磁控电抗器的振动特性研究

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磁控电抗器工作时在控制绕组通入直流电流,以直流磁通对交流磁通的助磁作用来改变铁心的磁饱和程度,进而改变电抗器的电感,为电力系统提供连续的无功功率。交直流共同激励的工作方式和铁心结构的特殊性使得磁控电抗器的振动噪声问题比较严重。最有应用前景的磁控电抗器为裂心式和磁阀式两种。裂心式可控电抗器的振动中麦克斯韦电磁力占主导,而磁阀式可控电抗器的振动中铁心的磁致伸缩力占主导。因此需要对裂心式和磁阀式可控电抗器的振动特性分别进行研究。本文主要工作内容有如下几个方面:(1)对硅钢片的磁化和磁致伸缩特性以及垫块的杨氏模量进行了测量。首先,使用单片硅钢片磁特性测试装置对无取向硅钢片50WW470在不同直流偏磁下的磁化和磁致伸缩特性进行了测量。然后,对裂心式可控电抗器所用垫块材料在不同磁场下的杨氏模量进行了测量。测量数据为后续仿真计算提供了数据基础。(2)建立磁控电抗器铁心系统的电磁-机械耦合模型。基于所测试的材料特性和电磁学与力学相关理论,利用有限元方法建立了磁控电抗器铁心系统电磁-机械耦合模型。(3)对裂心式可控电抗器的振动特性进行了仿真计算与实验研究。首先,为了保证磁控电抗器初始电感不变,对所需垫块的厚度进行了计算。然后,对垫块材料的杨氏模量变化时裂心式可控电抗器铁心中磁场分布、应力分布以及振动加速度进行了仿真计算与分析,并进行实验验证。为裂心式可控电抗器的进一步减振提供了理论基础与实验参考。(4)对多级磁阀式可控电抗器的振动特性进行了仿真计算与分析。首先,对各磁阀结构参数进行了计算。然后,在不同直流电流下对具有不同磁阀参数的磁控电抗器铁心的磁场、应力以及振动位移进行了仿真计算。通过对计算结果的分析和对比得到了振动位移最小时的磁阀结构参数。为低振动磁阀式可控电抗器的设计和减振提供参考。
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