一种低噪变压器的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低噪变压器的设计方法，属于变压器检测的技术领域。
【背景技术】
[0002]随着近代工业的发展，环境污染也随着产生，噪音污染是环境污染的一种，已经成为对人类的一大危害。噪音污染、水污染、大气污染被看成是全球三个主要环境问题。噪音是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。噪音污染已成当代社会一大公害。近年来，噪声诉讼案件不断增加。尤其是随着工业化的发展，城市噪音大幅度增加。变压器作为城市供电系统的主要设备之一，降低城市噪音是变压器生产厂家的首要任务也是变压器行业竞争的一个新热点。长期以来，噪音高是制约干式配电变压器大面积推广应用的一个重要因素，这一方面影响到变压器周边的居民生活质量，另一方面也增加了变压器运行时的损耗。尽管各干式配电变压器制造企业从设计到加工各个环节都对噪音进行了严格控制，但是所生产的变压器在实际的工作中仍然存在较大的噪声，因此，在制造变压器的同时对变压器进行低噪声设计是目前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种低噪变压器的设计方法，利用一种新颖独特的方式解决了变压器在实际运行中存在较大噪声的问题。
[0004]本发明是通过如下方案予以实现的:
[0005]—种低噪变压器的设计方法，步骤如下:
[0006]步骤I，设计变压器及其附属配件的结构，然后将该结构代入到有限元软件建立变压力的有限元模型；
[0007]步骤2，变压器的空腔模态测试:根据所建立的变压器的有限元模型，计算变压器空腔共鸣频率；
[0008]步骤3，变压器的铁芯结构的振动模态测试:根据所建立的变压器的有限元模型，采用扫频法，即利用变频器变压器铁芯上采集相关信号并进行分析，从而得到变压器铁芯的共振模态频率值，然后利用敲击法，通过对有限元模型中设定的节点施加一个脉冲信号，进而确定变压器铁芯的振型；
[0009]步骤4，根据步骤2和步骤3计算得出的结果，确定变压器噪声的分布情况以及噪声谐波成分，判断该噪声谐波的含量是否正常，若正常进行振动测量，并对所得的测量值进行分析，判断其测量值是否满足噪音标准要求，若满足即可生产变压器样机，否则重复步骤I到步骤3，对其所述有限元模型中薄弱环节进行修正；
[0010]步骤5，对生产的变压器样机进行实际的噪音测试值和理论噪音值进行比较，计算其误差是否在允许设定的范围，若在该设定范围内，该设计的变压器样机即为符合标准的低噪变压器。
[0011 ]进一步的，步骤I中在设计变压器的结构时，在变压器的下方位置设计有阻尼弹簧隔振器，用于降低变压器中的振动传递效率并平衡变压器的整体载荷。
[0012]进一步的，步骤I中所建立的有限元模型中，对变压器各个部件之间的连接设置预紧力。
[0013]进一步的，步骤3中，步骤3在利用变频器变压器铁芯上采集相关信号中，是通过变频器三相输出接入到铁芯的电磁绕线进行激励，采集的相关信号为即为加速度响应信号。
[0014]进一步的，步骤3中，所述的步骤3中通过对有限元模型进行网格划分，其中所述铁芯上网络的交点即为设定的节点。
[0015]进一步的，步骤3中所述的脉冲信号的带宽由敲击法给予的敲击作用时间决定。
[0016]进一步的，步骤5中允许设定的范围为所述实际的噪音测试值和理论噪音值的误差 <3db。
[0017]本发明和现有技术相比的有益效果是:
[0018]本发明提出了一种低噪变压器的设计方法;首先，对变压器的结构进行初步设计，然后代入到有限元软件中建立有限元模型。根据建立的模型对其进行空腔模态测试、铁芯结构的振动模态测试对变压器的噪声进行检测，根据检测结果对模型中的薄弱环节进行修正，最后再通过噪音数据测试，当变压器在实际运行中得到的噪音实测值与其理论计算值之间的误差落在允许范围内时，即所设计的变压器满足低噪声的标准。本发明通过了解变压器产生噪声的原因，从空腔共鸣和振动模态两个方面研究了干式变压器的振动和噪音。实验方面着重进行振动和噪音的模态分析和频谱分析，采用有限元法计算了干式变压器空腔共鸣和振动模态。利用本发明方法设计的变压器噪声低，符合国家标准，适用范围广，而且设计成本低、效率高。
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例的流程图；
[0020]图2是本发明实施例的有限元模型建立框图；
[0021 ]图3是本发明实施例的敲击法测试前表面测点分布图。
【具体实施方式】
[0022]—种低噪变压器的设计方法，下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明:
[0023]—种低噪变压器的设计方法，该方法主要依次通过建立有限元模型、变压器的空腔模态测试、铁芯结构的振动模态测试、薄弱环节的修正、实际噪声测试这几个步骤实现对变压器噪声的检测，具体步骤如下:
[0024]步骤(一)、建立有限元模型:
[0025]I)根据用户的需求以及国家相关噪音标准技术的要求，根据现有技术了解造成变压器发出噪声的主要因素，对所要生产的变压器的结构进行初步设计。其中，造成变压器出现噪音的主要因素为变压器本体振动及冷却装置的振动，因此，在进行变压器的初步设计时需要考虑变压器内部结构的关键构件、结构振动产生、传递、耦合的机理，并且对变压器的本体选用吸音材料。
[0026]由于充分考虑到变压器的整体载荷及运输荷载状况，在器身底座下方位置设计阻尼弹簧隔振器，以增加主要频率的隔振量并平衡整体载荷。利用弹簧的阻尼消能作用降低振动传递效率，并利用结构形状提升阻尼效率。使铁心和磁屏蔽振动传到底座时，由钢性连接变为弹性连接，减少振动，防止共振。
[0027]2)将初步设计的变压器机构代入到有限元软件中，通过设置合理的建模方式、边界条件、约束方式、材料参数，建立该变压器的有限元模型。
[0028]其中，由于变压器由很多部件连接，如:夹件与底座的连接，底座与阻尼弹簧隔振器的连接，风机和变压器底座风机架之间的连接等，这些部件之间的连接都是通过螺栓完成的，这些部件的连接关系以及之间的相互作用力都对变压器的噪声具有一定的影响。所以在建立有限元模型的过程中要对变压器各个部件之间的预紧力进行分析并合理的设置。
[0029]步骤(二)、变压器的空腔模态测试:
[0030]变压器的铁心和线圈之间，高低压线圈之间存在多个环形腔，在其内部可以建立起振幅很大的声波，这种储积起来的能量可以向开阔空间辐射。变压器的空腔本身不会产生噪声，却能将变压器结构体发出的噪声放大，空腔在某个激励频率下能共振，如果偏离这个频率，共振就会减弱。因此，在对变压器噪声的检测中需要利用步骤(一)中所建立的变压器的有限