基于硅鋼片磁致伸縮本質(zhì)模型的變壓器鐵芯振動(dòng)問(wèn)題研究.pdf

1、高電壓、大容量電力變壓器在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的劇烈振動(dòng)，不僅會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行和使用壽命、降低設(shè)備可靠性，而且振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲還會(huì)對(duì)人們的工作和生活產(chǎn)生不良影響。由于電網(wǎng)建設(shè)的需要，變壓器的電壓和容量等級(jí)不斷提升;而隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，原本處于郊區(qū)的變電站逐漸進(jìn)駐市內(nèi)，使得電力變壓器的振動(dòng)與噪聲問(wèn)題日益嚴(yán)峻，亟需解決。
　　變壓器的噪聲來(lái)源于本體及冷卻裝置的振動(dòng)，其中變壓器本體中鐵芯硅鋼片由于磁致伸縮而產(chǎn)生的振動(dòng)是主因。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)變壓器振

2、動(dòng)及噪聲的研究也多是基于磁致伸縮現(xiàn)象。一般的研究思路是首先建立磁致伸縮模型，利用該模型可在已知鐵芯中磁場(chǎng)分布的情況下求得相應(yīng)的磁致伸縮應(yīng)變;然后將求得的磁致伸縮應(yīng)變等效為磁致伸縮力，施加到變壓器鐵芯模型上，從而求得變壓器鐵芯在磁致伸縮作用下的振動(dòng)變形。
　　現(xiàn)有的磁致伸縮模型主要針對(duì)磁致伸縮應(yīng)變與磁場(chǎng)之間的復(fù)雜關(guān)系建模，沒(méi)有考慮其他影響因素尤其是外應(yīng)力對(duì)磁致伸縮的影響;且模型本身多來(lái)源于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合，并不具有物理意義，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)

3、據(jù)本身的局限性也限制了模型的適用范圍。而變壓器鐵芯所用晶粒取向性硅鋼片屬于鐵磁性材料，鐵磁性材料的磁致伸縮來(lái)源于磁化過(guò)程中磁疇的壁移與旋轉(zhuǎn)。晶粒取向性硅鋼片由于制造工藝的差異，其磁疇結(jié)構(gòu)不同于一般的鐵磁性材料，相應(yīng)的磁致伸縮現(xiàn)象也不盡相同。本文介紹了晶粒取向性硅鋼片的磁疇結(jié)構(gòu)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)現(xiàn)象對(duì)外磁場(chǎng)與預(yù)應(yīng)力作用下的磁疇變化進(jìn)行了分析，得到了晶粒取向性硅鋼片微觀磁疇結(jié)構(gòu)變化與宏觀磁致伸縮現(xiàn)象之間的內(nèi)在聯(lián)系;然后在此基礎(chǔ)上，從宏觀熱力學(xué)

4、出發(fā)，建立了適用于晶粒取向性硅鋼片的力磁耦合磁致伸縮本質(zhì)模型，該模型從磁致伸縮的物理發(fā)生機(jī)理出發(fā)，克服了現(xiàn)有模型來(lái)源于特定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的缺點(diǎn)，具有通用性。
　　基于晶粒取向性硅鋼片的磁致伸縮本質(zhì)模型，本文開(kāi)展了變壓器鐵芯的振動(dòng)研究。研究主要包括變壓器鐵芯振動(dòng)數(shù)學(xué)模型的建立以及仿真模型的搭建。實(shí)際運(yùn)行中電力變壓器的測(cè)量結(jié)果表明，磁致伸縮將引起鐵芯平面內(nèi)與法向兩個(gè)方向的振動(dòng)。因此在變壓器鐵芯振動(dòng)數(shù)學(xué)模型中磁致伸縮效應(yīng)被等效成了硅鋼片平