[发明专利]基于有限元法的变压器电磁振动噪声计算方法

权利要求书

1.基于有限元法的变压器电磁振动噪声计算方法，其特征是，包括：

步骤1，根据变压器的绕组、铁芯和油箱的结构参数，构建变压器的三维几何模型，采用有限元法对三维几何模型分别进行结构网格和声学网格划分，得由结构网格模型和声学网格模型组成的变压器的三维几何网格模型；

步骤2，结构网格模型中三相低压绕组截面上分别施加相位相差120度的正弦电流，结构网格模型外侧施加狄里克莱边界条件，采用ANSYSMaxwell工具对结构网格模型瞬态电磁仿真获得各相绕组和铁芯所受的瞬态电磁力波；

步骤3，对各相绕组和铁芯的瞬态电磁力波进行FFT变换，得各相绕组和铁芯所受电磁力的频域分布，即电磁力谐波；

步骤4，以步骤3所得电磁力谐波为激励，对结构网格模型中绕组的撑条截面位置和铁芯底面施加全约束，采用ANSYS工具对结构网格模型进行谐响应分析，获得绕组和铁芯表面节点的振动位移数据；

步骤5，以PML声吸收边界条件为约束条件，将步骤4所得绕组和铁芯表面节点振动位移数据映射到声学网格模型作为边界条件，采用LMS有限元声学工具对声学网格模型进行声场模拟，获得变压器的辐射噪声分布。

2.如权利要求1所述的基于有限元法的变压器电磁振动噪声计算方法，其特征是：

步骤1中，变压器的三维几何模型采用Solidworks软件构建，具体为：

将绕组建立为圆柱筒形；将铁芯建立为整体，忽略铁厄和铁柱间接缝；将油箱建立为长方体，其他部分作为变压器油。

3.如权利要求1所述的基于有限元法的变压器电磁振动噪声计算方法，其特征是：

步骤1中，采用有限元法对三维几何模型分别进行结构网格和声学网格划分，具体为：

采用ANSYS工具中solid45结构单元对三维几何模型中铁芯和绕组进行网格划分，得结构网格模型；采用ANSYS工具中fluid30流体单元对变压器油进行网格划分，得声学网格模型。

4.如权利要求1所述的基于有限元法的变压器电磁振动噪声计算方法，其特征是：

步骤3进一步包括：

对各相绕组和铁芯所受的瞬态电磁力波进行FFT变换，得各相绕组和铁芯所受电磁力的频域分布；

根据频域分布得100Hz和200Hz频段各电磁力的幅值与相位，并忽略幅值与100Hz和200Hz频段电磁力的最大幅值相差10倍以上的电磁力，即电磁力谐波。

5.如权利要求1所述的基于有限元法的变压器电磁振动噪声计算方法，其特征是：

步骤4进一步包括：

将电磁力谐波100Hz和200Hz频段分量平均施加到结构网格模型中绕组和铁芯各节点，对各高压绕组和低压绕组撑条截面位置和铁芯底面施加全约束，采用ANSYS分别计算100Hz和200Hz频段下绕组和铁芯的振动位移情况，提取绕组和铁芯表面节点的振动位移数据。