[發(fā)明專利]一種油浸式電抗器噪聲源分析方法

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• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114580242A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 蔣陳忠;趙華;劉斌;楊駿濤;劉曉蒙;沈玉蓮;李清;王海玲;孟令丹
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)上海市電力公司;中國電建集團裝備研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F17/16;G06F119/10
• 代理公司: 北京智行陽光知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11738
• 代理人: 姜海濤

1.一種油浸式電抗器噪聲源分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、分析電抗器油箱振動響應；

S2、將振動表面外法向的加速度或速度分布與輻射聲壓分布聯(lián)系起來，根據(jù)不同的邊界等條件可以用級數(shù)展開或者有限元方法對輻射聲壓或聲功率數(shù)值計算；

S3、分析并計算電抗器模型輻射噪聲；

S4、分析各種場合下電抗器模型輻射噪聲。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種油浸式電抗器噪聲源分析方法，其特征在于：S1中電抗器的振動來源主要有兩種，一種是因處于交變磁場中的鐵磁材料的磁致伸縮變形，另一種是由于受到交變的電磁力所引起的振動，磁致伸縮變形以及電磁力導致的鐵心振動可以直接向油介質中輻射聲能量，聲場再激勵電抗器油箱向外輻射噪聲，磁致伸縮應力和電磁力通過鐵心與油箱間的連接激勵油箱結構振動向外聲輻射。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種油浸式電抗器噪聲源分析方法，其特征在于：S1中油箱結構振動響應由鐵心連接處激勵力F_m和鐵心通過油介質輻射的聲場激勵F_p兩部分共同決定，油箱結構的振動響應由結構動力學方程可表示為：

[M]{Y″}+[C]{Y′}+[K]{Y}＝{F}

其中[M]、[C]、[K]分別為油箱的質量系數(shù)矩陣、阻尼系數(shù)矩陣和彈性系數(shù)矩陣，由油箱的物理結構決定，振動響應分析就是求解電抗器油箱的結構動力學方程，對于復雜結構可以用有限元計算軟件來完成。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種油浸式電抗器噪聲源分析方法，其特征在于：所述S3中電抗器油箱在多種作用下向外輻射噪聲，是由與外部流體介質空氣接觸的彈性體的振動引起的，令V代表外部流體介質空間，而S代表包圍此流體介質空間的表面積，對于外部聲輻射問題，S是由代表無窮遠流體邊界條件的面積S1以及定義振動邊界條件的表面積S0組成，外部聲輻射問題可描述如下，給定表面上的邊界條件包括無窮遠以及振動邊界條件，計算出V中流體內產(chǎn)生的聲壓，為了簡化分析，無窮遠表面的聲學阻抗是流體介質阻抗，聲波不會從此表面反射回來，在S0表面應用法向位移的連續(xù)性，交界面處某一點的流體的法向速度應該等于該點結構振動的法向速度分量，外部聲場的方程可以通過線性聲波假設來推導周圍介質是均勻的、靜止的，由于聲學擾動引起的周圍流體介質的變量變化非常小，以至于它們的二階或更高階導數(shù)可以忽略，利用Green函數(shù)可以求出赫姆霍茲微分方程在無限自由空間中的解，求解赫姆霍茲微分方程的關鍵在于找到一個符合Neumann邊界條件的Green函數(shù)，適合赫姆霍茲微分方程的Green函數(shù)是非齊次赫姆霍茲微分方程的解，在輻射表面上表面壓力或者法向加速度分布一般難以獲得，赫姆霍茲積分方程提供了一個體積域內聲壓的直接可積方程，可以應用自由空間中的格林函數(shù)來求解，但是表面聲壓信息很難得到，一個可能的方法是在長波或者短波情況下簡化積分式，在短波限制范圍內，表面聲波接近平面波特征，所以表面聲壓可以用聲阻抗和加速度的乘積近似，在長波范圍內，表面聲壓相對于它的梯度在遠場的貢獻很小，可以忽略，故在兩種情況下，都只是結構法向振動加速度的函數(shù)，這樣聲壓計算可簡化為：

電抗器油箱可看成是一個閉空間的外部聲場計算問題，油箱結構振動與空氣聲場之間的耦合可以用下式表達為：

式中[M_s]、[C_s]、[K_s]表示電抗器油箱結構的質量系數(shù)矩陣、阻尼系數(shù)矩陣和彈性系數(shù)矩陣，[M_a]、[C_a]、[K_a]表示空氣的聲質量矩陣、聲阻尼矩陣和聲彈性矩陣，將振動表面外法向的加速度或速度分布與輻射聲壓分布聯(lián)系起來，根據(jù)不同的邊界等條件可以用級數(shù)展開或者有限元方法對輻射聲壓或聲功率數(shù)值計算。