不同预紧力下变压器绕组轴向振动模态分析

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1、第14卷第8期电机与控制学报Vol.14No.82010年8月ELECTRICMACHINESANDCONTROLAug．2010不同预紧力下变压器绕组轴向振动模态分析李洪奎，李岩(沈阳工业大学特种电机研究所，辽宁沈阳110178)摘要:根据电力变压器绕组的轴向振动的弹簧质量系统数学模型并考虑了电力变压器绕组的轴向振动的非线性特点，建立了轴向质量、弹塑性绝缘垫块和夹件组成的电力变压器绕组的模态仿真系统，给出了电力变压器绕组在不同预紧力下的轴向振动模态分析的方法，得出每一阶模态具有特定的固有频率和模态振型。指出了电力变压器绕组轴向预紧

2、力的变化与其轴向振动固有频率变化之间的关系，并通过有限元软件ANSYS进行仿真分析和瞬态激振法进行实验验证。结果表明，仿真计算和实验数据相符合。建立了绕组的不同预紧力与固有频率变化之间的关系数据库，为电力变压器绕组结构设计时固有频率避开轴向电磁力的频率提供了理论和实验依据。关键词:电力变压器;绕组;预紧力;仿真;轴向振动;模态中图分类号:TM411.2文献标志码:A文章编号:1007－449X(2010)08－0098－04Axialvibrationmodalanalysisoftransformerwindingsunderdi

3、fferentlevelsofpre-compressionLIHong-kui，LIYan(ResearchInstituteofSpecialElectricalMachines，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110178，China)Abstract:Accordingtotheaxialvibrationofmass-springsystemmodelsofpowertransformerwindingsanditsnonlinearcharacteristics，themod

4、alsimulationsystemofthepowertransformerwindings，whichcomposesofaxialmass，elastoplasticinsulationspacerblocksandclamps，isdeveloped．Themodalanal-ysismethodofpowertransformerwindingsunderdifferentaxiallevelsofpre-compressionisgiven，andthespecificnaturalfrequencyandmodalor

5、derofeachstepmodeareobtained．Therelationsbetweenthechangesofaxialpre-compressionandaxialvibrationsnaturalfrequenciesonthewindingsareinvestigatedbyANSYSsimulinkcomputationandtransientexcitationvibrationmethod．Theresultsshowthatthesim-ulationcalculationagreeswiththeexper

6、imentaldatawell．Thedatabaseindifferentlevelsofpre-com-pressionandnaturalfrequenciesisestablished，whichprovidestheexperimentalandtheoreticalfounda-tionfordesigningoftransformerwindingsstructure，inwhichaxialnaturalfrequencywillavoidthefre-quencyoftheaxialelectromagneticf

7、orce．Keywords:powertransformer;windings;pre-compression;simulink;axialvibration;modal行，绕组轴向失稳是电力变压器故障的主要原因之0引言［1］一。电力变压器绕组属于弹塑性系统，不同形式电力变压器的稳定性直接影响了电网的安全运轴向预紧力将引起变压器绕组的不同响应，且与系收稿日期:2009－12－21作者简介:李洪奎(1969—)，男，博士研究生，研究方向为变压器强度及稳定性;李岩(1962—)，男，博士生导师，教授，研究方向为变压器强度及稳定性。第8期

8、李洪奎，等:不同预紧力下变压器绕组轴向振动模态分析992统的材料性质有关。在变压器设计中，如果绕组的dzdzM+C+Kz=F+mg，(2)2固有振动频率与轴向电磁力的频率相近时将产生谐dtdt振现象。这种复杂的振动状态有可能导致比预紧