CN104992833A - 一种降低变压器铁心电磁振动的新方法 - Google Patents

Abstract

为有效降低干式电力变压器铁心的电磁振动，本发明采用疏而不是堵的方法，即利用具有较高磁导率的柔性软磁复合材料填充铁心接缝，从根本上达到降低铁心振动的目的。该方法减振降噪的原理为：磁致伸缩效应是硅钢片的固有特性，也是变压器铁心产生振动的最主要原因，无法根本消除。将高磁导率的柔性纳米软磁复合材料代替阻尼材料(如沥青、环氧树脂)填充铁心接缝，可减少铁心硅钢片接缝处的漏磁，从而减小接缝处电磁力；材料的阻尼特性对铁心的振动产生阻尼作用。另外，根据测量铁心硅钢片磁致伸缩特性与应力的关系，准确确定铁心夹紧装置的夹紧力，从而进一步降低铁心振动。因此，本发明提供的方法从根本上减弱铁心的电磁振动，为变压器行业节能降耗、改善噪声环境做出贡献。

Description

一种降低变压器铁心电磁振动的新方法

技术领域

本发明从电力变压器铁心产生振动的根源即磁致伸缩出发，确定一种降低铁心电磁振动的方法。该减振降噪方法涉及到铁心硅钢片磁化、磁致伸缩特性的测量及在此基础上对铁心的电磁-机械-噪声多物理场分析和试验，从理论和试验两个方面对减振降噪新方法的降噪效果进行分析和验证。

背景技术

变压器运行发出的噪声不仅对人们的生活环境造成污染，危害人类健康，而且影响设备的使用寿命，并消耗大量能源，所以降噪一直是变压器行业和电力部门关注的重点，也是电力变压器特别是干式电力变压器最重要指标之一。因此如何有效降低变压器振动噪声问题成为变压器制造业亟待解决一个难题。

铁心的磁致伸缩是产生变压器噪声的主要原因，属于变压器的本体噪声。本体噪声与铁心质量、接缝、铁心尺寸和磁通密度的选取有直接关系。而对变压器铁心的振动，降噪方法主要研究集中在对铁心制造工艺、噪声测量以及工艺等方面。对铁心的处理一般采用各种夹紧工艺措施，但夹紧力对铁心的磁致伸缩特性影响很大，可能会增大铁心的磁致伸缩振动量和电磁噪声，所以不适当的夹紧措施可能引起更大的噪声。因此，从铁心振动噪声产生的根本原因着手，寻找并确定一种减噪新方法，对变压器行业节能、降噪意义重大，势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出了利用柔性高磁导率的软磁复合材料填充铁心接缝减低振动的方法，该方法从铁心振动根源进行减振降噪，属电力变压器减噪的原创方法。

本发明所采用的技术方案是：从铁心振动的根源即磁致伸缩力及位移进行计算分析，确定铁心工作磁密和振动噪声控制的最佳工作点，并利用柔性高磁导率的软磁复合材料填充铁心接缝减低振动，是降低电力变压器铁心振动噪声的有效途径。该方法从两个方面对铁心进行降噪：(1)取代传统上铁心搭接接缝处涂抹沥青、环氧树脂等阻尼材料，采用既具有阻尼特性又具有一定导磁性的复合材料填充铁心搭叠间隙，这样复合材料一方面可以同传统阻尼材料一样对铁心振动起到阻尼作用，另一方面可以减弱接缝处铁心端部电磁力的作用，从而减弱铁心的振动；(2)通过对铁心磁致伸缩效应与其应力关系的研究，从而确定铁心夹紧件的夹紧力大小，避免应力不当引起更大的磁致伸缩振动。

磁致伸缩效应是铁心硅钢片的固有属性，无法根本消除。本发明在对铁心考虑磁致伸缩效应振动分析实验的基础上提出的降噪新方法，从振动产生的起源进行减弱，采用疏而非堵的原理进行减振，为变压器生产制造低噪声水平的产品提供新思路和新方法。

附图说明

图1是本发明的整体结构框图；

图2是斜接缝电力变压器铁心结构图；

图3是电力变压器叠片铁心接缝示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明-降低变压器铁心电磁振动的新方法做出详细说明。

如图1所示，本发明的整体系统结构，基于对叠片铁心硅钢片磁致伸缩特性研究的基础上从两个角度对变压器铁心进行降噪：一方面根据磁致伸缩特性曲线和磁致伸缩特性与其所受应力关系确定铁心接缝大小以及铁心夹紧件作用力的大小对铁心进行初步降噪；另一方面对铁心的接缝采用柔性较高磁导率软磁复合材料进行一定程度的填充，从而减小搭叠接缝处的电磁力，并对铁心的振动起到阻尼作用，进一步降低变压器铁心的电磁振动。

柔性高磁导率纳米软磁复合材料是由硅树脂、聚乙烯、环氧树脂等高分子材料和磁性粒子材料通过纳米技术和其他措施复合而成的软磁复合材料。该材料含有磁性粒子和树脂等高分子材料，具有较高的磁导率和粘弹阻尼特性。

为降低变压器空载损耗和空载电流，大、中型电力变压器的边柱和中柱采用如图2所示的斜接缝形式。另外，根据铁心拐角处心柱片与横轭片搭接宽度和每叠硅钢片数对变压器空载性能的影响，目前变压器生产和制造厂商普遍采用45°全斜接缝、每级两片、三级步进5mm搭接的接缝形式，如图3所示。

在铁心的叠装过程中，在铁心端部可适当涂抹一定量柔性高磁导率纳米软磁复合材料，由于叠装压力作用，该材料可填充在搭叠接缝处，以实现材料的降噪效果。另外，采用传统上涂抹沥青等阻尼材料的方法，在装配好的铁心搭叠区域进一步涂抹柔性高磁导率纳米软磁复合材料，以达到进一步减少铁心振动噪声的目的。这样，采用柔性高磁导率纳米软磁复合材料填充铁心接缝，由于其导磁性接缝处的磁力线就可以更平滑地通过间隙，从而减小了硅钢片端部的电磁力，特别是垂直硅钢片平面的电磁力，有效减弱铁心的振动幅度；另一方面，该材料具有阻尼特性，对铁心的振动可起到阻尼作用，进一步减弱变压器铁心的振动噪声。因此，该发明采用柔性高磁导率纳米软磁复合材料填充变压器铁心搭叠接缝，可从铁心振动的根源有效减弱其振动噪声，为生产低噪声水平电力变压器提供一种新思路、新方法。

Claims (4)

1.一种降低变压器铁心电磁振动的新方法，其特征在于设置有：测量出铁心硅钢片磁致伸缩特性(1)，即可以得到硅钢片磁致伸缩幅值(2)及压应力关系(3)，即可得到电力变压器铁心(4)的磁致伸缩幅值及压应力关系，从而可以确定搭叠间隙大小(5)和夹件夹紧力大小(6)，初步完成减振降噪的目的，在铁心接缝处填充较高磁导率柔性纳米软磁复合材料(7)，利用其导磁性(8)和阻尼特性(9)，减小间隙电磁力(10)和对振动阻尼作用(11)，达到进一步减振降噪的目的，这样就可以得到低水平振动噪声变压器铁心(12)。

2.根据权利要求1所述的一种降低变压器铁心电磁振动的新方法，其特征还在于，根据测量铁心硅钢片磁致伸缩特性(1)与应力的关系(3)，准确确定铁心夹紧装置的夹紧力(8)，从而降低铁心振动。

3.根据权利要求1所述的一种降低变压器铁心电磁振动的新方法，其特征还在于，铁心接缝处填充较高磁导率柔性纳米软磁复合材料(7)，可减小硅钢片端部间隙的电磁力(9)，有效减弱铁心的振动幅度。

4.根据权利要求1所述的一种降低变压器铁心电磁振动的新方法，其特征还在于，铁心接缝处填充较高磁导率柔性纳米软磁复合材料(7)，对铁心的振动起到阻尼作用(10)，进一步减弱变压器铁心的振动噪声。