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本文摘要：1章节随着市场需求苛刻程度大大提升，变压器容量减小，其运营稳定性沦为了用户关注度极高的问题。

1章节随着市场需求苛刻程度大大提升，变压器容量减小，其运营稳定性沦为了用户关注度极高的问题。变压器性能还包括风扇、噪声、振动、外用短路能力等众多因素，变压器作为电站主要设备之一，并且是变电站主要噪声源设备是研究的重点，因此变压器的噪声问题仍然是设计人员注目的重点。本文中根据GB／T1094．10变压器声级测量标准，融合变压器额定负载运营工况，基于ANSYSWorkbench平台构建了变压器噪声分析，从而在噪声产生机理上展开深入研究，不仅可以在变压器设计阶段预估噪声值，还可以为有效地减少变压器噪声获取科学依据。

2噪声分析理论基础2．1电磁分析基础电磁场理论由麦克斯韦方程组（如下图右图）来叙述。解法方法上，数值法高于解析法，近年来电磁场数值求解在工程及科学研究上的应用于也更加普遍和高效。电磁场的数值分析和计算出来一般来说归结欲微分方程的解法，对于稍微分方程，辅助边界条件和初始条件才可取得方程的定解法。ANSYSMaxwell使用有限元法，将解法区域线性化作”单元“，使用Maxwell方程展开解法。

2．2结构分析基础通过电磁场分析获得铁芯和绕组蒙受的电磁力产于，对其展开傅里叶转换，可以获得电磁力各谐波分量的幅值和相位角大小，将其作为简谐鼓舞源，展开结构的谐响应分析。谐响应分析的运动控制方程为：其中假设F和u做到简谐变化，则：2．3噪声分析基础使用声学有限元法解法声学Helmholtz方程来计算出来声场。通过声波的倒数方程、运动方程、物态方程可以推论获得Helmholtz波动方程，更进一步通过傅里叶转换可以获得均匀分布流体中传播的基本声学方程频域形式为：计算出来变压器声场分析必须将结构表面的振动速度引入声学分析中作为边界条件，声学有限元系统方程形式为：2．4耦合分析流程本次分析首先在MAXWELL展开电磁场分析，解法已完成后，对电磁力展开FFT转换，在workbench平台利用耦合功能，将其引入Mechanical展开简谐振动分析，获得质点振动速度，再行将其引入ANSYSAcoustics声学建模模块，解法声压波动方程，展开声场分析，获得最后的噪声计算结果，并根据GB／T1094．10展开审定。

Figure．基于ANSYSWorkbench的声学建模耦合流程3干式变压器振动噪声分析Figure．变压器三维模型图Figure．噪声分析耦合流程图3．1电磁场分析将变压器的电磁模型引入Maxwell，等价铁芯、绕组的材料，原作好额定工况的鼓舞、边界条件、解法参数，才可展开解法。原作好的绕组鼓舞如下图右图：①原作铁芯、绕组材料：Figure．材料原作②产生鼓舞、解法计算出来：Figure．鼓舞读取＆解法设置③后处理：Figure．后处理设置Figure．电磁力密度3．2结构分析在mechanical中展开分析前，首先根据获取的材料在EngineerData中输出材料数据，由于谐响应分析是线性分析类型，并且变压器结构在实际工作中也不容许远超过屈服强度，因此此处以线弹性材料展开修改输出。

网格区分过程中，实体单元以四面体、六面体混合。根据实际工作，扫频范围设置为0～1000Hz。

读取时，根据变压器实际加装方位，将下部的底座框架产生相同约束。具体操作如下：①网格区分：针对模型有所不同部件，Mesh下放入BodySizing，登录尺寸，分解网格。

Figure．网格区分操作者设置Figure．变压器网格区分②边界条件：根据实际工作情况，将底部展开仅有约束。在HarmonicResponse一处右键insert放入fixedsupportFigure．放入边界条件Figure．变压器边界条件读取③分析设置：此处根据前述分析，将频率区间设置为0～1000HzFigure．分析设置④引入电磁力：在ImportLoad一处，鼠标右键Insert，自由选择SurfaceForceDensity，自由选择必须引入电磁力的部件，SurfaceForceDensity右键自由选择importLoad，才可引入。Figure．引入电磁力设置Figure．Import电磁力⑤后处理：Figure．后处理放入速度设置Figure．质点振动速度云图3．3噪声分析噪声分析利用ANSYS专业噪声建模模块Acoustics。

噪声分析必须输出声音在介质中的传播速度及介质密度等参数，此处介质为空气，在EngineerData中输出适当数据才可。噪声分析由于主要分析声音在介质中传播现象，因此必须设置空气域。由于变压器与空气认识部分几何简单，因此对空气域使用四面体网格区分方式。

基于ANSYSWorkbench耦合平台，将上一步谐响应分析计算出来获得的质点振动速度引入噪声分析中，作为鼓舞源。通过计算出来可以获得有所不同频率下的声压情况，由于输出正弦鼓舞，频率为50Hz，而一次交流过程中会有两次信号超过峰值，因此振动分析的基础频率为100Hz。因此可以查阅100，200，300等倍频噪声情况，此分析中仅有累计到1000Hz。

计算出来已完成后，根据GB／T1094．10变压器声级测量标准，后处理中萃取涉及轮廓线一处A计权声压，并计算出来平均值，获得最后结果。①模型处置：展开声场分析，首先必须创建空气域，在DesignModeler中利用Enslosure功能可以放入空气域，同时登录空气域大小才可。Figure．放入空气域Figure．空气域的创建②网格区分：由于空气域形状简单，此处以四面体方式展开网格区分，此类特征的几何模型合适使用PatchIndependent算法展开网格区分。此处MaxElementSize登录为250mm。

Figure．网格区分设置Figure．空气域网格区分③边界条件：右键单击ImportLoad自由选择Insert，放入Velocity，放入谐响应分析中计算出来获得的质点振动速度作为声场分析鼓舞。Figure．ImportLoad设置Figure．引入所有频段的质点振动速度④分析设置：展开声场分析前，必须自由选择声场区域。

在HarmonicAcoustics一处右键单击，自由选择Insert，自由选择PhysicsRegion，自由选择我们绘制的声场区域。Figure．放入声场区域设置Figure．分解的声场区域⑤后处理：解法计算出来已完成后，在Solution右键单击，自由选择Insert，自由选择Acoustics，自由选择我们关心的结果才可。Figure．后处理设置Figure．100Hz声压产于（前后面）Figure．100Hz声压产于（左右面）Figure．有所不同频率下声压变化曲线（前后面仅次于声压）通过上述曲线，找到前后面声压仅次于再次发生在400Hz时。Figure．400Hz时前后面声压产于Figure．有所不同频率下声压变化曲线（侧面仅次于声压）通过上述曲线，找到侧面声压仅次于时为300Hz。

Figure．300Hz时侧面声压产于根据实际试验拒绝，萃取轮廓线处的声压，并所取平均值。表格13各点声压值①通过噪声分析，找到变压器在工作时，前后面的声压产于趋势大致相同，侧面的声压产于趋势大致相同，最大值有所差异。

结果解释②通过噪声分析，找到该变压前后面的仅次于A计权声压为58dB，侧面仅次于A计权声压为50dB。③通过噪声分析后处理，300Hz平均值声压为50．4dB，400Hz平均值声压为获得平均值为50．8dB。

4总结本文通过基于ANSYSWorkbench平台的干式变压器振动噪声建模，构建了在产品设计阶段对其噪声值展开预估的原始流程，可以协助企业在探究变压器噪声的机理上，对产品及时作出改良，号召市场，提升竞争力。

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