龙8手机游戏官网:技术文章—变压器振动噪声仿真分析
来源:龙8手机版网页登录官网 作者:龙8官方网手机2024-09-08 08:06:28随着市场需求严苛程度不断提高,变压器容量增大,其运行稳定性成为了用户关注度极高的问题。变压器性能包括散热、噪声、振动、抗短路能力等众多因素,变压器作为电站主要设备之一,并且是变电站主要噪声源设备是研究的重点,因此变压器的噪声问题一直是设计人员关注的重点。本文中根据GB/T 1094.10变压器声级测定标准,结合变压器额定负载运行工况,基于ANSYS Workbench平台实现了变压器噪声分析,从而在噪声产生机理上进行深入研究,不仅可以在变压器设计阶段预估噪声值,还可以为有效降低变压器噪声提供科学依据。
电磁场理论由麦克斯韦方程组(如下图所示)来描述。求解方法上,数值法优于解析法,近年来电磁场数值解法在工程及科学研究上的应用也越来越广泛和高效。电磁场的数值分析和计算通常归结为求微分方程的解,对于偏微分方程,辅助边界条件和初始条件即可获得方程的定解。
ANSYS Maxwell 采用有限元法,将求解区域离散化为”单元“,采用Maxwell方程进行求解。
通过电磁场分析得到铁芯和绕组所受的电磁力分布,对其进行傅里叶变换,可以得到电磁力各谐波分量的幅值和相位角大小,将其作为简谐激励源,进行结构的谐响应分析。谐响应分析的运动控制方程为:
采用声学有限元法求解声学Helmholtz方程来计算声场。通过声波的连续方程、运动方程、物态方程可以推导得到Helmholtz波动方程,进一步通过傅里叶变换可以得到均匀流体中传播的基本声学方程频域形式为:
计算变压器声场分析需要将结构表面的振动速度导入声学分析中作为边界条件,声学有限元系统方程形式为:
本次分析首先在MAXWELL进行电磁场分析,求解完成后,对电磁力进行FFT变换,在workbench平台利用耦合功能,将其导入Mechanical进行简谐振动分析,得到质点振动速度,再将其导入ANSYS Acoustics声学仿真模块,求解声压波动方程,进行声场分析,得到最后的噪声计算结果,并根据GB/T 1094.10进行评定。
将变压器的电磁模型导入Maxwell,给定铁芯、绕组的材料,设定好额定工况的激励、边界条件、求解参数,即可进行求解。设定好的绕组激励如下图所示:
在mechanical中进行分析前,首先根据提供的材料在Engineer Data中输入材料数据,由于谐响应分析是线性分析类型,并且变压器结构在实际工作中也不允许超出屈服强度,因此此处以线弹性材料进行简化输入。网格划分过程中,实体单元以四面体、六面体混合。根据实际工作,扫频范围设置为0~1000Hz。加载时,根据变压器实际安装位置,将下部的底座框架施加固定约束。具体操作如下:
噪声分析利用ANSYS专业噪声仿真模块Acoustics。噪声分析需要输入声音在介质中的传播速度及介质密度等参数,此处介质为空气,在Engineer Data中输入相应数据即可。噪声分析由于主要分析声音在介质中传播现象,因此需要设置空气域。由于变压器与空气接触部分几何复杂,因此对空气域采用四面体网格划分方式。基于ANSYS Workbench耦合平台,将上一步谐响应分析计算得到的质点振动速度导入噪声分析中,作为激励源。通过计算可以得到不同频率下的声压情况,由于输入正弦激励,频率为50Hz,而一次交流过程中会有两次信号达到峰值,因此振动分析的基础频率为100Hz。因此可以查看100,200,300等倍频噪声情况,此分析中仅截止到1000Hz。计算完成后,根据GB/T 1094.10变压器声级测定标准,后处理中提取相关轮廓线处A计权声压,并计算平均值,得到最终结果。
①模型处理:进行声场分析,首先需要建立空气域,在Design Modeler中利用Enslosure功能可以插入空气域,同时指定空气域大小即可。
②网格划分:由于空气域形状复杂,此处以四面体方式进行网格划分,此类特征的几何模型适合采用Patch Independent算法进行网格划分。此处Max Element Size指定为250mm。
③边界条件:右键单击Import Load选择Insert,插入Velocity,插入谐响应分析中计算得到的质点振动速度作为声场分析激励。
④分析设置:进行声场分析前,需要选择声场区域。在Harmonic Acoustics处右键单击,选择Insert,选择Physics Region,选择我们绘制的声场区域。
⑤后处理:求解计算完成后,在Solution右键单击,选择Insert,选择Acoustics,选择我们关心的结果即可。
①通过噪声分析,发现变压器在工作时,前后面的声压分布趋势基本一致,侧面的声压分布趋势基本一致,最大值略有差异。
③通过噪声分析后处理,300Hz平均声压为50.4dB,400Hz平均声压为得到平均为50.8dB。
本文通过基于ANSYS Workbench平台的干式变压器振动噪声仿真,实现了在产品设计阶段对其噪声值进行预估的完整流程,可以帮助企业在探究变压器噪声的机理上,对产品及时做出改进,响应市场,提高竞争力。
摘要:DS3984和DS3988是多通道的冷阴极荧光灯(CCFL)。使用DS3984和DS3988优化系统设计时,关键参数是变压器匝数比的选择。本应用笔记介绍了变压器匝数比因不同的CCFL灯管和直流电源的变化情况,并提供了一个快速查找表格,帮助用户选择最合适的变压器匝数比。 DS3984和DS3988是多通道的冷阴极荧光灯(CCFL)。这些采用推挽式驱动架构,可将直流电源电压转换成为驱动CCFL灯管所需的高压交流波形。图1给出了这种驱动架构的示意图。 图1. DS3984/DS3988 CCFL驱动示意图 的每一个通道驱动两个逻辑电平控制的n沟道MOSFET,这两个MOSFET分别连接在升压变压器初级的两
匝数比的选择 /
我们经常反反复复的强调:不管是ACDC变换器,还是DCDC变换器,都要校核变压器或电感的饱和电流,其饱和电流必须大于系统设定的OCP电流,并保证足够的余量。 电感的厂家数据表通常会给出其产品的饱和电流,而ACDC的变压器,例如反激变换器变压器,基本上都是工程师自己设计的,设计过程中,基于圆整的初级匝数或电感,然后调整电感磁芯的气隙大小,很少校核变压器实际的饱和电流值。 那么,工程师在实验室,如何自己测量电感或变压器的饱和电流? 过去的数十年中,作者和很多的工程师交流过,把这个小技巧分享过给大家。现在,在这里详细的说明。 一、电感或变压器的饱和电流测量步骤 电感或变压器的饱和电流测量步骤如下: 图1 电感的饱和电
的饱和电流的方法-电流探头 /
万用表是电力电子等部门不可缺少的测量仪表,一般以测量电压、电流和电阻为主要目的。万用表按显示方式分为指针万用表和数字万用表。万用表是一种多功能、多量程的测量仪表,一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等,有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数等。万用表可以用来测量中周变压器的检测下面以福禄克万用表为例进行介绍: 1.将万用表拨至R 1挡,按照中周变压器的各绕组引脚排列规律,逐一检查各绕组的通断情况,进而判断其是否正常。 2.检测绝缘性能,将万用表置于R 10k挡,做如下几种状态测试: (1)初级绕组与次级绕组之间的电阻值; (2)初级绕组与外壳之间的
引言 新能源汽车体系内,无论是混合动力(HEV)还是电动汽车(EV)离不开作为储能介质的动力电池,目前锂离子电池已经占据了汽车动力电池的主导地位,为了实现更长的续航里程,通常需要多节电池串/并联组成电池组使用,考虑到汽车对能量、功率和环境的要求,安全、可靠地使用大型锂离子电池组绝对不是一个简单的任务。因此需要采用适当的电池管理系统,才能充分利用新型锂电池的优势。 1.1主动均衡技术在电动汽车电池管理中的必要性 1.1.1电动汽车电池组系统架构 锂电池储能能力强,但单个电池的电压和电流都太低,不足以满足混合动力电机的需要。为增加电流需将多个电池并联起来,为获得更高的电压,则要把多个电池串联起来。单个锂电
引言 ? 电源装置,无论是直流电源还是交流电源,都要使用由软磁磁芯制成的电子变压器(软磁电磁元件)。虽然,已经有不用软磁磁芯的空芯电子变压器和压电陶瓷变压器,但是,到现在为。