CN104465049A - 低噪声变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低噪声变压器，包括铁心、低压线圈、高压线圈、外壳、和穿孔板；穿孔板分别位于铁心与低压线圈之间、低压线圈与高压线圈之间、高压线圈与外壳之间；穿孔板改变变压器铁心和线圈声共振频率，以避开电磁噪声频率，避免声共振放大噪声；另一方面，穿孔板与外壳组成的共振吸声体吸收噪声的能量，减小变压器对外部环境发出的噪声。本发明的低噪声变压器，减小变压器发出的噪声，有利于保护环境。
Description
技术领域
本发明涉及电力变压器技术领域，尤其是一种降低噪声的变压器。
背景技术
电力变压器和电抗器运行使用中，由于导磁材料的磁致伸缩效应会产生铁心噪声，线圈受到的交变电磁力会发出绕组负载噪声，辅助的冷却风扇和油泵装置会产生风扇油泵运行噪声，这些噪声均会加大环境噪声。对辅助装置的运行噪声治理，许多变压器设计时就不采用风扇和油泵；另一方面，也有较为成熟的辅助装置运行噪声的治理技术。
磁致伸缩和交变电磁力产生的变压器电磁噪声频率为两倍电源频率的基本频率及基本频率整数倍的倍频频率，对50Hz电源频率的变压器，其噪声频率为100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、和600Hz。由于变压器噪声具有频率低、衰减慢、传播远的特性，目前，仍较难经济有效的消除或减小变压器的电磁噪声。
对导磁材料为冷轧取向硅钢片的变压器，降低变压器噪声的方法之一是降低铁心磁通密度，通常每降低0.1T磁密，变压器噪声可降低约2dB，但这将增加约百分之六的材料成本。对非晶合金铁心，其磁致伸缩率大，变压器的铁心噪声问题更为突出。如果采用吸声材料，如玻璃丝毡或泡沫橡胶，吸声材料对低频电磁噪声的吸收性不好，降噪声效果不理想；由于吸声材料体积较大，通常还影响变压器的通风散热。
变压器噪声的另一原因是变压器铁心声共振、线圈声共振、油箱或外壳声共振，或它们的组合声共振。从变压器设计的角度，计算铁心声共振频率、线圈声共振频率、油箱外壳声共振频率、或结构组合声波共振频率等，在设计中避开变压器电磁噪声频率，是降低噪声的另一举措。但这一举措还存在两点难处，一是变压器结构的声共振或共鸣频率较难计算，其二是变压器的声共振模态和阶次较多，设计中难于避免。
在噪声治理领域，著名声学家马大猷先生提出了微穿孔板吸声结构和理论，微穿孔板吸声结构如图1。图1中，微穿孔板(1)厚度为δ，穿有孔径d的孔，孔间距为a和b，微穿孔板(1)与墙体距离为L，声压p的声波(5)穿过微穿孔板(1)，在微穿孔板(1)与墙体的空腔内形成声波共振，微穿孔板(1)吸收声波(5)的能量。空腔声波共振频率f0如下式：
f0＝c0·(q/δ/L)0.5/2/π
式中，c0为声波传播速度，q为穿孔面积率。马大猷先生提出的微穿孔板吸声结构，在孔径d小于1mm后，具有优良的低频噪声吸收特性，且成本较低。这一微穿孔板吸声理论包括两方面内容：调节孔径和穿孔率等尺寸，可调节空腔声共振频率；减小孔径，可吸收更多的噪声能量。
变压器的简化结构和声波传播如图2，变压器包括铁心(2)，线圈(3)的低压线圈(31)和高压线圈(32)，和外壳(4)；对干式变压器可不包括外壳(4)。变压器的噪声在变压器结构中有固体传播和流体(气体或液体)传播两种途径，图2所示噪声声波(5)，为按铁心(2)-低压线圈(31)-高压线圈(32)-外壳(4)方向，在流体介质中传播的噪声，是变压器噪声的主要分量。避开变压器声共振频率与噪声声波(5)频率的重叠共振，吸收噪声声波(5)的能量，均可降低变压器噪声。
变压器的简化结构图2中，没有示出主绝缘介质：空气或变压器油。主绝缘介质为空气，即是干式变压器；主绝缘介质为变压器油，即油浸式变压器。不论主绝缘介质为气体还是液体，其噪声传播和吸收规律是相同的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种低噪声变压器，能够降低电力变压器运行时产生的电磁噪声。
本发明所采用的技术方案为：一种低噪声变压器，包括铁心、线圈和穿孔板，所述的穿孔板位于铁心与线圈之间，铁心与穿孔板之间有空腔，穿孔板与线圈之间也有空腔；调节穿孔板的穿孔面积率可以改变空腔声共振频率；当噪声声波(5)按铁心外表面-空腔-穿孔板-空腔-线圈-线圈外表面途径传播中，所述的两个空腔声共振频率避开噪声的频率，避免噪声放大；所述的穿孔板吸收铁心和线圈产生噪声的部分能量，降低变压器对外发出的噪声。
进一步的说，本发明所述的线圈包括低压线圈和高压线圈，在低压线圈与高压线圈之间放置穿孔板，低压线圈与穿孔板之间有空腔；穿孔板与高压线圈之间也有空腔；所述的两个空腔声共振频率避开噪声的频率，避免噪声放大；穿孔板吸收经线圈传输噪声的部分能量，降低变压器对外发出的噪声。
再进一步的说，本发明所述的低压线圈与高压线圈之间带有绝缘筒，所述的穿孔板位于低压线圈与绝缘筒之间，在绝缘筒与高压线圈之间放置另一个穿孔板；所述的两个穿孔板与低压线圈之间、与绝缘筒之间、与高压线圈之间均有空腔；所述的空腔声共振频率避开噪声的频率，避免噪声放大；穿孔板吸收经线圈传输的噪声的部分能量，降低变压器对外发出的噪声。
再进一步的说，本发明所述的变压器带有外壳，线圈与外壳之间带有穿孔板，线圈与穿孔板之间有空腔，穿孔板与外壳之间有两端封闭的空腔，所述穿孔板与外壳之间的两端封闭空腔为吸声共振空腔，吸声共振空腔的声共振频率与噪声的频率相同，吸声的穿孔板吸收由线圈向外壳传输噪声的能量，降低变压器对外发出的噪声。
再进一步的说，本发明所述的外壳与铁心之间带有穿孔板，铁心与穿孔板之间有空腔，穿孔板与外壳之间有两端封闭的空腔，所述穿孔板与外壳之间的两端封闭空腔为吸声共振空腔，吸声共振空腔的声共振频率与噪声的频率相同，吸声的穿孔板吸收由铁心向外壳传输噪声的能量，降低变压器对外发出的噪声。
本发明所述的变压器的主绝缘介质为空气时，变压器为干式变压器；所述的变压器的主绝缘介质为变压器油时，变压器为油浸式变压器。本发明中的穿孔板与变压器零部件组成的空腔内的声波传输介质均为该流体。
本发明所述的穿孔板为微穿孔薄膜，微穿孔薄膜起调节变压器声共振频率和吸收噪声能量的作用。
本发明的有益效果是：在不改变变压器原有结构和尺寸的前提下，利用穿孔板有效降低变压器的低频噪声，保护环境，降低变压器的材料成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是穿孔板吸声结构图；
图2是变压器的简化结构和声波传播图；
图3是本发明变压器的简化结构和穿孔板放置示意图一；
图4是本发明变压器的穿孔圆形筒；
图5是图3的A-A剖面俯视图；
图6是本发明变压器的简化结构和穿孔板放置示意图二；
图7是图6的B-B剖面俯视图；
图8是本发明变压器的简化结构和穿孔板放置示意图三。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明的低噪声变压器，如图3所示，为一台1250kVA三相环氧树脂浇注干式变压器，在阶梯圆形铁心2与圆形低压线圈31之间放置图4所示的穿孔圆形筒121，每相一只，共三只；圆形筒121为0.5mm厚的聚酯薄板，板穿孔直径0.5mm，孔间距为20mm(a)和20mm(b)；
圆形筒穿孔板121与铁心2间隔6mm，与低压线圈31间隔6mm。在低压线圈31与高压线圈32之间放置穿孔圆形筒131，每相一只，共三只；圆形筒131为1.1mm厚的聚酯薄板，板穿孔直径0.5mm，孔间距为10mm(a)和10mm(b)；圆形筒131与低压线圈31间隔17mm，与高压线圈间隔17mm。图5为图3的A-A剖面俯视图。所选穿孔直径及有关尺寸，使穿孔板形成空腔的共振频率f0避开300Hz的原有噪声频率。带有穿孔圆形筒121和131的变压器比不带穿孔圆形筒的原变压器的声压级噪声减小约5dB(A)，并主要减少了300Hz频率的低频噪声。
图6所示的是本发明的另一实施例，变压器带有外壳4，线圈3与外壳4之间带有穿孔板141，线圈3与穿孔板141之间有空腔，穿孔板141与外壳4之间有两端封闭的空腔，穿孔板141与外壳4之间的两端封闭空腔为吸声共振空腔，吸声共振空腔的声共振频率与噪声5的频率相同，吸声的穿孔板141吸收由线圈3向外壳4传输噪声5的能量，降低变压器对外发出的噪声。图7为图6的B-B剖面俯视图。
图8所示的本发明的又一实施例，低压线圈31与高压线圈32之间带有绝缘筒33，穿孔板131位于低压线圈31与绝缘筒33之间，在绝缘筒33与高压线圈32之间放置穿孔板132；穿孔板131和132，与低压线圈31之间、与绝缘筒33之间、与高压线圈32之间均有空腔；多空腔声共振频率避开噪声5的频率，避免噪声放大；穿孔板131和132吸收经线圈3传输的噪声5的部分能量，降低变压器对外发出的噪声。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。
Claims (8)
1.一种低噪声变压器，包括铁心(2)、线圈(3)和穿孔板(121)，其特征在于：所述的穿孔板(121)位于铁心(2)与线圈(3)之间，铁心(2)与穿孔板(121)之间有空腔，穿孔板(121)与线圈(3)之间也有空腔；所述的两个空腔声共振频率避开噪声(5)的频率，避免噪声放大；所述的穿孔板(121)吸收铁心(2)和线圈(3)产生噪声(5)的部分能量，降低变压器对外发出的噪声。
2.如权利要求1所述的一种低噪声变压器，其特征在于：所述的线圈(3)包括低压线圈(31)和高压线圈(32)，在低压线圈(31)与高压线圈(32)之间放置穿孔板(131)，低压线圈(31)与穿孔板(131)之间有空腔；穿孔板(131)与高压线圈(32)之间也有空腔；所述的两个空腔声共振频率避开噪声(5)的频率，避免噪声放大；穿孔板(131)吸收经线圈(3)传输噪声(5)的部分能量，降低变压器对外发出的噪声。
3.如权利要求2所述的一种低噪声变压器，其特征在于：所述的低压线圈(31)与高压线圈(32)之间带有绝缘筒(33)，所述的穿孔板(131)位于低压线圈(31)与绝缘筒(33)之间，在绝缘筒(33)与高压线圈(32)之间放置另一个穿孔板(132)；所述的两个穿孔板与低压线圈(31)之间、与绝缘筒(33)之间、与高压线圈(32)之间均有空腔；所述的空腔声共振频率避开噪声(5)的频率，避免噪声放大；穿孔板(131)和(132)吸收经线圈(3)传输的噪声(5)的部分能量，降低变压器对外发出的噪声。
4.如权利要求1所述的一种低噪声变压器，其特征在于：所述的变压器带有外壳(4)，线圈(3)与外壳(4)之间带有穿孔板(141)，线圈(3)与穿孔板(141)之间有空腔，穿孔板(141)与外壳(4)之间有两端封闭的空腔，所述穿孔板(141)与外壳(4)之间的两端封闭空腔为吸声共振空腔，吸声共振空腔的声共振频率与噪声(5)的频率相同，吸声的穿孔板(141)吸收由线圈(3)向外壳(4)传输噪声(5)的能量，降低变压器对外发出的噪声。
5.如权利要求4所述的一种低噪声变压器，其特征在于：所述的外壳(4)与铁心(2)之间带有穿孔板(122)，铁心(2)与穿孔板(122)之间有空腔，穿孔板(122)与外壳(4)之间有两端封闭的空腔，所述穿孔板(122)与外壳(4)之间的两端封闭空腔为吸声共振空腔，吸声共振空腔的声共振频率与噪声(5)的频率相同，吸声的穿孔板(122)吸收由铁心(2)向外壳(4)传输噪声(5)的能量，降低变压器对外发出的噪声。
6.如权利要求1所述的一种低噪声变压器，其特征在于：所述的变压器的主绝缘介质为空气，所述的变压器为干式变压器。
7.如权利要求1所述的一种低噪声变压器，其特征在于：所述的变压器的主绝缘介质为变压器油，所述的变压器为油浸式变压器。
8.如权利要求1所述的一种低噪声变压器，其特征在于：所述的穿孔板(121)为微穿孔薄膜。
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