低噪聲變壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低噪聲變壓器，包括鐵心、低壓線圈、高壓線圈、外殼、和穿孔板；穿孔板分別位于鐵心與低壓線圈之間、低壓線圈與高壓線圈之間、高壓線圈與外殼之間；穿孔板改變變壓器鐵心和線圈聲共振頻率，以避開(kāi)電磁噪聲頻率，避免聲共振放大噪聲；另一方面，穿孔板與外殼組成的共振吸聲體吸收噪聲的能量，減小變壓器對(duì)外部環(huán)境發(fā)出的噪聲。本發(fā)明的低噪聲變壓器，減小變壓器發(fā)出的噪聲，有利于保護(hù)環(huán)境。
【專利說(shuō)明】低噪聲變壓器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力變壓器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種降低噪聲的變壓器。

【背景技術(shù)】
[0002]電力變壓器和電抗器運(yùn)行使用中，由于導(dǎo)磁材料的磁致伸縮效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生鐵心噪聲，線圈受到的交變電磁力會(huì)發(fā)出繞組負(fù)載噪聲，輔助的冷卻風(fēng)扇和油泵裝置會(huì)產(chǎn)生風(fēng)扇油泵運(yùn)行噪聲，這些噪聲均會(huì)加大環(huán)境噪聲。對(duì)輔助裝置的運(yùn)行噪聲治理，許多變壓器設(shè)計(jì)時(shí)就不采用風(fēng)扇和油泵；另一方面，也有較為成熟的輔助裝置運(yùn)行噪聲的治理技術(shù)。
[0003]磁致伸縮和交變電磁力產(chǎn)生的變壓器電磁噪聲頻率為兩倍電源頻率的基本頻率及基本頻率整數(shù)倍的倍頻頻率，對(duì)50Hz電源頻率的變壓器，其噪聲頻率為100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、和600Hz。由于變壓器噪聲具有頻率低、衰減慢、傳播遠(yuǎn)的特性，目前，仍較難經(jīng)濟(jì)有效的消除或減小變壓器的電磁噪聲。
[0004]對(duì)導(dǎo)磁材料為冷軋取向硅鋼片的變壓器，降低變壓器噪聲的方法之一是降低鐵心磁通密度，通常每降低0.1T磁密，變壓器噪聲可降低約2dB，但這將增加約百分之六的材料成本。對(duì)非晶合金鐵心，其磁致伸縮率大，變壓器的鐵心噪聲問(wèn)題更為突出。如果采用吸聲材料，如玻璃絲氈或泡沫橡膠，吸聲材料對(duì)低頻電磁噪聲的吸收性不好，降噪聲效果不理想；由于吸聲材料體積較大，通常還影響變壓器的通風(fēng)散熱。
[0005]變壓器噪聲的另一原因是變壓器鐵心聲共振、線圈聲共振、油箱或外殼聲共振，或它們的組合聲共振。從變壓器設(shè)計(jì)的角度，計(jì)算鐵心聲共振頻率、線圈聲共振頻率、油箱外殼聲共振頻率、或結(jié)構(gòu)組合聲波共振頻率等，在設(shè)計(jì)中避開(kāi)變壓器電磁噪聲頻率，是降低噪聲的另一舉措。但這一舉措還存在兩點(diǎn)難處，一是變壓器結(jié)構(gòu)的聲共振或共鳴頻率較難計(jì)算，其二是變壓器的聲共振模態(tài)和階次較多，設(shè)計(jì)中難于避免。
[0006]在噪聲治理領(lǐng)域，著名聲學(xué)家馬大猷先生提出了微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)和理論，微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)如圖1。圖1中，微穿孔板(I)厚度為S，穿有孔徑d的孔，孔間距為a和b，微穿孔板(I)與墻體距離為L(zhǎng)，聲壓P的聲波(5)穿過(guò)微穿孔板(I)，在微穿孔板(I)與墻體的空腔內(nèi)形成聲波共振，微穿孔板(I)吸收聲波(5)的能量?？涨宦暡ü舱耦l率&如下式:
[0007]f0 = C0.(q/ δ /L)0.5/2/ Ji
[0008]式中，Ctl為聲波傳播速度，q為穿孔面積率。馬大猷先生提出的微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，在孔徑d小于Imm后，具有優(yōu)良的低頻噪聲吸收特性，且成本較低。這一微穿孔板吸聲理論包括兩方面內(nèi)容:調(diào)節(jié)孔徑和穿孔率等尺寸，可調(diào)節(jié)空腔聲共振頻率；減小孔徑，可吸收更多的噪聲能量。
[0009]變壓器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和聲波傳播如圖2，變壓器包括鐵心(2)，線圈(3)的低壓線圈
(31)和高壓線圈(32)，和外殼(4);對(duì)干式變壓器可不包括外殼(4)。變壓器的噪聲在變壓器結(jié)構(gòu)中有固體傳播和流體(氣體或液體)傳播兩種途徑，圖2所示噪聲聲波(5)，為按鐵心(2)-低壓線圈(31)-高壓線圈(32)-外殼(4)方向，在流體介質(zhì)中傳播的噪聲，是變壓器噪聲的主要分量。避開(kāi)變壓器聲共振頻率與噪聲聲波(5)頻率的重疊共振，吸收噪聲聲波(5)的能量，均可降低變壓器噪聲。
[0010]變壓器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖2中，沒(méi)有示出主絕緣介質(zhì):空氣或變壓器油。主絕緣介質(zhì)為空氣，即是干式變壓器；主絕緣介質(zhì)為變壓器油，即油浸式變壓器。不論主絕緣介質(zhì)為氣體還是液體，其噪聲傳播和吸收規(guī)律是相同的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提出一種低噪聲變壓器，能夠降低電力變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁噪聲。
[0012]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種低噪聲變壓器，包括鐵心、線圈和穿孔板，所述的穿孔板位于鐵心與線圈之間，鐵心與穿孔板之間有空腔，穿孔板與線圈之間也有空腔；調(diào)節(jié)穿孔板的穿孔面積率可以改變空腔聲共振頻率；當(dāng)噪聲聲波(5)按鐵心外表面-空腔-穿孔板-空腔-線圈-線圈外表面途徑傳播中，所述的兩個(gè)空腔聲共振頻率避開(kāi)噪聲的頻率，避免噪聲放大；所述的穿孔板吸收鐵心和線圈產(chǎn)生噪聲的部分能量，降低變壓器對(duì)外發(fā)出的噪聲。
[0013]進(jìn)一步的說(shuō)，本發(fā)明所述的線圈包括低壓線圈和高壓線圈，在低壓線圈與高壓線圈之間放置穿孔板，低壓線圈與穿孔板之間有空腔；穿孔板與高壓線圈之間也有空腔；所述的兩個(gè)空腔聲共振頻率避開(kāi)噪聲的頻率，避免噪聲放大；穿孔板吸收經(jīng)線圈傳輸噪聲的部分能量，降低變壓器對(duì)外發(fā)出的噪聲。
[0014]再進(jìn)一步的說(shuō)，本發(fā)明所述的低壓線圈與高壓線圈之間帶有絕緣筒，所述的穿孔板位于低壓線圈與絕緣筒之間，在絕緣筒與高壓線圈之間放置另一個(gè)穿孔板；所述的兩個(gè)穿孔板與低壓線圈之間、與絕緣筒之間、與高壓線圈之間均有空腔；所述的空腔聲共振頻率避開(kāi)噪聲的頻率，避免噪聲放大；穿孔板吸收經(jīng)線圈傳輸?shù)脑肼暤牟糠帜芰?，降低變壓器?duì)外發(fā)出的噪聲。
[0015]再進(jìn)一步的說(shuō)，本發(fā)明所述的變壓器帶有外殼，線圈與外殼之間帶有穿孔板，線圈與穿孔板之間有空腔，穿孔板與外殼之間有兩端封閉的空腔，所述穿孔板與外殼之間的兩端封閉空腔為吸聲共振空腔，吸聲共振空腔的聲共振頻率與噪聲的頻率相同，吸聲的穿孔板吸收由線圈向外殼傳輸噪聲的能量，降低變壓器對(duì)外發(fā)出的噪聲。
[0016]再進(jìn)一步的說(shuō)，本發(fā)明所述的外殼與鐵心之間帶有穿孔板，鐵心與穿孔板之間有空腔，穿孔板與外殼之間有兩端封閉的空腔，所述穿孔板與外殼之間的兩端封閉空腔為吸聲共振空腔，吸聲共振空腔的聲共振頻率與噪聲的頻率相同，吸聲的穿孔板吸收由鐵心向外殼傳輸噪聲的能量，降低變壓器對(duì)外發(fā)出的噪聲。
[0017]本發(fā)明所述的變壓器的主絕緣介質(zhì)為空氣時(shí)，變壓器為干式變壓器；所述的變壓器的主絕緣介質(zhì)為變壓器油時(shí)，變壓器為油浸式變壓器。本發(fā)明中的穿孔板與變壓器零部件組成的空腔內(nèi)的聲波傳輸介質(zhì)均為該流體。
[0018]本發(fā)明所述的穿孔板為微穿孔薄膜，微穿孔薄膜起調(diào)節(jié)變壓器聲共振頻率和吸收噪聲能量的作用。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:在不改變變壓器原有結(jié)構(gòu)和尺寸的前提下，利用穿孔板有效降低變壓器的低頻噪聲，保護(hù)環(huán)境，降低變壓器的材料成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]圖1是穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2是變壓器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和聲波傳播圖；
[0023]圖3是本發(fā)明變壓器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和穿孔板放置示意圖一；
[0024]圖4是本發(fā)明變壓器的穿孔圓形筒；
[0025]圖5是圖3的A-A剖面俯視圖；
[0026]圖6是本發(fā)明變壓器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和穿孔板放置示意圖二 ；
[0027]圖7是圖6的B-B剖面俯視圖；
[0028]圖8是本發(fā)明變壓器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和穿孔板放置示意圖三。

【具體實(shí)施方式】
[0029]現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0030]本發(fā)明的低噪聲變壓器，如圖3所示，為一臺(tái)1250kVA三相環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，在階梯圓形鐵心2與圓形低壓線圈31之間放置圖4所示的穿孔圓形筒121，每相一只，共三只；圓形筒121為0.5mm厚的聚酯薄板，板穿孔直徑0.5mm,孔間距為20mm(a)和20mm (b)；
[0031]圓形筒穿孔板121與鐵心2間隔6mm,與低壓線圈31間隔6mm。在低壓線圈31與高壓線圈32之間放置穿孔圓形筒131，每相一只，共三只；圓形筒131為1.1mm厚的聚酯薄板，板穿孔直徑0.5mm,孔間距為1mm(a)和1mm(b);圓形筒131與低壓線圈31間隔17mm,與高壓線圈間隔17_。圖5為圖3的A-A剖面俯視圖。所選穿孔直徑及有關(guān)尺寸，使穿孔板形成空腔的共振頻率&避開(kāi)300Hz的原有噪聲頻率。帶有穿孔圓形筒121和131的變壓器比不帶穿孔圓形筒的原變壓器的聲壓級(jí)噪聲減小約5dB (A)，并主要減少了 300Hz頻率的低頻噪聲。
[0032]圖6所示的是本發(fā)明的另一實(shí)施例，變壓器帶有外殼4，線圈3與外殼4之間帶有穿孔板141，線圈3與穿孔板141之間有空腔，穿孔板141與外殼4之間有兩端封閉的空腔，穿孔板141與外殼4之間的兩端封閉空腔為吸聲共振空腔，吸聲共振空腔的聲共振頻率與噪聲5的頻率相同，吸聲的穿孔板141吸收由線圈3向外殼4傳輸噪聲5的能量，降低變壓器對(duì)外發(fā)出的噪聲。圖7為圖6的B-B剖面俯視圖。
[0033]圖8所示的本發(fā)明的又一實(shí)施例，低壓線圈31與高壓線圈32之間帶有絕緣筒33，穿孔板131位于低壓線圈31與絕緣筒33之間，在絕緣筒33與高壓線圈32之間放置穿孔板132 ;穿孔板131和132，與低壓線圈31之間、與絕緣筒33之間、與高壓線圈32之間均有空腔；多空腔聲共振頻率避開(kāi)噪聲5的頻率，避免噪聲放大；穿孔板131和132吸收經(jīng)線圈3傳輸?shù)脑肼?的部分能量,降低變壓器對(duì)外發(fā)出的噪聲。
[0034]以上說(shuō)明書中描述的只是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，各種舉例說(shuō)明不對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在閱讀了說(shuō)明書后可以對(duì)以前所述的【具體實(shí)施方式】做修改或變形，而不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種低噪聲變壓器，包括鐵心(2)、線圈(3)和穿孔板(121)，其特征在于:所述的穿孔板(121)位于鐵心⑵與線圈(3)之間，鐵心(2)與穿孔板(121)之間有空腔，穿孔板(121)與線圈(3)之間也有空腔；所述的兩個(gè)空腔聲共振頻率避開(kāi)噪聲(5)的頻率，避免噪聲放大；所述的穿孔板(121)吸收鐵心(2)和線圈(3)產(chǎn)生噪聲(5)的部分能量，降低變壓器對(duì)外發(fā)出的噪聲。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低噪聲變壓器，其特征在于:所述的線圈(3)包括低壓線圈(31)和高壓線圈(32)，在低壓線圈(31)與高壓線圈(32)之間放置穿孔板(131)，低壓線圈(31)與穿孔板(131)之間有空腔；穿孔板(131)與高壓線圈(32)之間也有空腔；所述的兩個(gè)空腔聲共振頻率避開(kāi)噪聲(5)的頻率，避免噪聲放大；穿孔板(131)吸收經(jīng)線圈(3)傳輸噪聲(5)的部分能量，降低變壓器對(duì)外發(fā)出的噪聲。
3.如權(quán)利要求2所述的一種低噪聲變壓器，其特征在于:所述的低壓線圈(31)與高壓線圈(32)之間帶有絕緣筒(33)，所述的穿孔板(131)位于低壓線圈(31)與絕緣筒(33)之間，在絕緣筒(33)與高壓線圈(32)之間放置另一個(gè)穿孔板(132);所述的兩個(gè)穿孔板與低壓線圈(31)之間、與絕緣筒(33)之間、與高壓線圈(32)之間均有空腔；所述的空腔聲共振頻率避開(kāi)噪聲(5)的頻率，避免噪聲放大；穿孔板(131)和(132)吸收經(jīng)線圈(3)傳輸?shù)脑肼?5)的部分能量，降低變壓器對(duì)外發(fā)出的噪聲。
4.如權(quán)利要求1所述的一種低噪聲變壓器，其特征在于:所述的變壓器帶有外殼(4)，線圈(3)與外殼(4)之間帶有穿孔板(141)，線圈(3)與穿孔板(141)之間有空腔，穿孔板(141)與外殼(4)之間有兩端封閉的空腔，所述穿孔板(141)與外殼(4)之間的兩端封閉空腔為吸聲共振空腔，吸聲共振空腔的聲共振頻率與噪聲(5)的頻率相同，吸聲的穿孔板(141)吸收由線圈(3)向外殼⑷傳輸噪聲(5)的能量，降低變壓器對(duì)外發(fā)出的噪聲。
5.如權(quán)利要求4所述的一種低噪聲變壓器,其特征在于:所述的外殼(4)與鐵心(2)之間帶有穿孔板(122)，鐵心⑵與穿孔板(122)之間有空腔，穿孔板(122)與外殼(4)之間有兩端封閉的空腔，所述穿孔板(122)與外殼(4)之間的兩端封閉空腔為吸聲共振空腔，吸聲共振空腔的聲共振頻率與噪聲(5)的頻率相同，吸聲的穿孔板(122)吸收由鐵心(2)向外殼(4)傳輸噪聲(5)的能量,降低變壓器對(duì)外發(fā)出的噪聲。
6.如權(quán)利要求1所述的一種低噪聲變壓器，其特征在于:所述的變壓器的主絕緣介質(zhì)為空氣，所述的變壓器為干式變壓器。
7.如權(quán)利要求1所述的一種低噪聲變壓器，其特征在于:所述的變壓器的主絕緣介質(zhì)為變壓器油，所述的變壓器為油浸式變壓器。
8.如權(quán)利要求1所述的一種低噪聲變壓器，其特征在于:所述的穿孔板(121)為微穿孔薄膜。
【文檔編號(hào)】H01F27/33GK104465049SQ201410683464
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】曾慶贛 申請(qǐng)人:江蘇華鵬變壓器有限公司