本文關(guān)鍵詞：油浸式變壓器鐵心和繞組的振動(dòng)特性有限元分析

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【摘要】：隨著變壓器容量越來(lái)越大,電力變壓器的安全平穩(wěn)運(yùn)行的重要性愈加明顯,進(jìn)而對(duì)變壓器故障進(jìn)行迅速、有效、準(zhǔn)確診斷的意義更為重大。據(jù)歷年統(tǒng)計(jì),在變壓器出現(xiàn)故障的情況中,繞組出現(xiàn)故障的事故率最多,約占到1/3,而鐵心故障事故率緊隨其后,達(dá)到1/7。由此可見(jiàn)對(duì)變壓器的部件進(jìn)行振動(dòng)特性分析,找出各自的振動(dòng)特征是減少故障、提高經(jīng)濟(jì)性的有效措施之一。本文主要討論以S11-800/10型號(hào)的油浸式變壓器為模型,將有限元計(jì)算和振動(dòng)信號(hào)分析結(jié)合起來(lái)。通過(guò)利用Pro/E軟件對(duì)此油浸式變壓器進(jìn)行實(shí)體建模,然后運(yùn)用ANSYS軟件調(diào)用模態(tài)分析模塊、諧響應(yīng)分析模塊和瞬時(shí)動(dòng)力學(xué)模塊對(duì)油浸式變壓器進(jìn)行分析。本文所做工作如下：(1)簡(jiǎn)要介紹油浸式變壓器的主要結(jié)構(gòu),詳細(xì)描述振動(dòng)的傳播途徑；理論上分別分析鐵心和繞組的振源及影響振動(dòng)信號(hào)的因素,并建立鐵心振動(dòng)和繞組軸向振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型；(2)簡(jiǎn)要介紹Pro/E三維建模的便捷、互動(dòng)性等優(yōu)越性：闡述ANSYS對(duì)結(jié)構(gòu)分析模塊的多樣性、全面性。利用這兩款軟件之間的無(wú)縫連接,分別建立S11油浸式變壓器的鐵心、繞組、器身和油箱的實(shí)體模型及劃分好網(wǎng)格的有限元模型。(3)調(diào)用模態(tài)分析模塊求解各組件的固有頻率：調(diào)用諧響應(yīng)分析模塊求解鐵心和繞組的幅頻響應(yīng),確定鐵心和繞組正常狀態(tài)下各自振動(dòng)貢獻(xiàn)最大的頻率區(qū)間。通過(guò)兩者對(duì)比,可以有效地對(duì)鐵心和繞組的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。并假設(shè)故障產(chǎn)生的激振力作用在鐵心和繞組不同位置,試圖通過(guò)幅頻響應(yīng)圖找出其曲線特征為指導(dǎo)實(shí)踐中的故障診斷提供依據(jù)。(4)通過(guò)對(duì)器身及其內(nèi)部組件模型進(jìn)行模態(tài)求解和諧響應(yīng)分析,從而了解油浸式變壓器主體的動(dòng)力學(xué)特性；對(duì)油箱的分析則考慮變壓器油對(duì)油箱頻率和振型的影響,找出箱體受力最大的位置來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：油浸式變壓器 有限元分析 ANSYS Workbench 振動(dòng)幅頻分析
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM411
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 研究的背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 鐵心振動(dòng)故障及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 繞組振動(dòng)故障及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 油箱振動(dòng)分析及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11
• 1.3 本文的主要工作11-13
• 第二章 油浸式變壓器的振動(dòng)機(jī)理13-23
• 2.1 變壓器工作原理及結(jié)構(gòu)13-14
• 2.1.1 變壓器工作原理13
• 2.1.2 油浸式變壓器的結(jié)構(gòu)13-14
• 2.2 振動(dòng)傳播途徑14-15
• 2.3 變壓器鐵心振動(dòng)分析15-18
• 2.3.1 振源一：電磁作用力16
• 2.3.2 振源二：磁致伸縮效應(yīng)16-17
• 2.3.3 影響鐵心振動(dòng)信號(hào)的因素17
• 2.3.4 鐵心振動(dòng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算17-18
• 2.4 變壓器繞組振動(dòng)分析18-22
• 2.4.1 繞組受力分析18-20
• 2.4.2 繞組受力分析20
• 2.4.3 繞組軸向振動(dòng)數(shù)學(xué)模型20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 油浸式變壓器有限元模型23-35
• 3.1 Pro/E軟件介紹23
• 3.2 ANSYS Workbench有限元分析軟件介紹23-24
• 3.2.1 ANSYS Workbench軟件簡(jiǎn)介23
• 3.2.2 有限元分析方法和基本步驟23-24
• 3.2.3 ANSYS Workbench模態(tài)分析模塊介紹24
• 3.2.4 ANSYS Workbench諧響應(yīng)分析模塊介紹24
• 3.2.5 ANSYS Workbench磁場(chǎng)分析模塊介紹24
• 3.2.6 ANSYS Workbench瞬時(shí)動(dòng)力學(xué)分析模塊介紹24
• 3.3 ANSYS與Pro/E之間模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換24-25
• 3.4 油浸式變壓器的有限元模型25-34
• 3.4.1 鐵心的有限元模型26-29
• 3.4.2 繞組的有限元模型29-31
• 3.4.3 器身的有限元模型31-33
• 3.4.4 油箱的有限元模型33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第四章 油浸式變壓器振動(dòng)特性分析35-67
• 4.1 鐵心的振動(dòng)分析35-43
• 4.1.1 鐵心參數(shù)35
• 4.1.2 鐵心模態(tài)分析35-37
• 4.1.3 鐵心諧響應(yīng)分析37-40
• 4.1.4 鐵心假設(shè)故障討論40-43
• 4.2 繞組的振動(dòng)分析43-55
• 4.2.1 繞組的參數(shù)44-45
• 4.2.2 繞組的諧響應(yīng)分析45-49
• 4.2.3 繞組的假設(shè)故障討論49-55
• 4.3 器身的振動(dòng)分析55-59
• 4.3.1 器身的參數(shù)55-56
• 4.3.2 模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析56-59
• 4.4 油箱的振動(dòng)分析59-65
• 4.4.1 油箱的參數(shù)59
• 4.4.2 油箱的模態(tài)分析59-63
• 4.4.3 漏磁場(chǎng)對(duì)箱壁的影響63-65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 第五章 結(jié)論與展望67-69
• 5.1 研究?jī)?nèi)容總結(jié)67
• 5.2 研究不足與展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 作者在讀研期間發(fā)表的論文73-74
• 附件74-77

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本文編號(hào)：970722