应用改进复Morlet小波识别电力变压器绕组模态参数

为准确识别电力变压器绕组模态参数,据某10 kV实体变压器绕组轴向激振实验结果,采用复Morlet小波对自由振动信号进行时频变换;使用改进的Crazy Climber算法提取时频图中小波脊线,获得变压器绕组前四阶固有频率及阻尼比,并将计算结果与PolyMax频域识别方法结果对比验证。结果表明,该方法能准确识别出变压器绕组前四阶固有频率,能更清晰显示信号能量随时间频率分布。基于复Morlet小波变换的模态参数识别方法抗干扰性能力较强,适合识别变压器绕组类复杂结构模态参数。     

基于解析小波变换的变压器绕组模态参数识别

电力变压器绕组的模态参数与绕组结构振动特性、动力特性优化设计及振动故障诊断密切相关,考虑到传统的模态识别方法在获取变压器绕组这类非线性系统参数时的局限性,在对某10 kV实体变压器绕组进行轴向激振实验的基础上,引入复小波变换法对测试得到的振动信号进行分析,同时使用Crazy Climber算法提取小波脊线,得到变压器绕组的前三阶固有频率及其对应的阻尼比。计算结果与目前通用的频域识别方法Poly Max法识别结果的良好吻合说明计算结果的正确性。此外,计算结果表明基于小波变换的模态参数识别方法具有较强的抗干扰性能力,适合于分析变压器绕组这类复杂结果的模态参数。     

应用优化限制带宽经验模态分解法识别电力变压器绕组模态参数

电力变压器绕组的模态参数识别与绕组结构振动特性及其优化设计、绕组振动故障诊断密切相关,因此,准确识别电力变压器绕组的模态参数意义重大。根据某10 kV实体变压器绕组的轴向模态实验结果,提出一种基于粒子群的优化带宽限制经验模态分解算法对变压器绕组的模态参数进行识别。该方法首先在实测振动信号的经验模态分解中引入屏蔽信号,然后使用粒子群优化算法确定最佳的屏蔽信号频率,从而有效地抑制了现有经验模态分解算法中的模态混叠现象,提高了绕组模态参数的准确率。与目前通用的频域识别方法 PolyMax法的识别结果的对比结果表明:该方法能够准确地识别出变压器绕组的前四阶固有频率和阻尼比,且具有较强的抗干扰能力,适合于识别变压器绕组这类结构复杂的模态参数。     

考虑定子铁芯和绕组各向异性的爪极发电机模态分析

为了分析车用爪极发电机的固有特性,对爪极发电机进行了模态试验和有限元分析。首先对发电机定子铁芯和定子总成进行模态试验,获取了其模态振型和模态频率;根据定子铁芯与绕组的有限元等效模型和获取的模态参数,识别出铁芯和绕组的等效各向异性材料参数;其次考虑各零部件之间复杂的连接关系,建立了发电机整机的自由模态有限元模型,自由模态试验表明该模型具有较高的准确性;最后在自由模态模型的基础上建立了发电机约束模态有限元模型,并进行了振动试验。自由模态试验和振动测试结果表明,综合考虑定子铁芯和绕组的各向异性材料特性和螺栓预紧力等因素能够准确预测爪极发电机的模态特性,为爪极发电机振动与噪声的数值预测和减振降噪研究奠定了基础。     

汽轮发电机定子绕组端部振动模态分析

结构振动问题在大型汽轮发电机中普遍存在,尤其定子端部绕组的振动问题最为突出。定子绕组端部的振动模态分析是减小端部振动的有效手段。利用三维有限元法模态分析,通过比较、分析发电机定子绕组端部振动系统的固有频率在不同模型结构和绕组安装工艺条件下的变化,总结出线棒的截面结构和加固结构对电机固有频率的影响规律。通过比较完整系统的模态分析计算结果和实测结果,证实了模态分析计算的有效性。分析结果对定子绕组端部结构设计和安装工艺有很大指导意义。     

基于OMA试验模态参数的砌体结构有限元建模及修正

依托重庆新红岩隧道工程,选典型2层砌体结构进行隧道施工爆破振动激励的OMA试验,采用等效体积单元法建立能准确反映砌体结构真实动力特性的有限元模型;探讨砌体用不同材料模型所得分析频率与实测频率误差及二者振型相关性;据OMA试验模态参数,基于砌体与混凝土材料参数的结构固有频率灵敏度分析,选择合适的修正参数进行有限元模型修正研究。结果表明,二层砌体结构前4阶固有频率位于9~25 Hz;较用各向同性模型而言,砌体采用各向异性模型时计算所得前4阶频率与实测频率值更接近,振型相关性更好;修正有限元模型中材料密度、弹性模量、剪切模量后频率与实测频率间误差明显减小,结构模型动力特性更符合实际,正交各向异性材料模型修正最准确。     

应用梯度连接层的层合电工钢梁螺栓结合部简化模型研究EI北大核心CSCD

表征电工钢片间螺栓结合部连接参数是进行铁心结构动力学分析的关键,针对现有变压器铁心动力学模型参数识别误差大的问题,提出了考虑螺栓结合面压强分布不均匀的梯度连接层模型。通过理论计算获得了螺栓结合部的压强分布,推导了梯度连接层弹性参数与螺栓结合部接触压强的关系式。在获得层合电工钢梁试件等效材料参数的基础上,对由螺栓连接的两根相同层合电工钢梁,建立了梯度连接层模型模拟层合电工钢梁之间的螺栓结合部。经模态对比修正了梯度连接层的弹性参数,修正后螺栓连接层合电工钢梁试验模态与计算模态的前8阶振型一致,对应固有频率的误差在1%以内,证明了梯度连接层模型的准确性。在变压器铁心中应用修正后的梯度连接层模型,能够提高建模精度。     

异步电机定子的振动与模态分析

准确计算异步电机定子的振动模态和固有频率是降低电机噪声和振动的基础。该文基于异步电机简化的物理模型,利用三维有限元软件,全面研究了异步电机定子的固有频率和振动模态。根据等效替换原理,利用多个离散的耦合单元体等效替换铁芯的有限元模型,有效的提高了定子的计算结果的准确度。在综合考虑散热筋、加强筋、底脚和铁芯叠片结构对定子固有频率计算结果准确度的影响后,使得该有限元模型的计算结果达到了很高的准确度。计算结果与实验结果进行了比较验证。     

某型爪极发电机的模态仿真与试验分析

爪极发电机固有频率和模态振型的准确计算是降低电机振动和噪声的基础。基于某型车用爪极发电机,噪声试验显示其存在结构共振导致的电磁噪声偏大问题。首先建立定子铁芯整体模型,在考虑端部绕组的情况下对线圈进行等体积式建模,并完成了整机模型的建立。对材料参数等效处理,通过数值软件进行零部件和整机的自由模态仿真,自由模态试验结果与仿真结果的最大误差为7.1%,二者具有较好的一致性。最后完成整机约束模态试验和仿真,验证建模方法和模态分析的有效性。可为同类型爪极发电机建模和模态计算提供参考。     

1200 MW级汽轮发电机定子绕组端部模态分析

以1 200 MW汽轮发电机定子绕组端部为研究对象,利用有限元方法计算其模态。采用正交各向异性材料建立复合材料大锥环模型,基于接触静力学分析确定定位支架与锥环之间的等效刚度,利用优化分析方法建立线棒-胶体结构的均匀化等效模型。综合各部件形成整体结构模型,完成模态分析计算并结合实验模态分析验证有限元模型。给出1阶模态频率对材料参数和几何参数的灵敏度,明确影响汽轮发电机定子端部模态的关键因素,为定子端部的结构设计提供指导意见。     

基于经验小波变换的变压器绕组结构衰退特征提取方法

根据变压器绕组物理结构建立多自由度数学模型,得到绕组自由振动解析解,建立结构参数与绕组状态之间的关系。在此基础上,利用经验小波变换提取不同固有频率对应的振动衰减曲线,并利用希尔伯特变换提取机械结构参数。实验采用一台三相110 kV变压器的绕组单元,通过调整压紧力大小模拟绕组结构衰退过程,施加机械冲击并采集不同位置的振动响应信号。实验结果表明,经验小波变换能快速有效地得到绕组结构模态信息,且绕组冲击响应中包含的机械结构参数能正确区分绕组结构状态。在现场测试中,对比分析不同状态变压器在下电过程中产生的振动。结果表明,该研究提出的绕组结构特征提取方法不仅有明晰的物理意义,而且有重要的工程应用价值。     

油浸式自耦变压器振动噪声研究

铁心硅钢片磁致伸缩是变压器振动的主要原因,考虑磁致伸缩效应的变压器振动模拟一直是难点。针对某大型油浸式自耦变压器噪声超标问题,首先求解三维瞬态电磁场,再将磁致伸缩与热效应相比拟,建立铁心磁致伸缩等效模型,通过铁心节点磁通密度插值磁致伸缩特性曲线,应用于等效模型得到铁心磁致伸缩位移,实现磁固耦合计算。以铁心位移为激励计算器身振动,再考虑器身-变压器油-油箱的流固耦合,计算整机振动和辐射噪声,其结果与试验站测试吻合较好,验证了方法流程的有效性和正确性。利用所建立的计算流程,分析了油箱加筋与油箱壁厚度变化,以及油箱底部约束方式对振动噪声的影响。     

大型汽轮发电机定子端部绕组的数字化建模及振动特性分析

以600 MW大型汽轮发电机为研究对象。建立了汽轮发电机定子端部绕组的高精度有限元模型并进行模态分析,得到与实测结果吻合较好的模态参数;对定子端部绕组进行数字化机理建模,将双层绕组结构视为壳体,内外层支撑结构作为环肋与筋条,基于离散单元法可将端部绕组等效为叠层加筋加肋圆锥壳模型。借助适用于各种复杂弹性边界条件的改进傅里叶级数的瑞利-里兹法,建立了端部绕组的固有、受迫振动方程。通过计算得到端部绕组模态参数的解析解,并与有限元仿真结果进行对比,验证了所建立等效数字化机理模型的合理性与正确性,可为后续端部绕组电磁振动的研究打下基础。     

基于ANSYS的车用交流发电机定子建模方法分析

为了准确预测车用交流发电机的振动和噪声,需要得到电机定子准确的模态特性,而准确的仿真计算模态前提是要有准确的仿真模型。利用有限元软件ANSYS对定子铁芯分别建立实体与片状结构模型计算得到模态特性,并结合实验结果确定定子铁芯采用实体结构模型与实际最接近且计算最简便。在确定定子铁芯建模方法的基础上,对绕组通过不同的等效方式组成不同的定子模型来计算得到不同的定子模态结果,结合实验结果来选取最符合实际的模型,从而确定绕组采用等效体积的方法与实际最接近,最终确定电机定子的建模方法,为后期仿真计算的有效性提供依据。     

四边简支新型类方形蜂窝夹层结构振动特性研究

新型类方形蜂窝是六边形蜂窝的一种过渡形式,对其等效弹性参数和振动特性的研究具有重要意义。采用改进的Gibson公式对比分析了双壁厚与等壁厚类方形蜂窝夹芯的面内等效弹性参数的差异,并应用经典层合板理论分析了不同等效弹性参数下2种壁厚类型的四边简支类方形蜂窝夹层结构的振动特性,基于有限元仿真技术分析了不同壁厚类方形蜂窝夹层结构的振动特性,并与理论分析结果进行对比。结果表明等效弹性参数的数值模拟结果与理论值基本吻合。在蜂窝基本结构参数相同的条件下,双壁厚类方形蜂窝夹芯的面内等效剪切模量、面外刚度和等效密度均比等壁厚类方形蜂窝夹芯大;在低阶振动模态下,双壁厚类方形蜂窝夹层结构的固有频率比等壁厚类方形蜂窝夹层结构的低,在高阶振动模态下,双壁厚类方形蜂窝夹层结构的固有频率比等壁厚类方形蜂窝夹层结构的高;影响夹层结构固有频率的3个主要因素所占权重由大到小依次为蜂窝夹芯yoz面等效剪切模量、蜂窝夹芯等效密度,蜂窝夹芯壁厚。研究结果表明采用经典层结构理论计算得到类方形蜂窝夹层结构的固有频率与数值仿真结果的一致性较好,这进一步证明了采用改进Gibson公式得到的类方形蜂窝夹芯等效弹性参数的正确性,同时证明了将该振动理论运用到一般蜂窝夹层结构研究的可行性,为扩展研究其他类型蜂窝夹层结构振动特性奠定了基础。     

考虑阻尼材料频变特性的结构响应计算方法

为了对附加阻尼结构的振动响应进行准确计算,提出了一种考虑阻尼材料频变特性的结构响应计算方法,可以准确提取附加阻尼结构的模态参数并计算振动响应。阻尼材料的材料属性会受到激励频率的影响而变化,导致附加阻尼结构的建模和振动响应计算不够精确;因此在传统模态应变能法的基础上,建立了考虑材料频变特性的改进模态应变能法,提取了复合结构的模态参数,并通过模态试验验证了所提取模态参数的准确性;并在振动响应计算中准确计入了模态参数,对比了测试点在仿真和试验中的加速度频响曲线,验证了响应计算方法的准确性。结果表明该方法可以准确提取附加阻尼结构的模态参数,并能在一定频段范围内准确计算其振动响应。     

结合部虚拟材料参数的逆向优化识别方法

考虑结合部的有限元模型是准确分析、预测结构动态响应与振动控制的基础。以哑铃状结构实验模型为研究对象,采用虚拟材料层法对结合部进行等效参数化建模。综合模态实验数据和有限元优化仿真技术,提出了一种简单实用的结合部虚拟材料参数逆向优化识别方法。为关联有限元模型和实验数据,特引入基于仿真和实验固有频率之间差值最小化的目标函数。采用灵敏度法对整体结构模型做局部有限元反解,利用多目标遗传算法优化求解结合部虚拟材料参数。通过对比实验模型、正向模型和逆向模型得到的固有频率,验证了所提方法的正确性和可行性,并进一步探讨了不同预紧力矩对结合部虚拟材料参数的影响。     

开关磁阻电动机振动特性的有限元分析

本文建立了开关磁阻电动机(SR电机)振动特性的二维和三维有限元模型,利用有限单元法计算了SR电机的振动模态和固有频率,对各种模型计算结果进行了对比分析,研究了SR电机定子结构对其振动模态和固有频率的影响,并与模态实验的结果进行了比较.     

开关磁阻电动机振动特性的有限元分析

本文建立了开关滋阻电动机(SR电机)振动特性的二维和三维有限元模型，利用有限单元法计算了SR，电机的振动模态和固有频率，对各种模型计算结果进行了对比分析，研究了SR电机定子结构对其振动模态和固有频率的影响，并与模态实验的结果进行了比较。     

基于振动分布特征的电力变压器绕组故障诊断

振动分析法是实现电力变压器带电监测与故障诊断的重要手段,而基于振动分析法的故障诊断方法的关键在于从复杂的油箱壁振动信号中提取出状态特征(值或矢量)。传统的状态特征提取方法大多选取单个测点的振动信号进行时域或频域特征的提取,往往忽略了各测点间的振动分布特征。从振动重心的角度对振动分布的幅值重心及重心轨迹进行研究与分析,能够提出四个量化参数。在四个量化参数的基础上结合支持向量机分类算法提出基于振动分布特征的变压器绕组故障诊断模型。实际变压器的绕组故障实验以及十余台台电力变压器现场实测数据样本的分析与测试结果均表明,提出的振动分布特征及量化参数能够有效反映变压器绕组变形、压紧力松弛等机械结构变化,而基于振动分布特征的绕组故障诊断模型也可准确的对变压器绕组机械结构状态进行检测与诊断。