CN112735768B - 一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置，应用于对变压器的铁心进行减振，包括：两个铁心减震件和固定件，所述两个铁心减震件的结构与所述铁心的结构相适配且分别抵触于所述铁心两侧，所述两个铁心减震件均采用负磁致伸缩材料制成，所述固定件用于固定所述两个铁心减震件与所述铁心之间的相对位置。通过采用负磁致伸缩材料制成的铁心减震件抵消铁心由于正磁致伸缩而引起的振动位移，对铁心的振动起到一个动态的削弱作用，能够有效地减少变压器铁心的振动噪声。同时，无需大量外围附件，降低了结构的复杂性，制造成本较低，且不会改变变压器的运行性能。

Description

一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置
技术领域
本申请涉及变压器减振设备技术领域，尤其涉及一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置。
背景技术
近年来，随着我国城市化建设规模的日益扩大，在城乡居民小区和商业区安装的变压器等输变电设备也逐日增多，其中，很多变压器是直接安置于居民小区内，成为了所谓的“邻居式变压器”。这使由振动所产生的变压器噪声成为新的“污染源”，这直接影响了小区居民的正常生活，甚至会导致人的神经系统、消化系统和耳腔的不适。所以，如何对变压器进行减振降噪就成为变压器制造业亟待解决的问题。
目前，从变压器的降噪原理出发，降噪技术分为有源降噪和无源降噪两种方法。
其中，有源降噪是基于声场相消性原理控制次级源在误差传声器处产生与初级源相抵消的声波从而达到降噪的目的。中国发明公开专利CN 109920634A公开了一种能够抗电网频率波动影响的变压器有源降噪方法，利用第二组滤波器来弥补因电网频率波动引起的噪声信号相关度缺失的影响。但是有源降噪系统工作过程中需要外部电源供电，系统结构复杂程度较高。
而无源降噪无需外部电源供电，它从振动噪声的产生机理和传播方式上，可以分为本体减振降噪和传播途径减振降噪两种无源降噪方式。中国发明授权专利CN104779039B公开了一种铁心夹紧装置，通过铁心固定件和绑扎带来优化了铁心的夹紧，解决了噪声增大的问题，但是，通过铁心固定件和绑扎对铁心的夹紧导致变压器铁心导磁性能下降。
因此，目前亟需一种能够有效降低变压器振动噪声、且对变压器性能没有影响以及结构简单的减振降噪装置。
发明内容
本申请提供了一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置，用于解决变压器减振装置结构复杂、减震效果较差以及降低变压器性能的技术问题。
有鉴于此，本申请提供了一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置，应用于对变压器的铁心进行减振，包括：两个铁心减震件和固定件，所述两个铁心减震件的结构与所述铁心的结构相适配且分别抵触于所述铁心两侧，所述两个铁心减震件均采用负磁致伸缩材料制成，所述固定件用于固定所述两个铁心减震件与所述铁心之间的相对位置。
优选地，所述两个铁心减震件均包括两个铁心垫板和若干个铁心拉板，所述两个铁心垫板平行且间隔设置，所述若干个铁心拉板平行且间隔设置于所述两个铁心垫板之间，且两端分别与所述两个铁心垫板固定连接。
优选地，所述负磁致伸缩材料为Sm0.88Nd0.12Fe2合金，所述Sm0.88Nd0.12Fe2合金的磁致伸缩系数为-2220×10-6。
优选地，所述两个铁心垫板和所述若干个铁心拉板的厚度均为5mm。
优选地，所述固定件包括分别设于所述两个铁心减震件远离所述铁心两侧的两个铁心夹板，所述两个铁心夹板通过螺栓连接。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本发明提供了一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置，应用于对变压器的铁心进行减振，包括：两个铁心减震件和固定件，所述两个铁心减震件的结构与所述铁心的结构相适配且分别抵触于所述铁心两侧，所述两个铁心减震件均采用负磁致伸缩材料制成，所述固定件用于固定所述两个铁心减震件与所述铁心之间的相对位置。通过采用负磁致伸缩材料制成的铁心减震件在变压器产生的磁场作用下，其负磁致伸缩的位移方向与铁心的硅钢片磁致伸缩方向是相反的，当铁心发生正磁致伸缩的振动时，与负磁致伸缩材料制成的铁心减震件发生相互作用后，抵消了铁心由于正磁致伸缩而引起的振动位移，对铁心的振动起到一个动态的削弱作用，能够有效地减少变压器铁心的振动噪声。同时，无需大量外围附件，降低了结构的复杂性，制造成本较低，且不会改变变压器的运行性能。
附图说明
图1为本申请另一实施例提供的一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置中铁心减震件的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的变压器铁心上轭一点在使用本减震装置前后的振动位移曲线对比图；
图4为本申请实施例提供的变压器0.035s时刻在使用本减震装置前所受应力和变形分布图；
图5为本申请实施例提供的变压器0.035s时刻在使用本减震装置后所受应力和变形分布图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供的一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置，应用于对变压器的铁心进行减振，包括：两个铁心减震件和固定件，两个铁心减震件的结构与铁心的结构相适配且分别抵触于铁心两侧，两个铁心减震件均采用负磁致伸缩材料制成，固定件用于固定两个铁心减震件与铁心之间的相对位置。
可以理解的是，变压器的铁心在励磁时，由晶粒间交换作用力会引起硅钢片的尺寸沿磁力线沿不同方向伸长或缩短，也即发生磁致伸缩现象。这种磁致伸缩现象使得铁心随着励磁频率和磁通密度的变化而发生周期性的振动，这是变压器本体振动噪声的主要原因。同时，变压器的铁心采用的晶粒取向硅钢片为正磁致伸缩材料，即铁心在励磁时，硅钢片会在磁化方向上产生不同程度的伸长。
对于负磁致伸缩材料来说，当外加磁场方向平行于轴向时，在磁化过程中，磁畴会转向磁场方向，虽然磁畴的磁矩也平行于外磁场方向，这与正磁致伸缩材料不同的是，由于电子云形状不同即长轴与磁场方向垂直，因而负磁致伸缩材料会沿轴向缩短，表现为负的磁致伸缩的振动位移。
本实施例中，采用负磁致伸缩材料制成的铁心减震件在变压器产生的磁场作用下，其负磁致伸缩的位移方向与铁心的硅钢片磁致伸缩方向是相反的，当铁心发生正磁致伸缩的振动时，与负磁致伸缩材料制成的铁心减震件发生相互作用后，抵消了铁心由于正磁致伸缩而引起的振动位移，对铁心的振动起到一个动态的削弱作用，能够有效地减少变压器铁心的振动噪声。同时，无需大量外围附件，降低了结构的复杂性，制造成本较低，且不会改变变压器的运行性能。
以上为本发明提供的一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置的一个实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置的另一个实施例的详细描述。
为了便于理解，请参阅图1～2，本申请提供的一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置，应用于对变压器的铁心1进行减振，包括：两个铁心减震件和固定件，两个铁心减震件的结构与铁心1的结构相适配且分别抵触于铁心1两侧，两个铁心减震件均采用负磁致伸缩材料制成，固定件用于固定两个铁心减震件与铁心1之间的相对位置。
其中，两个铁心减震件均包括两个铁心垫板21和若干个铁心拉板22，两个铁心垫板21平行且间隔设置，若干个铁心拉板22平行且间隔设置于两个铁心垫板21之间，且两端分别与两个铁心垫板21固定连接。
如图2所示，在一个示例中，铁心拉板22具体为三个，三个铁心拉板22间隔设置于两个铁心垫板21之间，且间隔形成两个槽口。同时，铁心垫板21与铁心拉板22配合构成的铁心减震件的的结构与铁心1的结构相适配，可以安装于铁心1的两侧面，铁心1的每个心柱两侧均设有铁心拉板22，从而有效地抵消铁心1带来的正磁致伸缩振动。
其中，负磁致伸缩材料为Sm0.88Nd0.12Fe2合金，Sm0.88Nd0.12Fe2合金的磁致伸缩系数为-2220×10-6。
可以理解的是，Sm0.88Nd0.12Fe2合金的应变最大，且没有重稀土元素，从而降低使用成本。
其中，两个铁心垫板21和若干个铁心拉板22的厚度均为5mm。
可以理解的是，通过减小两个铁心垫板21和若干个铁心拉板22的厚度从而可以降低使用成本和提高结构紧凑性。
其中，固定件包括分别设于两个铁心减震件远离铁心1两侧的两个铁心夹板31，两个铁心夹板31通过螺栓连接。
可以理解的是，在铁心夹板31与铁心1之间设置铁心减震件，在一个具体实施例中，通过两个铁心夹板31通过设置螺栓32和螺母33配合进行螺栓固定连接，通过铁心1夹件上螺栓32的预紧力将铁心垫板21和铁心拉板22与铁心1的心柱夹紧。
需要说明的是，变压器在服役时振动特征基本恒定，而铁心1在磁场中的伸长缩短也是周期性的，这使得铁心1振动为周期性振动。本实施例中的铁心垫板21和铁心拉板22均采用了负磁致伸缩材料制成，使得在铁心1产生振动位移时，会产生同铁心1的硅钢片位移相互抵消的反向位移，从而降低了原本因铁心1振动产生的振动噪声和铁心1由于伸长而与夹件碰撞产生的振动噪声。由于负磁致伸缩材料同样会随着周期变化的磁场而周期性的缩短与恢复，这样该减震装置形成了动态绑缚形态，因此，该减震装置不会由于变压器服役年限的增加而发生松动，而会一直处于最佳的工作状态以最大程度降低变压器的振动噪声。同时，该减震装置安装方便、降噪效果明显、能够从振动噪声的源头对变压器进行减振降噪，而且不会影响变压器铁心1的导磁性能。
为了验证该减震装置在变压器减振降噪领域的效果，如图3～5所示，在一台常规干式变压器上对比了安装该减震装置前后的振动信号的检测结果，在图3中，将干式变压器的铁心上轭的一点的振动位移曲线作对比，由图中可以看出，应用了负磁致伸缩材料的变压器减振装置后的变压器的振动总位移有着明显的减小；同时，图4和图5分别为变压器0.035s时刻在采用本减振装置前后的变压器所受应力和变形分布图，由图4和图5可以看出，通过对比相同时间点下，应用了负磁致伸缩材料的变压器减振装置后的变压器所受应力和变形有了很大程度的降低。由此，根据仿真的结果对比图片中能够看出，采用本减振装置的变压器的振动有了明显的减弱，说明采用负磁致伸缩材料的变压器减振装置有明显的减振效果。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置，应用于对变压器的铁心进行减振，其特征在于，包括：两个铁心减震件和固定件，所述两个铁心减震件的结构与所述铁心的结构相适配且分别抵触于所述铁心两侧，所述两个铁心减震件均采用负磁致伸缩材料制成，所述固定件用于固定所述两个铁心减震件与所述铁心之间的相对位置；所述两个铁心减震件均包括两个铁心垫板和若干个铁心拉板，所述两个铁心垫板平行且间隔设置，所述若干个铁心拉板平行且间隔设置于所述两个铁心垫板之间，且两端分别与所述两个铁心垫板固定连接。
2.根据权利要求1所述的采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置，其特征在于，所述负磁致伸缩材料为Sm0.88Nd0.12Fe2合金，所述Sm0.88Nd0.12Fe2合金的磁致伸缩系数为-2220×10-6。
3.根据权利要求1所述的采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置，其特征在于，所述两个铁心垫板和所述若干个铁心拉板的厚度均为5mm。
4.根据权利要求1所述的采用负磁致伸缩材料的干式变压器减振装置，其特征在于，所述固定件包括分别设于所述两个铁心减震件远离所述铁心两侧的两个铁心夹板，所述两个铁心夹板通过螺栓连接。
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