串联铁心式电抗器的振动研究

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1、分类号：TM153密级：公开UDC：621.3编号：201421401036硕士学位论文串联铁心式电抗器的振动研究论文作者：刘维影学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：电气工程指导教师：闫荣格职称：教授ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringRESEARCHONTHEVIBRATIONOFIRON-CORESERIESREACTORbyLiuWeiyingSupervisor:YanRonggeNovember2016摘要在

2、电力系统中串联铁心电抗器常用来限制短路电流及抑制电容器组中的谐波。但电抗器的振动不仅会产生噪声污染，还会影响电抗器的使用寿命，危害电力系统的安全运行。串联铁心电抗器产生振动的原因除铁心气隙处的电磁力外，还包括硅钢片的磁致伸缩效应。本文从电抗器的振动原因出发，通过对电抗器振动的仿真及实验研究，得到电抗器的振动特性，对进一步设计、制造电抗器的减振系统具有重要的现实意义。本文首先对实验研究的电抗器用硅钢片进行了材料测试。采用一套电工硅钢片的测试系统，对无取向硅钢片50WW470进行测试。通过测试，得到了表示硅钢片磁场强度与磁感应强度关系的基本磁化曲线，以及表示

3、磁感应强度与磁致伸缩量之间的关系曲线。为后续电抗器振动的有限元仿真计算奠定了材料基础。然后对电抗器进行仿真计算。根据磁场及力学的理论基础得到了考虑磁致伸缩效应的电抗器的三维磁-机械耦合模型。针对一台产品级串联铁心电抗器建立了其三维几何模型，并从电抗器实际运行出发，将测试得到的工况下电抗器的电流值作为激励添加到仿真模型中。通过有限元仿真计算得到了电抗器在正常工作下的磁场及受力分布。通过对仿真测试点的分析，可以得到在不同位置上单独考虑电磁力、单独考虑磁致伸缩效应以及同时考虑二者后，电抗器的振动情况。最后对电抗器进行了振动测试。测试得到了电抗器在工况及不同电压

4、下的振动加速度值。根据测试结果，对振动加速度的数据进行时域分析及频谱分析，进而得到了工况下的电抗器振动特性以及电压对电抗器的振动影响。并且通过实验测试与仿真结果的对比，验证了仿真模型的正确性，为进一步的减振降噪提供了理论依据。关键字：串联铁心电抗器振动电磁力磁致伸缩IABSTRACTInthepowersystem,theiron-coreseriesreactorisusedtolimittheshortcircuitcurrentandrestraintheharmonicsinthecapacitorgroup.Thereactorvibratio

5、nnotonlyproducesnoisepollutionandaffectstheservicelifeofthereactor,butalsoendangersthesafeoperationofthepowersystem.Inadditiontotheelectromagneticforceintheairgapoftheironcore,themagnetostrictiveeffectofsiliconsteelsheetisalsooneofthecausesofvibrationofiron-coreseriesreactors.Sta

6、rtingfromthevibrationreasonofreactor,thispaperobtainedthevibrationcharacteristicsofthereactorthroughsimulationandexperimentalresearchonthevibrationofthereactor,whichhasimportantpracticalsignificanceforfurtherdesignandmanufactureofvibrationreductionsystemofreactors.Firstly,thetest

7、ofthematerialofthereactorusedintheexperimentwascarriedout.Atestsystemofelectricalsiliconsteelsheetisadoptedtotestnon-orientedsiliconsteelsheet50WW470.Thebasicmagnetizationcurvesandmagnetostrictioncharacteristicsinthenon-orientedsiliconsteelsheetwereobtained,whichlaysthematerialfo

8、undationforthefiniteelementsimulationcal