CN109148099B - 一种从本体降低裂心式电抗器振动的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种从本体降低裂心式电抗器振动的装置及方法，从铁芯电磁振动的根源即磁致伸缩出发，采用取向硅钢片、无取向硅钢片交错组装的方式，利用取向硅钢和无取向硅钢服役状态下磁致伸缩效应的相反性，降低铁芯的振动位移。

Description

一种从本体降低裂心式电抗器振动的装置及方法
技术领域
本发明属于电抗器技术领域，尤其是涉及一种从本体降低裂心式电抗器振动的装置及方法。
背景技术
电抗器是输变电系统重要的电力装备，在电力系统中发挥众多不同的作用。裂心式电抗器作为电抗器中一种典型的结构，不仅可以减少剩磁，还能有效控制电感量，近年来迅速发展，并且得到了广泛的应用。电抗器产生的振动噪音不仅影响其正常运行和使用寿命，还会产生噪音干扰。如何科学有效的降低电力设备的振动噪声已成为电力部门和生产厂家亟待解决的问题。
裂心式电抗器的铁心是由多块铁心饼有垫片相隔装配而成。对裂心式电抗器来说，其电磁振动噪声的主要原因就是叠片铁心的磁致伸缩，它属于电抗器振动的本体噪声。裂心式电抗器内铁心饼分段依次排列，各段铁心饼在线圈通电之后单独形成磁极，相邻铁饼间的磁吸力相互作用引起振动。裂心式电抗器本身结构特点以及工作原理决定无法从根本上消除噪声影响,国内生产厂家多采用压紧铁心柱和基座结构、在本体和箱体间增加橡胶隔振器或改善气隙材料等方法来减小电抗器的电磁振动，对电抗器振动噪声产生机理上的研究还比较少。为能设计出更低振动噪声的裂心式电抗器，考虑电工钢片磁致伸缩效应，实现其铁心减振降噪是非常必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种从本体降低裂心式电抗器振动的装置及方法，从铁芯电磁振动的根源即磁致伸缩出发，采用取向硅钢片、无取向硅钢片交错组装的方式，利用取向硅钢和无取向硅钢服役状态下磁致伸缩效应的相反性，降低铁芯的震动位移。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种从本体降低裂心式电抗器振动的装置，包括上盖板、下盖板和铁芯；
所述铁芯包括取向硅钢片、无取向硅钢片和阻隔片；
所述上盖板和下盖板相对放置，所述取向硅钢片和无取向硅钢片交错堆叠在所述上盖板和下盖板之间的中部，且所述取向硅钢片和无取向硅钢片之间由阻隔片间隔。
进一步的，所述阻隔片为大理石阻隔片。
进一步的，所述阻隔片厚度为2mm。
进一步的，所述从本体降低裂心式电抗器振动的装置还包括线圈，所述线圈有两组，相对于所述铁芯对称固定在所述上盖板和下盖板之间的两端。
一种从本体降低裂心式电抗器振动的方法，包括以下步骤：
(1)从磁致伸缩角度对常规铁芯工作状态下的位移进行计算分析，并测量取向硅钢片和无取向硅钢片磁化状态下的磁致伸缩特性；
(2)建立三维裂心式电抗器模型，根据取向硅钢片和无取向硅钢片的磁致伸缩特性及常规铁芯的磁致伸缩位移结果选取适宜厚度取向硅钢片和无取向硅钢片，采用取向硅钢片和无取向硅钢片交替组装的铁芯结构代替常规铁芯。
进一步的，所述取向硅钢片和无取向硅钢片之间为空气间隔。
进一步的，所述取向硅钢片和无取向硅钢片之间为大理石阻隔片。
相对于现有技术，本发明所述的本体降低裂心式电抗器振动的装置及方法具有以下优势：
(1)本发明所述的本体降低裂心式电抗器振动的装置及方法，从铁芯电磁振动的根源即磁致伸缩出发，采用取向硅钢片、无取向硅钢片交错组装的方式，利用取向硅钢和无取向硅钢服役状态下磁致伸缩效应的相反性，降低了铁芯的震动位移。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的从本体降低裂心式电抗器振动的装置结构示意图；
图2(1)为本发明实施例所述的从本体降低裂心式电抗器振动的装置及方法中取向硅钢片和无取向硅钢片之间以及常规铁饼之间的应力对比形态图；
图2(2)为本发明实施例所述的从本体降低裂心式电抗器振动的装置及方法中取向硅钢片和无取向硅钢片与常规铁饼的振动位移对比形态图；
图3为本发明实施例所述的从本体降低裂心式电抗器振动的装置及方法中的铁芯及常规铁芯的振动位移测试数据对比图；
图4为本发明实施例所述的从本体降低裂心式电抗器振动的装置及方法中的铁芯及常规铁芯的振动频域测试数据对比图。
附图标记说明：
1-上盖板；2-下盖板；3-铁芯；31-取向硅钢片；32-无取向硅钢片；33-阻隔片；4-线圈。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明从铁芯电磁振动的根源即磁致伸缩出发，确定一种从本体降低裂心式电抗器振动的新方法，该减振降噪方法将裂心式电抗器铁芯采用取向硅钢片、无取向硅钢片交错组装的方式，利用取向硅钢和无取向硅钢服役状态下磁致伸缩效应的相反性，降低铁芯的振动位移，从理论和实验两个方面对该方法进行了分析和验证，本发明在不改变总体结构和工艺条件下，为裂心式电抗器从根源减振降噪提供了新方法。
如图1所示，本发明所述的从本体降低裂心式电抗器振动的装置，包括上盖板1、下盖板2和铁芯3；
所述铁芯包括取向硅钢片31、无取向硅钢片32和阻隔片33；
所述上盖板1和下盖板2相对放置，所述取向硅钢片31和无取向硅钢片32交错堆叠在所述上盖板1和下盖板2之间的中部，且所述取向硅钢片31和无取向硅钢片32之间由阻隔片33间隔。
所述阻隔片33为大理石阻隔片。
所述阻隔片33厚度为2mm。
所述从本体降低裂心式电抗器振动的装置还包括线圈4，所述线圈4有两组，相对于所述铁芯3对称固定在所述上盖板1和下盖板2之间的两端。
一种从本体降低裂心式电抗器振动的方法，包括以下步骤：
(1)从磁致伸缩角度对常规铁芯工作状态下的位移进行计算分析，并测量取向硅钢片和无取向硅钢片磁化状态下的磁致伸缩特性；
(2)建立三维裂心式电抗器模型，根据取向硅钢片31和无取向硅钢片32的磁致伸缩特性及常规铁芯的磁致伸缩位移结果选取适宜厚度取向硅钢片和无取向硅钢片，采用取向硅钢片31和无取向硅钢片32交替组装的铁芯结构代替常规铁芯。
所述取向硅钢片31和无取向硅钢片32之间为空气间隔。
所述取向硅钢片31和无取向硅钢片32之间为大理石阻隔片。
裂心式电抗器铁芯是由多块铁芯饼由阻隔片相隔装配而成，铁芯饼分段依次排列，各段铁芯饼在线圈通电之后单独形成磁极，相邻铁饼间的磁吸引相互作用引起振动，由此可见，裂心式电抗器的振动是由其本身结构特点所决定的。
为了降低裂心式电抗器本体噪声，本发明从电磁振动的本质进行研究，将裂心式电抗器的铁心用取向、无取向硅钢交替的方式进行组装，取向硅钢片与无取向硅钢片之间用大理石阻隔片阻隔，利用取向硅钢、无取向硅钢在激磁条件下相反的伸缩状态，实现裂心式电抗器的本体降噪。
磁通密度主要集中在铁心中部铁心柱，裂心式电抗器的主铁心柱是由若干铁心饼叠制而成，气隙间有衍射磁通，各铁饼之间会有一定的漏磁现象。当电抗器处于工作状态时，磁场会从铁心中流过，铁心饼之间有气隙，造成铁心饼的上下侧面都会产生电磁力，进而影响铁心振动。
通过将改进前后铁芯应力的计算结果进行对比，铁心磁通密度的分布与铁心位移变化密切相关，即磁通越密集的地方，磁致伸缩量越大，铁心受到的应力也越大。而在对改进的铁心结构进行模拟分析后，如图2、图3和图4所示，发现铁芯应力、振动位移以及振动频域均明显减小。因此,该发明采用取向硅钢、无取向硅钢交替组装的裂式电抗器铁心，可从铁心振动的根源有效减弱其振动，为生产低噪声水平裂式电抗器提供了方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种从本体降低裂心式电抗器振动的装置，其特征在于：包括上盖板(1)、下盖板(2)和铁芯(3)；
所述铁芯包括取向硅钢片(31)、无取向硅钢片(32)和阻隔片(33)；
所述上盖板(1)和下盖板(2)相对放置，所述取向硅钢片(31)和无取向硅钢片(32)交错堆叠在所述上盖板(1)和下盖板(2)之间的中部，且所述取向硅钢片(31)和无取向硅钢片(32)之间由阻隔片(33)间隔；
所述阻隔片(33)为大理石阻隔片；
所述阻隔片(33)厚度为2mm；
还包括线圈(4)，所述线圈(4)有两组，相对于所述铁芯(3)对称固定在所述上盖板(1)和下盖板(2)之间的两端。
2.一种从本体降低裂心式电抗器振动的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)从磁致伸缩角度对常规铁芯工作状态下的位移进行计算分析，并测量取向硅钢片和无取向硅钢片磁化状态下的磁致伸缩特性；
(2)建立三维裂心式电抗器模型，根据取向硅钢片(31)和无取向硅钢片(32的磁致伸缩特性及常规铁芯的磁致伸缩位移结果选取适宜厚度取向硅钢片和无取向硅钢片，采用取向硅钢片(31)和无取向硅钢片(32)交替组装的铁芯结构代替常规铁芯；
所述取向硅钢片(31)和无取向硅钢片(32)之间为空气间隔；
所述取向硅钢片(31)和无取向硅钢片(32)之间为大理石阻隔片。
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