随着城市化进程的加快，环境保护的紧迫性日益凸显，电力变压器的噪声问题逐渐受到重视。变压器空载噪声不仅干扰周围环境，还可能对设备的正常运行造成影响。研究表明，铁心的磁致伸缩是导致变压器空载噪声的主要原因，而铁心接缝结构的设计对磁致伸缩的影响尤为显著。
因此，深入研究接缝结构对空载噪声的影响，对于优化变压器设计、降低噪声具有重要意义。王革鹏等研究人员通过分析不同接缝结构对铁心噪声的影响，提出了一种基于接缝区材料磁致伸缩特性等效的新方法，对提高变压器空载噪声的计算精度，并为变压器设计和噪声控制提供了理论依据。
研究人员首先通过建立含有接缝气隙的铁心模型，并对接缝区的材料进行了磁化特性和磁致伸缩特性的等效处理。通过有限元法，对一台110 kV电力变压器进行了磁-力-声耦合分析，模拟了不同接缝结构下的噪声情况。研究中采用了多物理场仿真软件，对不同接缝结构进行了二维磁场分析，从而获得了等效的磁化特性曲线和磁致伸缩特性曲线。
仿真结果显示，不同接缝结构的铁心模型在磁致伸缩力分布和声压级分布上存在显著差异。特别是二级接缝模型，其磁致伸缩力最大，且集中于接缝位置，这与磁场分析结果一致。此外，二级接缝模型在200Hz时的噪声明显大于100Hz时噪声对总声级的贡献量，这主要归因于接缝处的局部磁通饱和现象，加剧了铁心的磁致伸缩。
为验证仿真结果的准确性，研究人员还采用了GB1094.10推荐的声压法，对采用不同接缝结构的变压器样机进行了空载噪声测试。测试结果表明，考虑接缝结构的模型与实测数据误差较小，证明了仿真方法的有效性。特别是采用磁致伸缩特性等效的方法，仿真结果与测试值更加接近，若采用无接缝模型，测试与仿真的差值至少约3.7dB。
研究结果表明，二级接缝结构在接缝处存在明显的磁通集中，由此导致的磁致伸缩及空载噪声更为明显。而六级接缝模型的噪声水平相对较低，说明增加接缝级数有利于改善接缝区磁密局部集中，减少空载噪声的高频分量。
同时通过对仿真结果与测试数据的对比，发现采用磁致伸缩特性等效的方法可以对变压器的空载噪声实现更加准确的预估。
来源：《考虑铁心接缝的电力变压器空载噪声计算》
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