CN116897401A - 变压器和变压器设备 - Google Patents

变压器和变压器设备 Download PDF

Info

Publication number
CN116897401A
CN116897401A CN202280014421.2A CN202280014421A CN116897401A CN 116897401 A CN116897401 A CN 116897401A CN 202280014421 A CN202280014421 A CN 202280014421A CN 116897401 A CN116897401 A CN 116897401A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transformer
winding
type
winding portion
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202280014421.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116897401B (zh
Inventor
K·C·萨胡
A·丹里德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Energy Co ltd
Original Assignee
Hitachi Energy Switzerland AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Energy Switzerland AG filed Critical Hitachi Energy Switzerland AG
Publication of CN116897401A publication Critical patent/CN116897401A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116897401B publication Critical patent/CN116897401B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/33—Arrangements for noise damping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/022—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306—Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/321—Insulating of coils, windings, or parts thereof using a fluid for insulating purposes only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
  • Regulation Of General Use Transformers (AREA)

Abstract

一种变压器(100)，该变压器包括至少两个相绕组(110)，每个相绕组(110)具有围绕线圈轴线的线圈匝(120)，其中，至少两个相绕组(110)至少包括第一类型的相绕组(110a)和第二类型的相绕组(110b)，第一类型的相绕组(110a)和第二类型的相绕组(110b)中的每一者包括多个绕组部分(116)，多个绕组部分至少包括第一绕组部分(116a)和第二绕组部分(116b)，第一类型的相绕组(110a)包括具有第一绕组部分刚度的第一绕组部分(116a)和具有第二绕组部分刚度的第二绕组部分(116b)，其特征在于，所述第一类型的相绕组(110a)的所述第一绕组部分刚度与所述第二绕组部分刚度之间的刚度差使得声功率在所述主频率下最小化。

Description

变压器和变压器设备
技术领域
本公开涉及一种变压器。本公开还涉及一种包括这种变压器的变压器设备。
背景技术
变压器与任何其他工业产品一样，必须符合噪声水平的各种要求。本领域技术人员已知，从受力F作用的振动结构发射的声功率P可以表示为：
P＝FHΦBFΦΦTF
其中，Φ表示与结构的机械特性相关联的模态形态的集合，并且算子BFΦ隐含地取决于结构的几何形状、频率以及所讨论的声学和结构介质的材料特性。此外，H表示向量的埃尔米特转置，并且T表示正则向量转置。量ΦTF在这里被解释为两个向量的标量积或点积，指示当这两个向量正交时，所得到的声功率变为零。在本发明中提出通过促进由固有对称力分布作用的非对称绕组谐振模态来实现这种正交性。无论模态的频率与网络频率的两倍的实际接近度如何，所得到的声功率都被降低。
更详细地，机械组件(在该上下文中典型地是具有支撑结构的绕组或一组这样的绕组)的运动方程在数值方法中通常表示为：
其中，u是位移向量，M、C、K分别是系统质量、阻尼、刚度矩阵，并且F是力向量。
基于上述系统矩阵并且以公知的方式引入系统模态形态Φ和模态坐标z，
同样众所周知的是，在频率ω下的频域模态位移zn由下式给出：
使得模态位移分量umn(绕组中的任意m、模态n)可以表示为：
这里，参数ξn表示阻尼比(临界阻尼的分数)，并且为了进一步清楚，量um根据下式表示为系统模态的总和：
进一步研究该表达式中的分数，可以容易地讨论减轻噪声和振动的经典方法。显然，当驱动频率ω接近共振频率ωn或这种频率的窄集合时，结构响应xm可能增长超过容许水平，并且减轻这种影响的常见方法是
-找到增加振动能量ξn的阻尼、耗散的方式，和/或
-通过改变机械组件的刚度和/或质量来改变谐振频率ωn，和/或
-减小作用在组件上的力F的大小，或以其他方式重定向该力的作用。
US 9020156公开了一种阻尼方法，其中压电换能器/致动器布置在变压器的箱壁上。压电换能器/致动器在固有频率下与箱壁的显著偏转的区域对准。测量和分析壁的振动，然后控制压电致动器以吸收振动并且因此降低噪声水平。然而，在变压器噪声环境中，难以将阻尼增加到振动水平显著降低的程度。
此外，改变谐振频率的第二种常见方法可能导致由将不可避免地出现在接近激励频率ω处的新谐振控制的谐振现象。事实上，在变压器噪声环境下，重要的是还要密切注意短路事件期间的绕组动态，因为这里在网络频率(通常但不限于50Hz或60Hz)的几个周期期间的机械频率成分在网络频率与网络频率的两倍之间变化。网络频率是在上述理论背景中隐含假设的稳态驱动频率ω。换言之，通常必须非常小心地执行偏移谐振，以确保整个变压器系统的整体性。JP 2013183151公开了一种示例，其中两个绕组被配置为具有不同的谐振频率并且布置为彼此补偿。
最后，作用在绕组导体上的电磁力分布应被视为给定的，其具有很少的设计自由度以控制噪声。
发明内容
因此，本公开的目的是提供一种改进的变压器。更具体地，本公开的目的是提供一种噪声排放适当低并且构建和组装成本有效的变压器。本公开的另一目的是提供一种在变压器箱中包括这种变压器的变压器设备。
根据本公开的第一方面，该目的通过一种包括至少两个相绕组的变压器来实现。每个相绕组具有围绕线圈轴线的线圈匝。变压器适于当变压器操作时以预定频率变换电压。变压器由具有对应于预定频率乘以二的主频率并且具有振动模态的机械负载激励。负载和振动模态的组合产生变压器的振动。变压器具有一组振动模态。每个振动模态具有振动模态频率，其中，这一组振动模态中的至少一个主要贡献振动模态是所述振动模态中的当变压器被负载激励时产生最大声功率的振动模态。
至少两个相绕组至少包括第一类型的相绕组和第二类型的相绕组。第一类型的相绕组和第二类型的相绕组中的每一者包括多个绕组部分，多个绕组部分至少包括第一绕组部分和第二绕组部分。
第一类型的相绕组包括具有第一绕组部分刚度的第一绕组部分和具有第二绕组部分刚度的第二绕组部分，其中，所述第一类型的相绕组的第一绕组部分刚度与第二绕组部分刚度之间的刚度差使得声功率在所述主频率下最小化。
为了清楚起见，本公开没有进一步参考用于噪声最小化的谐振控制ωn，或者在上面的背景技术部分中讨论的任何其他经典方法。
变压器的振动模态描述了当在负载激励期间以固有频率振动时变压器将显示的变形。因此，该组振动模态指示变压器在动态负载下、诸如当由预定频率的交流电流产生的振荡电磁场激励时如何表现。振动模态确定变压器的声功率，例如，在振动期间有多少空气位移，并且因此变压器在机械主频率下产生噪声的效率如何。
预定频率可以例如是50Hz或60Hz。在这些频率下，变压器操作的振动的对应主频率因此分别变为100Hz或120Hz。
如上所述，当变压器在主频率下被负载激励时，至少一个主要贡献振动模态是贡献最高声功率的振动模态。因此，当至少一个相绕组被适配成使得构成变压器的相绕组的组件的点积接近零时，可以减少由变压器产生的声功率并且因此减少噪声产生。举例而言，可以通过调整结构的质量和/或弹性来修改结构(诸如变压器箱中的变压器)的模态形态。然而，还可以设想变压器的其他特性可能对模态形态具有影响。
通常，该目的通过关注在上面的背景技术部分中给出的支配分数的分母来实现，因为点积被优化为接近零，而不管由形成分母的项所表示的机制的特性如何。因此，可以控制结构振动以实现低噪声性能。
通过提供如本文所公开的变压器，可以通过修改至少一个相绕组的弹性(即，刚度)来改变振动模态。如上文所讨论的，提供具有不同绕组部分刚度的绕组部分是将主要贡献振动模态形态从对称模态形态修改为非对称模态形态的方便且成本有效的方式。
可选地，第一类型的相绕组的第一绕组部分具有如沿线圈轴线所见的第一绕组部分刚度，并且第一类型的相绕组的第二绕组部分具有如沿线圈轴线所见的第二绕组部分刚度。第一绕组部分刚度不同于第二绕组部分刚度。
可选地，第一类型的相绕组在线圈匝之间设置有多个间隔件。第一类型的相绕组的第一绕组部分设置有第一类型的间隔件，并且第一类型的相绕组的第二绕组部分设置有第二类型的间隔件。第一类型的间隔件不同于所述第二类型的间隔件。
电磁负载的对称力分布可以沿至少一个相绕组的线圈轴线(第一轴线)激发大的振动。因此，沿至少第一类型的相绕组的线圈轴线布置具有不同刚度的不同绕组部分是影响相绕组的振动模态形态并且降低整个变压器在主机械频率下的噪声的有效方式。作为非限制性示例，可以通过将绕组部分布置成具有不同的间隔件、CTC电缆和/或不同的刚度分布来修改相绕组的刚度。
可选地，第一类型的间隔件具有第一弹性模量，并且第二类型的间隔件具有第二弹性模量。第一弹性模量不同于所述第二弹性模量。
间隔件通常沿相绕组的轴向长度分布在线圈匝之间，以将线圈的匝彼此分离和电隔离。当线圈匝振动时，间隔件的弹性影响相绕组和变压器作为整体的弹性。因此，可以通过在不同的绕组部分中提供具有不同弹性模量的间隔件来修改变压器的至少一个主要贡献模态或对称模态的模态形态。例如，可以通过选择用于间隔件的适当材料来选择弹性模量。可选择/可适用的材料的弹性模量的范围在0.1GPa至120GPa之间或更高。
可选地，第一绕组部分位于第二绕组部分的径向内侧。
相绕组可以具有内绕组和外绕组。内绕组可以是低压绕组，并且外绕组可以是高压绕组，反之亦然。有利地，为了简化相绕组的组装和生产，第一绕组部分可以是内绕组，并且第二绕组部分可以是外绕组，使得第一绕组部分位于第二绕组部分的径向内侧。以此方式，整个内绕组具有一种类型的绕组部分刚度，并且整个外绕组具有不同类型的绕组部分刚度。如上文所公开的，提供刚度不同于第二绕组部分的第一绕组部分将至少一个主要贡献模态或对称模态的模态形态朝向非对称模态修改，以减少在主频率下的振动和噪声。
可选地，第二类型的相绕组的第一绕组部分具有如沿所述线圈轴线所见的第一绕组部分刚度，并且第二类型的相绕组的所述第二绕组部分也具有如沿所述线圈轴线所见的第一绕组部分刚度。
以此方式，第二类型的相绕组的第一绕组部分和第二绕组部分具有相同的绕组部分刚度。
可选地，变压器包括沿轴线x布置的三个相绕组。一个第一类型的相绕组居中地布置在两个第二类型的相绕组之间。
根据本公开的相绕组的上述布置已经表明在降低噪声方面尤其有效。
可选地，变压器包括沿轴线x布置的三个相绕组。一个第二类型的相绕组居中地布置在两个第一类型的相绕组之间。
根据本公开的相绕组的上述布置已经表明在降低噪声方面尤其有效。
根据本公开的第二方面，提供了一种变压器设备，该变压器设备包括如上文所公开的变压器，其中，变压器被封闭在变压器箱中。
变压器可以浸入变压器箱中的电绝缘介质(诸如油)中。通过提供至少一个根据本公开的相绕组，可以修改变压器的主要贡献模态或对称模态，以减少变压器设备的振动和噪声。因此，变压器箱中的这种变压器将使变压器箱壁产生较少的噪声。
附图说明
本公开的进一步的目的和优点以及特征将从以下参考附图对一个或多个实施例的描述中变得显而易见，在附图中：
图1示出了示例性现有技术的变压器在非对称振动模态下的侧视截面图
图2示出了图1的现有技术的变压器在对称振动模态下的侧视截面图
图3示出了由图1和图2的现有技术的变压器在预定频率下产生的噪声功率
图4图示了在对称振动模态下的噪声产生的概念
图5图示了在非对称振动模态下的噪声产生的概念
图6示出了根据本公开的示例性变压器的侧视截面图
图7是图6的变压器的线圈匝和间隔件的详细视图
图8示出了图6的示例性变压器的俯视截面图
具体实施方式
下面参考示出实施例示例的附图更详细地展开本公开。本公开不应被视为局限于所描述的实施例示例；而是，本公开由所附权利要求限定。在整个说明书中，相似的附图标记指代相似的元件。
图1和图2示出了示例性现有技术的变压器100’在不同振动模态下的侧视截面图。现有技术的变压器100’具有沿第一轴线z的第一延伸、沿第二轴线x的第二延伸和沿第三轴线y的第三延伸(未示出)。第一轴线、第二轴线和第三轴线彼此垂直。现有技术的变压器100’进一步被例示为具有三个相绕组110’，如沿所述第二轴线(x)所见，这三个相绕组彼此相距一定距离。
每个相绕组具有沿第一轴线(z)的第一端部和相反的第二端部。第一端部和第二端部分别设置有第一压板112’和第二压板114’，相绕组110’被夹持在这两个压板之间。当变压器100’操作时，电磁力和相绕组在压板之间的夹持产生负载噪声，该负载噪声是变压器的总噪声的重要部分，尤其对于大型单元而言。
变压器100’可以被封闭在其中的变压器箱200’的对称移动(活塞式位移)与非对称移动相比向远场辐射明显的噪声，因为对称振动使更多空气位移，从而比非对称移动更有效地辐射声音。相绕组110’在负载下通常以100Hz或120Hz的机械主频率(即，50Hz或60Hz的预定电操作(激励)频率乘以二)振动。
图1和图2通过箭头M图示了变压器100’的压板112’、114’的移动。为了清楚起见，仅针对一个相绕组110’示出了箭头。在实践中，对于现有技术的变压器100’，所有的相绕组110’表现出相同的振动模态，尽管相对于彼此具有120°的相移，例如对于如图1和图2所示的三相变压器100’既是如此。
图3示出了变压器100’的声功率如何随频率变化。横轴显示机械振动频率。该曲线表示变压器100’的结构的振动模态的叠加。可以在声功率最大的峰值振幅处认定变压器100’的关注模态。
图4和图5分别图示了对称振动模态和非对称振动模态，并且进一步解释这两种模态的发声特性。图4概念性地示出了作用在变压器箱200’上的对称模态。可以看出，变压器箱200’周围的一定体积(ΔV(正或负))的介质(诸如空气)位移。该位移将噪声辐射到可听到的远场，其可以被感知为干扰噪声。相反，图5所示的非对称振动模态使变压器箱200’的一部分向上移动，而另一部分向下移动，理论上使得净体积位移ΔV等于零。这种非对称振动模态将噪声辐射到近场，这在一定距离处是听不到的。换言之，它不被感知为干扰噪声。图4和图5中示出了中心平面P。图4中的箭头M图示了在平行于中心平面P的方向上的位移，位于中心平面P的相反两侧的变压器箱200’的每个部分如何同时在相同方向上位移。在图5中，非对称振动模态导致在中心平面P的相反两侧的相反方向。
图6示出了根据本公开的示例性变压器100的侧视截面图。变压器100包括至少两个相绕组110。所图示的示例性变压器包括三个相绕组110。每个相绕组110具有围绕线圈轴线的线圈匝120(图7)。变压器100适于当变压器100操作时以预定频率变换电压。变压器100由具有对应于预定频率乘以二的主频率并且具有振动模态的机械负载激励。负载和振动模态的组合产生变压器100的振动。变压器100进一步具有一组振动模态，每个振动模态具有振动模态频率，其中，这一组振动模态中的至少一个主要贡献振动模态是振动模态中的当变压器100被负载激励时产生最大声功率的振动模态。
至少两个相绕组110至少包括第一类型的相绕组110a和第二类型的相绕组110b，第一类型的相绕组110a和第二类型的相绕组110b中的每一者包括多个绕组部分116，多个绕组部分至少包括第一绕组部分116a和第二绕组部分116b。第一类型的相绕组(110a)包括具有第一绕组部分刚度的第一绕组部分(116a)和具有第二绕组部分刚度的第二绕组部分(116b)。所述第一类型的相绕组的所述第一绕组部分刚度与所述第二绕组部分刚度之间的刚度差使得声功率在所述主频率下最小化。
图7示出了相绕组110的线圈匝120的放大细节。至少一个相绕组110在线圈匝120之间设置有多个间隔件130。间隔件通常沿相绕组110的轴向长度分布在线圈匝之间，以将线圈的匝彼此分离和电隔离。
变压器100进一步具有沿第一轴线z的第一延伸。线圈轴线平行于第一轴线z。变压器100具有沿第二轴线x的第二延伸和沿第三轴线y的第三延伸(参见图8)。第一轴线、第二轴线和第三轴线彼此垂直，并且如沿第二轴线x所见，所至少两个相绕组110的中心彼此相距一定距离。变压器100包括第一中心平面A，该第一中心平面沿第二轴线x和第三轴线y延伸并且如沿第一轴线z所见将绕变压器分成两半。变压器100包括第二中心平面B(参见图8)，该第二中心平面沿第二轴线x和第一轴线z延伸并且如沿第三轴线y所见将变压器100分成两半。变压器100包括第三中心平面C，该第三中心平面沿第三轴线y和第一轴线z延伸并且如沿第二轴线x所见将变压器100分成两半。
每个相绕组110可以具有沿线圈轴线(即，与第一轴线z平行)的第一端部和相反的第二端部。第一端部和第二端部分别设置有第一压板112和第二压板114，相绕组110被夹持在这两个压板之间。
所述变压器100的机械振动的对称模态使得对于在平行于相关中心平面的方向上的位移，所述变压器100的位于所述中心平面A、B、C中的一个中心平面的相反两侧的每个部分同时在相同方向上位移。所述变压器100的机械振动的非对称模态使得对于在平行于相关中心平面的方向上的位移，所述变压器100的位于所述中心平面A、B、C中的一个中心平面的相反两侧的每个部分同时在相反方向上位移。
模态频谱可以用于研究结构响应于不同频率的振动振幅。用于创建模态频谱的装置和方法是本领域技术人员已知的。例如可以通过脉冲锤引起变压器箱壁振动，并且箱壁的振动例如可以通过加速度传感器或通过分布在箱壁表面上的压电力换能器来测量。这些所测量的信号可以被转发到计算机系统，该计算机系统执行模态分析并且由此数值地确定箱壁的动态特性。
如结合图1至图5所讨论的，变压器(例如，电力变压器)的噪声产生机制由几乎对称的相绕组轴向力分布控制。本公开的变压器100试图通过在构成变压器100的相绕组的组件中引入非对称振动模态形态来破坏这种匹配，使得点积趋向于零。变压器的力分布由于结构而给定。芯、线圈匝和/或压板的形状和设计是预设的，以获得变压器所需的电气性能。然而，可以在不影响性能的情况下修改变压器振动所依赖的其他特性。这种特性是机械刚度。另一特性是相绕组110的质量。然而，由于对变压器和绕组的设计约束，改变质量的自由度受到限制。
为此目的，如上所述，根据本公开的变压器100使其相绕组110中的至少一个设置有多个绕组部分116。多个绕组部分至少包括第一绕组部分116a和第二绕组部分116b，其中，第一绕组部分116a具有第一绕组部分刚度，并且所述第二绕组部分116b具有第二绕组部分刚度。
在图8的示例性实施例中，图8是图6的示例性变压器100的顶侧截面图，每个相绕组110被示出为具有内绕组和外绕组。内绕组可以是低压绕组，并且外绕组可以是高压绕组，反之亦然。第一绕组部分116a可以位于第二绕组部分116b的径向内侧。在图8的示例性实施例中，第一绕组部分116a可以是低压绕组，并且第二绕组部分116b可以是高压绕组。
根据本公开，相绕组包括至少两个绕组部分116。因此，大于两个的任何数量的绕组部分116也在本公开的范围内。
绕组部分116在本文中是指相绕组110的线圈匝的一部分。如图8中例示的，绕组部分116可以是整个内绕组或外绕组。绕组部分可以替代性地是绕组的沿第一轴线z(未示出)在长度上受限制的一部分，诸如绕组的区段。绕组部分也可以/替代性地是由围绕线圈轴线的角限制到绕组的周向扇区的绕组的扇区。
在绕组部分116之间引入刚度差或质量差、或刚度差与质量差破坏机械振动的对称模态，并且替代地在包括具有不同绕组部分的至少一个相绕组110的变压器中引入非对称振动模态。作为至少一个不同相绕组的结果，整个变压器100的机械振动的对称模态被破坏。
在诸如图6或图8所示的变压器设备300中，该变压器设备包括封闭在变压器箱200中的根据本公开的变压器100，发出到周围环境的噪声显著降低。这是破坏变压器100中的机械振动的对称模态的结果。由此，变压器箱200的对称模态也被破坏，使得从变压器箱200辐射的声功率和噪声降低。
为了破坏变压器100的机械振动的对称模态，第一类型的相绕组110a的第一绕组部分116a可以具有如沿线圈轴线z所见的第一绕组部分刚度。第一类型的相绕组110a的第二绕组部分116b可以具有如沿线圈轴线z所见的第二绕组部分刚度。如前所述，第一绕组部分刚度不同于所述第二绕组部分刚度。
第一绕组部分116a设置有第一间隔件分布，并且第二绕组部分116b设置有第二间隔件分布。第一间隔件分布不同于所述第二间隔件分布。用于间隔件130的材料选择和/或间隔件分布的密度是可以用于破坏机械振动的对称模态的因素。当线圈匝120振动时，由间隔件130提供的弹性影响相绕组110和变压器100作为整体的刚度，从而影响变压器100、油和变压器箱200的振动模态。
第一间隔件分布可以包括第一类型的间隔件，并且第二间隔件分布可以包括第二类型的间隔件。第一类型的间隔件不同于所述第二类型的间隔件。第一类型的间隔件可以例如具有第一弹性模量，并且第二类型的间隔件可以具有第二弹性模量。第一弹性模量与所述第二弹性模量相差至少3GPa，或更优选地相差至少5GPa，诸如至少10GPa。
因此，可以通过提供具有不同弹性模量的间隔件130来修改变压器的主要贡献模态或对称模态。例如，可以通过选择用于间隔件130的适当材料来选择弹性模量。可选择/可适用的材料的弹性模量的范围在0.1GPa至120GPa之间或更高。
替代性地，第一间隔件分布可以包括在围绕线圈轴线的方向上彼此之间以第一距离布置的间隔件，并且第二间隔件分布可以包括在围绕线圈轴线的方向上彼此之间以第二距离布置的间隔件。第一距离不同于所述第二距离。通过例如与第二绕组部分相比减小第一绕组部分中的间隔件之间的距离，与第二绕组部分相比可以增加第一绕组部分的刚度。这将意味着与第二绕组部分相比，在第一绕组部分中线圈匝120的每单位长度的间隔件的数量更多。
可选地，第一类型的间隔件可以在结构上成形为具有如沿线圈轴线所见的第一刚度，并且第二类型的间隔件成形为具有如沿线圈轴线所见的第二刚度，所述第一刚度不同于所述第二刚度。与传统间隔件相比，间隔件130可以具有提供增加的或减小的刚度的结构形状。因此，第一类型的间隔件和第二类型的间隔件可以具有相同的材料，但是可以设置有不同的形状，以便为至少第一绕组部分和第二绕组部分提供不同的刚度。作为示例，与实心间隔件130相比，中空间隔件130可以提供减小的刚度。
有利的是，变压器100的相绕组110中的至少一个不设置具有不同绕组部分刚度的不同绕组部分116。因此，至少一个相绕组可以具有单一类型的间隔件，这简化了制造。此外，模拟已经表明，当并非所有相绕组都具有不同的绕组部分刚度时，实现了更好的结果。
换言之，在示例性实施例中，第二类型的相绕组110b的第一绕组部分116a可以具有沿所述线圈轴线所见的第一绕组部分刚度，并且第二类型的相绕组110b的所述第二绕组部分116b也可以具有如沿所述线圈轴线所见的第一绕组部分刚度。由此，第二类型的相绕组110b在第一绕组部分116a和第二绕组部分116b两者中具有相同的绕组部分刚度。第二类型的绕组110b的绕组部分刚度与第一绕组部分116b的绕组部分刚度相同。
两个示例性实施例特别显著地降低噪声。在第一示例性实施例中，变压器100包括沿第二轴线x布置的三个相绕组110。一个第二类型的相绕组110b居中地布置在两个第一类型的相绕组110a之间。
在第二示例性实施例中，如图6和图8所示，变压器100包括沿第二轴线x布置的三个相绕组110，并且其中，一个第一类型的相绕组110a居中地布置在两个第二类型的相绕组110b之间。
下面的表1示出了图6和图8所示的第二示例性实施例的变压器100和变压器设备300的模拟结果。变压器在100Hz的机械主频率下操作。在该示例中，仅间隔件130的刚度/弹性适于影响主要贡献模态。可以看出，所有低压绕组(例如，内绕组)的间隔件130具有相同的弹性模量。在侧部的相绕组110的高压绕组也具有与低压绕组相同的弹性模量的间隔件。只有中间相绕组110的高压绕组布置有具有与其他绕组不同的弹性模量的间隔件130。
第四列示出了作为不同弹性模量的结果的模拟辐射声功率。具有标称设计的对应变压器100和变压器设备300的声功率为80.2dB，其比70.1dB的最低模拟声功率高10.1dB。因此，仿真表明了根据本公开的变压器100和变压器设备300相对于现有技术的显著改进。
表1
第一示例性实施例产生类似的噪声降低，但在本文中未详细公开。
受益于前述描述和相关联附图中呈现的教导，本领域技术人员将想到所公开的实施例的修改和其他实施例。因此，应当理解，(多个)实施例不限于所公开的具体实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在本公开的范围内。尽管本文可以采用特定术语，但是它们仅在通用和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。

Claims (9)

1.一种变压器(100)，所述变压器包括至少两个相绕组(110)，每个相绕组(110)具有围绕线圈轴线的线圈匝(120)，所述变压器(100)适于当所述变压器(100)操作时以预定频率变换电压，所述变压器(100)由具有对应于所述预定频率乘以二的主频率并且具有振动模态的机械负载激励，其中，负载和振动模态的组合产生所述变压器(100)的振动，所述变压器(100)具有一组振动模态，每个振动模态具有振动模态频率，其中，所述一组振动模态中的至少一个主要贡献振动模态是所述振动模态中的当所述变压器(100)被所述负载激励时产生最大声功率的振动模态，
其中，所述至少两个相绕组(110)至少包括第一类型的相绕组(110a)和第二类型的相绕组(110b)，所述第一类型的相绕组(110a)和所述第二类型的相绕组(110b)中的每一者包括多个绕组部分(116)，所述多个绕组部分至少包括第一绕组部分(116a)和第二绕组部分(116b)，
所述第一类型的相绕组(110a)包括具有第一绕组部分刚度的第一绕组部分(116a)和具有第二绕组部分刚度的第二绕组部分(116b)，并且
其特征在于，所述第一类型的相绕组(110a)的所述第一绕组部分刚度与所述第二绕组部分刚度之间的刚度差使得声功率在所述主频率下最小化。
2.根据权利要求1所述的变压器(100)，其中，所述第一类型的相绕组(110a)的所述第一绕组部分(116a)具有沿所述线圈轴线所见的第一绕组部分刚度，并且所述第一类型的相绕组(110a)的所述第二绕组部分(116b)具有沿所述线圈轴线所见的第二绕组部分刚度，所述第一绕组部分刚度不同于所述第二绕组部分刚度。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的变压器(100)，其中，所述第一类型的相绕组(110a)在所述线圈匝(120)之间设置有多个间隔件(130)，并且其中，所述第一类型的相绕组(110a)的第一绕组部分(116a)设置有第一类型的间隔件，并且所述第一类型的相绕组(110a)的第二绕组部分(116b)设置有第二类型的间隔件，所述第一类型的间隔件不同于所述第二类型的间隔件。
4.根据权利要求3所述的变压器(100)，其中，所述第一类型的间隔件具有第一弹性模量，并且所述第二类型的间隔件具有第二弹性模量，所述第一弹性模量不同于所述第二弹性模量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的变压器(100)，其中，所述第一绕组部分(116a)位于所述第二绕组部分(116b)的径向内侧。
6.根据权利要求2所述的变压器(100)，其中，所述第二类型的相绕组(110b)的第一绕组部分(116a)具有沿所述线圈轴线所见的第一绕组部分刚度，并且所述第二类型的相绕组(110b)的所述第二绕组部分(116b)也具有沿所述线圈轴线所见的第一绕组部分刚度。
7.根据权利要求6所述的变压器(100)，其中，所述变压器(100)包括沿第二轴线(x)布置的三个相绕组(110)，并且其中，一个第一类型的相绕组(110a)居中地布置在两个第二类型的相绕组(110b)之间。
8.根据权利要求6所述的变压器(100)，其中，所述变压器(100)包括沿第二轴线(x)布置的三个相绕组(110)，并且其中，一个第二类型的相绕组(110b)居中地布置在两个第一类型的相绕组(110a)之间。
9.一种变压器设备(300)，包括根据前述权利要求中任一项所述的变压器(100)，其中，所述变压器(100)被封闭在变压器箱(200)中。
CN202280014421.2A 2021-02-11 2022-02-11 变压器和变压器设备 Active CN116897401B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21156690 2021-02-11
EP21156690.6 2021-02-11
PCT/EP2022/053427 WO2022171829A1 (en) 2021-02-11 2022-02-11 A transformer and a transformer arrangement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116897401A true CN116897401A (zh) 2023-10-17
CN116897401B CN116897401B (zh) 2024-03-01

Family

ID=74591936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280014421.2A Active CN116897401B (zh) 2021-02-11 2022-02-11 变压器和变压器设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12080474B1 (zh)
EP (1) EP4292110B1 (zh)
JP (1) JP7493107B2 (zh)
KR (1) KR102563403B1 (zh)
CN (1) CN116897401B (zh)
WO (1) WO2022171829A1 (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3786387A (en) * 1968-01-31 1974-01-15 Hitachi Ltd Short-circuit testing model for stationary induction apparatuses
US3815068A (en) * 1968-01-31 1974-06-04 Hitachi Ltd Stationary induction apparatus
JP2013183151A (ja) * 2012-03-05 2013-09-12 Toshiba Corp 静止誘導電器
CN103348423A (zh) * 2011-02-08 2013-10-09 Abb技术有限公司 干式变压器和制造干式变压器的方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3309639A (en) * 1965-05-12 1967-03-14 Westinghouse Electric Corp Sound reducing means for electrical reactors
JPH04318905A (ja) 1991-04-18 1992-11-10 Meidensha Corp 誘導電機の巻線装置
JP3304268B2 (ja) 1996-09-20 2002-07-22 山洋電気株式会社 変圧器
SE0100334L (sv) * 2001-02-05 2002-08-06 Abb Technology Ag En anordning och en metod för aktiv akustisk dämpning och användningen därav
KR100753165B1 (ko) * 2006-01-17 2007-08-30 동우전기공업(주) 배전급 22.9ｋＶ ＧＩＳ용 전자식변성기 내장형 탄성에폭시스페이서 및 그 제조방법
WO2011009491A1 (de) 2009-07-24 2011-01-27 Siemens Transformers Austria Gmbh & Co Kg Verfahren zur reduktion der geräuschemission eines transformators
EP2602799B1 (en) * 2011-12-08 2015-12-02 ABB Technology AG Coil-fixture and oil-transformer
WO2014008596A1 (en) * 2012-07-09 2014-01-16 Trench Limited Sound mitigation for air core reactors
DE112012007030T5 (de) 2012-10-19 2015-07-16 Mitsubishi Electric Corporation Wechselrichtervorrichtung, Transformator sowie Transformator-Herstellungsverfahren
KR102206798B1 (ko) * 2019-07-01 2021-01-26 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) 흡음장치를 구비하는 변압기
CN110415942A (zh) * 2019-08-30 2019-11-05 国网湖南省电力有限公司 一种基于准零刚度隔振的油浸式变压器及其隔振方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3786387A (en) * 1968-01-31 1974-01-15 Hitachi Ltd Short-circuit testing model for stationary induction apparatuses
US3815068A (en) * 1968-01-31 1974-06-04 Hitachi Ltd Stationary induction apparatus
CN103348423A (zh) * 2011-02-08 2013-10-09 Abb技术有限公司 干式变压器和制造干式变压器的方法
JP2013183151A (ja) * 2012-03-05 2013-09-12 Toshiba Corp 静止誘導電器

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023554701A (ja) 2023-12-28
US12080474B1 (en) 2024-09-03
KR20230098676A (ko) 2023-07-04
EP4292110B1 (en) 2024-07-17
WO2022171829A1 (en) 2022-08-18
JP7493107B2 (ja) 2024-05-30
EP4292110A1 (en) 2023-12-20
US20240274349A1 (en) 2024-08-15
KR102563403B1 (ko) 2023-08-03
CN116897401B (zh) 2024-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7793709B2 (en) Jet generating device and electronic apparatus
JP5647236B2 (ja) アクチュエータ
US8139443B2 (en) Underwater sound projector system and method of producing same
JP4102904B2 (ja) 音響トランスデューサ
US11804791B2 (en) Vibrational energy harvester with piston damping
KR101041711B1 (ko) 압전 스피커 및 압전 스피커용 운동 시스템
EP3383066B1 (en) Loudspeaker with vibration control system
CN116897401B (zh) 变压器和变压器设备
JP2009130955A (ja) 振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置
CN116888696A (zh) 绕组、变压器和变压器设备
WO1994027534A1 (en) Noise attenuation system for vibratory feeder bowl
EP4322189A1 (en) A winding, a transformer and a transformer arrangement
KR102354173B1 (ko) 탄성부재 및 이를 구비한 선형 진동발생장치
JP2022549027A (ja) 曲率変化型振動板平衡化モードラジエータ
JP7083121B1 (ja) 構造体、振動デバイス及び体感音響装置
WO2024162206A1 (ja) 振動発生装置
US20220394388A1 (en) Speaker
KR20100006718A (ko) 진동 발생 장치
WO2002063605A1 (en) A device and a method for active acoustical attenuation of noise radiating from an essentially cylindrically shaped component and use of said device
JP2024094531A (ja) アクチュエータ
CN115336288A (zh) 电声换能器和包括所述电声换能器的扬声器、麦克风和电子设备
JP2019054623A (ja) 回転電機
EP2915745B1 (en) Electromagnetic inertial actuator
JP2006057260A (ja) 構造物床の防振工法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240112

Address after: Zurich, SUI

Applicant after: Hitachi Energy Co.,Ltd.

Address before: Swiss Baden

Applicant before: Hitachi energy Switzerland AG

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant