāi)（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

本發(fā)明公開(kāi)了一種變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法，包括：創(chuàng)建變壓器的電磁場(chǎng)仿真模型；變壓器的電磁場(chǎng)仿真模型包括：鐵心電磁場(chǎng)仿真模型；通過(guò)有限元法求解麥克斯韋方程組的方法計(jì)算電磁場(chǎng)仿真模型，得到鐵心電磁場(chǎng)仿真模型中各節(jié)點(diǎn)的磁通密度和所受的電磁力，將其作為變壓器的振動(dòng)仿真分析模型的輸入條件，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，并再接著將其作為變壓器的聲場(chǎng)仿真分析模型的輸入條件，模擬變壓器鐵心的電磁振動(dòng)噪音，再最終求得變壓器的A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)。在本方案中，利用了電磁場(chǎng)?機(jī)械場(chǎng)?聲場(chǎng)的多物理場(chǎng)耦合仿真技術(shù)，對(duì)變壓器的電磁振動(dòng)噪音進(jìn)行精確計(jì)算，從而為變壓器噪聲預(yù)測(cè)提供了理論依據(jù)和計(jì)算方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力變壓器噪音仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，干式變壓器噪聲主要來(lái)源于鐵心的電磁振動(dòng)。在傳統(tǒng)的變壓器鐵心噪音的計(jì)算過(guò)程中，未考慮硅鋼片的磁致伸縮效應(yīng)的影響，這就難以保證了變壓器鐵心噪音計(jì)算的準(zhǔn)確性；而且此效應(yīng)模擬過(guò)程的計(jì)算量龐大，過(guò)程復(fù)雜。

因此，如何克服傳統(tǒng)變壓器鐵心在噪音計(jì)算過(guò)程中，在未考慮硅鋼片的磁致伸縮效應(yīng)的影響下所帶來(lái)的弊端，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的重要技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法，能夠?qū)崿F(xiàn)了對(duì)變壓器的電磁振動(dòng)噪音的精確計(jì)算。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種變壓器電磁振動(dòng)噪音仿真分析方法，包括：

創(chuàng)建變壓器的電磁場(chǎng)仿真模型；其中，變壓器的電磁場(chǎng)仿真模型包括：鐵心電磁場(chǎng)仿真模型；再通過(guò)有限元法求解麥克斯韋方程組的方法計(jì)算電磁場(chǎng)仿真模型，并得到鐵心電磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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)。

優(yōu)選地，所述有限元法求解麥克斯韋方程組的方法采用瞬態(tài)場(chǎng)計(jì)算電磁場(chǎng)仿真模型，并得到鐵心電磁場(chǎng)仿真模型中各節(jié)點(diǎn)的磁通密度和所受的電磁力。

優(yōu)選地，所述有限元法求解麥克斯韋方程組的方法采用瞬態(tài)場(chǎng)計(jì)算電磁場(chǎng)仿真模型，并得到鐵心電磁場(chǎng)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(chǎng)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(guò)磁場(chǎng)的勢(shì)函數(shù)計(jì)算獲得變壓器的磁場(chǎng)儲(chǔ)能，且磁場(chǎng)儲(chǔ)能在有限元計(jì)算中的表達(dá)式方程為：

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

優(yōu)選地，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：