CN107729677B - 一种大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法,实施步骤包括建立母线桥系统的实体三维模型,将所述实体三维模型导入有限元软件中进行网格划分以及材料属性定义建立母线桥系统的有限元模型,进行模态分析、振动响应分析来确定母线桥系统和振动相关的薄弱环节和可能的破坏区域,并针对薄弱环节和可能的破坏区域调整优化母线桥系统的部件参数、结构、安装方式来实现振动抑制。本发明通过准确计算母线桥的模态是进行振动响应分析的前提,在此基础上可以通过改变控制策略、修改设计方案,避免共振的发生,取得良好的抑制振动效果。
Description
技术领域
本发明涉及大电流封闭母线桥的降噪技术,具体涉及一种大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法。
背景技术
母线桥是复杂的弹性结构,其振动和噪声问题涉及电磁学、力学、声学等诸多领域。对于10kV等大电流封闭母线桥而言,大电流母线周围强大的交变电磁场使母线与母线之间以及母线与箱体之间产生周期变化的电磁力,电磁力激励母线桥结构振动,并由箱体封板向外辐射产生噪声,对环境造成了噪声污染,而且对工作人员的身体健康造成了伤害。
发明内容
本发明要解决的技术问题:针对现有技术的上述问题,提供一种大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法,本发明通过准确计算母线桥的模态是进行振动响应分析的前提,在此基础上可通过改变控制策略、修改设计方案,避免共振的发生,取得良好的抑制振动效果。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法,实施步骤包括:
1)建立母线桥系统的实体三维模型,将所述实体三维模型导入有限元软件中进行网格划分以及材料属性定义建立母线桥系统的有限元模型;
2)针对母线桥系统的有限元模型,建立阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程,将母线桥箱体底部以及母线导体底部节点的所有自由度约束,求解母线桥系统的指定的前N阶的固有频率及模态振型,生成前N阶的母线桥系统振型图,并通过调整激励频率模拟生成引起母线桥系统的有限元模型共振的母线桥系统振型图,根据母线桥系统振型图中的结构变形程度确定母线桥系统的噪声易发位置;
3)针对母线桥系统的有限元模型,忽略空间电荷和位移电流的影响,并假定媒质的磁导率为线性,在母线桥系统的远场单元外边界设置为0,分别对进出电流的母线导体两端和箱体桥墩两端施加电压耦合和约束条件,指定母线导体和箱体桥墩两端分别为等电位面,对母线加载正序电流,分别计算母线加载正序电流时母线桥系统中母线导体和箱体壁中的涡流,得到不同正序电流大小下母线桥系统中的母线桥箱体电磁力分布信息,根据母线桥箱体电磁力分布信息获取母线桥箱体的不同节点的所受电磁力数据并导入谐响应分析软件中得到母线桥箱体的不同节点的节点位移响应曲线,根据节点位移响应曲线中产生振动的剧烈程度确定母线桥系统箱体因母线电流产生电磁力噪声的易发位置;
4)对母线桥系统的噪声易发位置、母线桥系统箱体因母线电流产生电磁力噪声的易发位置、母线桥系统箱体的各个节点因母线电流产生电磁力噪声的强度分布信息来调整优化母线桥系统的部件参数、结构、安装方式中的至少一种。
优选地,步骤2)中建立的阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程如式(1)所示;
优选地,步骤2)中求解母线桥系统的指定的前N阶的固有频率及模态向量的步骤包括:
2.1)根据微分方程理论确定阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程的解的函数表达式形式如式(2)所示;
2.2)将式(2)代入微分方程理论确定阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程,并求解式(3)和式(4)分别得到母线桥系统的指定的前N阶的固有频率及模态向量;
|K-ω2M|=0 (4)
优选地,步骤2.2)中前N阶的固有频率及模态向量具体是指前20阶的固有频率及模态向量。
本发明的大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法具有下述优点:在给定电磁激励力分布和工作频率的情况下,固有频率的分布决定了所能激起的结构振动的模态数,而相应的模态形状决定了结构表面法向位移的分布。因此,本发明通过准确计算母线桥的模态是进行振动响应分析、噪声预测的前提,在此基础上可以通过改变控制策略、修改设计方案,避免共振的发生,取得良好的降噪效果。
附图说明
图1为本发明实施例的母线桥系统结构示意图。
图2为本发明实施例方法的流程示意图。
图3为本发明实施例的母线桥系统的有限元模型示意图。
图4为本发明实施例中母线桥系统母线桥箱体的第1阶振型。
图5为本发明实施例中母线桥系统母线部分的第1阶振型。
图6为本发明实施例中母线桥系统母线桥箱体的第2阶振型。
图7为本发明实施例中母线桥系统母线部分的第2阶振型。
图8为本发明实施例中母线桥系统母线桥箱体的第4阶振型。
图9为本发明实施例中母线桥系统母线部分的第4阶振型。
图10为本发明实施例中母线桥系统母线桥箱体的第5阶振型。
图11为本发明实施例中母线桥系统母线部分的第5阶振型。
图12为本发明实施例中母线桥系统母线桥箱体的第10阶振型。
图13为本发明实施例中母线桥系统母线部分的第10阶振型。
图14为本发明实施例中母线桥系统母线桥箱体在f接近工频50Hz时的振型。
图15为本发明实施例中母线桥系统母线部分在f接近工频50Hz时的振型。
图16为本发明实施例中母线桥箱体上电磁力分布示意图。
图17为本发明实施例中得到的节点位移响应曲线。
具体实施方式
下文将以图1所示的基于10kV大电流封闭母线桥的母线桥系统为例,对本发明大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法进行进一步的说明。如图1所示,母线桥系统主要由母线桥箱体1、母线2以及两端的开关柜3组成,其中母线2通过采用环氧树脂作为绝缘材料制成的绝缘金具4安装固定在母线桥箱体1内,母线2通过三相母线排和开关柜3相连,此外还包括弯板、槽板等支撑构件,本实施例中母线桥系统的总长6m、总宽和总高均1m。母线桥箱体1上开有百叶窗形式的散热通风口。母线2的截面为矩形,截面尺寸为120mm×10mm。由于传输电流常在几kA以上,每相的母线2均为双层,并由绝缘金具4支撑。绝缘金具4通过槽板与母线桥箱体1相连。母线桥箱体1的箱体封板及其他支撑用板件如弯板、槽板等的厚度均为2.5mm。
如图2所示,本实施例大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法的实施步骤包括:
1)建立母线桥系统的实体三维模型,将实体三维模型导入有限元软件中进行网格划分以及材料属性定义建立母线桥系统的有限元模型。
本实施例采用三维CAD软件Solidwork建立母线桥系统的实体三维模型,将实体三维模型导入有限元软件ANSYS中进行网格划分以及材料属性定义建立母线桥系统的有限元模型。模型内部包括箱体封板、双层铜母线导体、支撑绝缘子、垫板、联接三角板等构件,如图3所示。箱体钢板、箱体表面百叶窗以及垫板、联接三角板等薄板类零件的厚度仅为2.5mm,远远小于其他两个方向的尺寸,所以采用壳单元SHELL 63划分,其计算精度比实体单元的计算精度要高。母线导体和绝缘金具使用六面体实体单元SOLID 45划分。在母线桥系统中,为便于安装和拆卸,箱体各部分均由钢质封板拼接而成,板与板之间用螺栓联接。母线及其支撑绝缘子通过槽板也靠螺栓连接在箱体上。在建立有限元模型时为了更好地模拟这种连接关系,采取两种不同的处理方法:①直接连接方式,即认为各连接面是直接结合在一起,就和一个整体一样。此时,连接面上不同部件对应节点所有方向的位移(UX,UY,UZ)全部耦合在一起;②在螺栓部位三个方向上全部位移耦合(UX,UY,UZ),其他部位上下方向位移耦合(UY)。模型材料主要包括Q235钢、铜和环氧树脂。由于研究问题属于小变形,选择单元的材料本构模型为线弹性。相关材料参数为:钢板的弹性模量为207GPa,密度为7850kg/m3,泊松比为0.28;铜的弹性模量为120GPa,密度为8900kg/m3,泊松比为0.35;环氧树脂的弹性模量为40GPa,密度为2200kg/m3,泊松比为0.33。
计算模型的准确度直接关系到计算结果的正确性和精确度,而模型的规模又关系到计算的经济性。母线桥系统是一种大型结构,要建立精确完整的计算模型比较困难。为了提高分析效率、降低分析成本,在符合结构主要力学特性的前提下,本实施例中对计算模型进行了简化:①忽略了一些局部结构。由于本实施例旨在对结构进行模态分析,关心结构线性位移,与应力、变形分析不同,不需了解系统局部的特性与应力状况,因此对小的螺栓孔、工艺孔等对整体特性影响较小的局部结构予以忽略。②简化了局部结构的一些细节。如对箱体钢板及母线导体弯曲部分很小的圆角简化为直角;将部件中的倒角、退刀槽、螺纹等均按实体处理。这些细小的结构对于应力的分布影响比较大,而对于整体的振动模态等动力学特性影响较小。③螺栓孔的处理。在实际工作中由于装上螺栓后局部刚度得以加强,所以在模态分析时可以忽略其孔型结构,当联接螺栓和被联接件材料一样时,作为一体来处理。
2)模态分析:针对母线桥系统的有限元模型,建立阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程,将母线桥箱体底部以及母线导体底部节点的所有自由度约束,求解母线桥系统的指定的前N阶的固有频率及模态振型,生成前N阶的母线桥系统振型图,并通过调整激励频率模拟生成引起母线桥系统的有限元模型共振的母线桥系统振型图,根据母线桥系统振型图中的结构变形程度确定母线桥系统的噪声易发位置。
本实施例中,步骤2)中建立的阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程如式(1)所示;
式(1)中,K为母线桥系统的刚度矩阵,M为母线桥系统的质量矩阵,{x(t)}为偏移原来平衡位置的广义位移矢量,为偏移原来平衡位置的广义位移矢量的二阶导数。以能量法进行振动特性分析的基础是哈密顿原理。在模态数值分析中,首先将结构离散化,从而任何一个无阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程可表示为式(1)所示,对实模态的数值研究转化为求解式(1)的矩阵微分方程。
本实施例中,步骤2)中求解母线桥系统的指定的前N阶的固有频率及模态向量的步骤包括:
2.1)根据微分方程理论确定阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程的解的函数表达式形式如式(2)所示;
2.2)将式(2)代入微分方程理论确定阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程,并求解式(3)和式(4)分别得到母线桥系统的指定的前N阶的固有频率及模态向量;
|K-ω2M|=0 (4)
本实施例中,步骤2.2)中前N阶的固有频率及模态向量具体是指前20阶的固有频率及模态向量。计算时根据母线桥实际工作情况,将母线桥箱体底部以及母线导体底部节点的所有自由度约束,得到母线桥系统的各阶固有频率和振型如表1所示。
表1:两种连接方式下母线桥的固有频率。
阶数 | 母线桥(Hz) | 母线桥系统(Hz) | 阶数 | 母线桥(Hz) | 母线桥系统(Hz) |
1 | 2.412 | 14.452 | 11 | 15.368 | 50.398 |
2 | 4.081 | 18.799 | 12 | 17.295 | 52.558 |
3 | 6.038 | 18.843 | 13 | 18.936 | 52.677 |
4 | 6.492 | 18.875 | 14 | 20.483 | 53.536 |
5 | 6.059 | 20.159 | 15 | 21.77 | 53.623 |
6 | 6.5358 | 20.231 | 16 | 29.503 | 59.862 |
7 | 8.1606 | 20.387 | 17 | 30.035 | 62.88 |
8 | 14.657 | 28.049 | 18 | 30.04 | 63.297 |
9 | 14.744 | 35.362 | 19 | 30.796 | 67.65 |
10 | 14.774 | 49.583 | 20 | 30.813 | 71.218 |
从表1可以看出,由于母线桥结构模型的自由度较多,导致固有频率分布密集。在固有频率发生小范围变化时,模态振型变化明显。此外,连接耦合方式的强弱也直接影响到固有频率值的大小。第一种连接方式作用较强,各阶固有频率较大。说明母线桥各连接部分之间耦合的节点对越多,固有频率越大。耦合的节点对不同的振型对应的固有频率的影响不一样。总体而言,这两种耦合方式对固有频率的影响不是很大。主要原因在于螺栓分布比较密,所以两种耦合的差别不大,如果螺栓分布比较稀疏,则耦合方式的差别会造成较大的差异。
由于母线桥箱体为薄壁钢板结构,其刚度远小于母线导体的刚度,这两个刚度差别较大的结构组合在一起,振型以刚度小的为主。
本发明实施例中母线桥箱体、以及母线桥箱体内部的母线部分的第1、2、4、5、10阶振型以及在f接近工频50Hz时的振型分别如图4~图15所示。从图4~图15可以看出,从第1阶开始,以母线桥箱体的局部模态为主,每个模态下母线导体的振动相对于箱体封板的变形来说很小。在约束条件下的第1阶振型主要为箱体桥端部分上封板的一阶垂向弯曲振动。本实施例中经过仿真分析发现。至第5阶振型,母线桥箱体内部的母线部分的母线导体的变形才稍大些。至第21阶振型,母线桥箱体内部的母线部分的母线导体的振动比较明显,为二阶弯曲振型。这个频率下,母线桥箱体对应的模态变形已经比较复杂。
3)振动响应分析:针对母线桥系统的有限元模型,忽略空间电荷和位移电流的影响,并假定媒质的磁导率为线性,在母线桥系统的远场单元外边界设置为0,分别对进出电流的母线导体两端和箱体桥墩两端施加电压耦合和约束条件,指定母线导体和箱体桥墩两端分别为等电位面,对母线加载正序电流,分别计算母线加载正序电流时母线桥系统中母线导体和箱体壁中的涡流,得到不同正序电流大小下母线桥系统中的母线桥箱体电磁力分布信息,根据母线桥箱体电磁力分布信息获取母线桥箱体的不同节点的所受电磁力数据并导入谐响应分析软件中得到母线桥箱体的不同节点的节点位移响应曲线,根据节点位移响应曲线中产生振动的剧烈程度确定母线桥系统箱体因母线电流产生电磁力噪声的易发位置。
大电流母线周围强大的交变电磁场使母线与母线之间以及母线与箱体之间产生周期变化的电磁力,电磁力激励母线桥结构振动,并由箱体封板向外辐射噪声。采用棱边有限元法对母线桥电磁场进行模拟,然后将分析所得的电磁力作为激励力进行结构的谐响应分析。本实施例中,对母线桥电磁场进行谐波分析。计算中不考虑空间电荷和位移电流的影响;认为媒质的磁导率都是线性的。计算时,在母线桥远场单元外边界设置A=0,由于要计算母线桥中母线导体和箱体壁中的涡流,分别对进出电流的母线导体两端和箱体桥墩两端施加电压耦合和约束条件,指定母线导体和箱体桥墩两端分别为等电位面。对母线加载正序电流,即A、B、C三相分别通电流IA=I∠120°,IB=I∠0,IC=I∠240°,其中I为额定电流有效值。图16给出工频电流大小为2000A时箱体上电磁力的分布情况。电磁力沿母线桥长度方向上呈对称分布,箱体上所受电磁力的最大值在下封板两端与桥墩连接处,这是水平母线和竖直母线产生的交变磁场在此处叠加的结果。随着电流的增大,电磁力增大,系统的工作噪声也随之增大。
本实施例中,采用有限元法对母线桥结构进行谐响应分析。通过编写相应的程序提取节点电磁力并直接导入谐响应分析软件中。图17所示为工作电流为3500A激励频率为50H z时箱体不同位置处节点位移的响应曲线。图17左侧子图为母线桥箱体上、下封板中部节点位移响应曲线。箱体位移响应沿长度方向对称分布。箱体上封板的振动比下封板剧烈,这主要因为底部封板和绝缘子及槽钢垫板相连,刚度较大。箱体上封板在桥端部分振动比较剧烈,箱体下板在桥身部分振动比较剧烈。图17中部侧子图所示为箱体左、右侧板中部节点位移响应曲线。箱体右侧封板振动比左侧剧烈,这主要因为电磁力在左、右封板上分布大小不同造成的。箱体侧板在桥端部分振动较为剧烈。图17右侧子图所示为三相导体上节点位移响应曲线。导体桥端部分振动比较剧烈。B相导体的振动比A、C相的振动剧烈。由图17可见,箱体各封板的振动不相同,桥端侧板的振动最为剧烈,这是由母线桥的在工频下的振动模态决定的。
4)对母线桥系统的噪声易发位置、母线桥系统箱体因母线电流产生电磁力噪声的易发位置、母线桥系统箱体的各个节点因母线电流产生电磁力噪声的强度分布信息来调整优化母线桥系统的部件参数、结构、安装方式中的至少一种。
模态分析的结果不能直接给出系统的结构噪声,但可以从各模态振型得出结构的振动分布,找出系统的薄弱环节和可能的破坏区域,从而在设计与改进时使结构的固有频率避开其在使用过程中的外部激振频率,为母线桥的结构修改提供可靠依据。根据振动模态分析的情况可以得出一些控制其振动及噪声辐射的基本措施。
本实施例中调整优化母线桥系统的部件参数、结构、安装方式以实现大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制的具体措施包括:
I)箱体压制凹槽及铆接H型交板。
对于箱体的噪声辐射,可以采用减小由母线传递到箱体下板的振动、采用合理的刚度和刚度分布、采用阻尼材料等来实现,尽量不要采用大的平板结构。本实施例采用在箱体封板相应位置冲压凹槽或铆接H型角板的方法来增加箱体各封板的局部刚度。在各个封板的中间位置冲压凹槽(如图14所示)或铆接角板。本实施例中凹槽的深度为6mm,角板厚度与箱体封板厚度相同。在箱体表面冲压凹槽或者焊接H型角板都能使母线桥箱体固有频率增加,刚度提高。对正常工作条件下三种母线桥结构的外部噪声进行测量。冲压凹槽或焊接角板后,母线桥箱体各封板的刚度增加,对母线桥的工作噪声有一定的控制作用。
II)控制支撑跨距减少共振。
母线桥机械共振。母线有自身的自振频率范围,为避免产生机械共振,母线在设计与支持绝缘子跨距配合时,要尽量避免共振频率距离范围。母线排列为双母线平面排列。根据《电力工程设计手册》可知,矩形双条母线组共振频率范围是35~155Hz。对于三相母线布置在同一平面的,其自振频率计算公式如下。
上式中,fm为母线自振频率,单位Hz;L为绝缘子跨距长度,单位cm;ri为母线惯性半径,单位cm;ε为材料系数,查表,ri取值3.47cm,该母线为铜母线,ε取1.14×104,将数据代入公式可得出L=1.69~3.56m。故需排除母线机械共振,至少确保两绝缘子之间的跨距不在1.69~3.56m之内。
III)箱体封板增加百叶窗。
母线桥箱体为薄钢板拼接而成,每块钢板面积较大,内阻尼较小、刚度较差,因此振动强烈,是主要的辐射声源分析中发现,箱体各块封板的振动情况不同,振幅较大的地方正好是封板上没有开百叶窗的地方。因此,考虑在未开通风百叶窗的箱体封板上增开百叶窗。一方面,从能量守恒的角度来说,增开百叶窗后从母线桥内泄漏到外部空间的磁场增加,母线桥内部磁场能量减小,从而使箱体各板上的电磁力相应减小;另一方面,因为冲压百叶窗使平板结构有截面突变,改变了原有的平薄板结构工作电流为350A时母线桥中部箱体下封板沿x方向所选点的电磁力,箱体增加百叶窗后下封板上电磁力比原有设计的有所减小。
IV)增大阻尼。
通过分析可知,大电流进线桥,室内部分即穿墙套管至进线柜开关为6m,采用的是铜质硬母线,铜的硬度大、且长度较长,当负荷电流增大,由电流产生的电动力就越大,铜排因电动力产生的震动没有得到充分的释放,容易发生震动,从而产生异声。因此,本实施例中在穿墙套管的室内侧加装铜软连接以增大阻尼,进而能抑制母线桥的振动及噪声。
需要说明的是,本实施例前述措施I)~IV)仅仅是针对图1所示母线桥系统的特定结构通过本实施例大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法进行分析得到的母线桥系统的薄弱环节和可能的破坏区域进而采取的振动及噪声抑制措施,毫无疑问,针对不同母线桥系统的结构,通过本实施例大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法进行分析得到的母线桥系统的薄弱环节和可能的破坏区域则可能会有所不同,其对应的振动及噪声抑制措施可能也会有所不同,且对应的振动及噪声抑制措施包括调整或修改部件参数、结构、安装方式中的任意一种或多种,并且可能不限于调整或修改上述因素,可能同样也可以实现振动及噪声抑制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法,其特征在于实施步骤包括:
1)建立母线桥系统的实体三维模型,将所述实体三维模型导入有限元软件中进行网格划分以及材料属性定义建立母线桥系统的有限元模型;
2)针对母线桥系统的有限元模型,建立阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程,将母线桥箱体底部以及母线导体底部节点的所有自由度约束,求解母线桥系统的指定的前N阶的固有频率及模态振型,生成前N阶的母线桥系统振型图,并通过调整激励频率模拟生成引起母线桥系统的有限元模型共振的母线桥系统振型图,根据母线桥系统振型图中的结构变形程度确定母线桥系统的噪声及振动易发位置;建立的阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程如式(1)所示;
3)针对母线桥系统的有限元模型,忽略空间电荷和位移电流的影响,并假定媒质的磁导率为线性,在母线桥系统的远场单元外边界设置为0,分别对进出电流的母线导体两端和箱体桥墩两端施加电压耦合和约束条件,指定母线导体和箱体桥墩两端分别为等电位面,对母线加载正序电流,分别计算母线加载正序电流时母线桥系统中母线导体和箱体壁中的涡流,得到不同正序电流大小下母线桥系统中的母线桥箱体电磁力分布信息,根据母线桥箱体电磁力分布信息获取母线桥箱体的不同节点的所受电磁力数据并导入谐响应分析软件中得到母线桥箱体的不同节点的节点位移响应曲线,根据节点位移响应曲线中产生振动的剧烈程度确定母线桥系统箱体因母线电流产生电磁力噪声及振动的易发位置;
4)对母线桥系统的噪声易发位置、母线桥系统箱体因母线电流产生电磁力噪声的易发位置、母线桥系统箱体的各个节点因母线电流产生电磁力噪声的强度分布信息来调整优化母线桥系统的部件参数、结构、安装方式中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法,其特征在于,步骤2)中求解母线桥系统的指定的前N阶的固有频率及模态向量的步骤包括:
2.1)根据微分方程理论确定阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程的解的函数表达式形式如式(2)所示;
2.2)将式(2)代入微分方程理论确定阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方程,并求解式(3)和式(4)分别得到母线桥系统的指定的前N阶的固有频率及模态向量;
|K-ω2M|=0 (4)
3.根据权利要求2所述的大电流封闭母线桥的振动及噪声抑制方法,其特征在于,步骤2.2)中前N阶的固有频率及模态向量具体是指前20阶的固有频率及模态向量。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7011154B2 (en) * | 2000-04-24 | 2006-03-14 | Shell Oil Company | In situ recovery from a kerogen and liquid hydrocarbon containing formation |
CN202121236U (zh) * | 2011-05-18 | 2012-01-18 | 杭州禹航电器有限公司 | 一种可分体预装的双体箱式变电站 |
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JP2015212991A (ja) * | 2014-05-01 | 2015-11-26 | キヤノン株式会社 | 情報記録装置及び情報記録装置の制御装置 |
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---|---|---|---|---|
US7011154B2 (en) * | 2000-04-24 | 2006-03-14 | Shell Oil Company | In situ recovery from a kerogen and liquid hydrocarbon containing formation |
CN202121236U (zh) * | 2011-05-18 | 2012-01-18 | 杭州禹航电器有限公司 | 一种可分体预装的双体箱式变电站 |
JP2015212991A (ja) * | 2014-05-01 | 2015-11-26 | キヤノン株式会社 | 情報記録装置及び情報記録装置の制御装置 |
CN204103266U (zh) * | 2014-09-25 | 2015-01-14 | 湖北鄂电大全电气设备制造有限公司 | 具有互换式滑动型的高低压母线桥架 |
CN105449605A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-03-30 | 湖北新昇变压器有限公司 | 高强度母线桥框架 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Methodology for bus structure torsion stiffness and natural vibration frequency prediction based on a dimensional analysis approach;A. Gauchía 等;《International Journal of Automotive Technology volume 15》;20140401;第451-461页 * |
改善三相大电流母线桥工作噪音的研究;许莎 等;《中国电机工程学报》;20051115;第25卷(第21期);第8-13页 * |
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