基于绕组等效的电抗器振动噪声分析方法研究
1、背景介绍 在电气设备（电抗器）中，绕组是核心功能部件，承担电磁能量转换或阻抗调节的作用。对其开展振动噪声分析具有重要意义：一方面，电磁力引发的绕组振动会导致绝缘磨损、结构松动等机械故障；另一方面，绕组的高频振动会通过设备壳体向外辐射噪声，影响运行环境。然而，当绕组结构复杂时（如多层扁线绕组、复合绝缘结构），其振动模态、电磁-结构耦合机理以及噪声辐射特性的数值模拟分析变得异常困难， 采用绕组等效建模方法可以有效解决这一难题，通过合理简化绕组结构并保留其关键动力学特性，在保证计算精度的同时显著提升分析效率，为电抗器振动噪声的预测和控制提供有效的技术手段。 2、电抗器振动噪声分析存在的困难 （1）网格划分效率需求——绕组结构复杂（含扁线/圆线绕组、多层绝缘及支撑件），直接建模会导致网格数量激增且质量下降，显著增加计算资源消耗。 （2）接触计算复杂度高——多层绕组间存在大量接触对（如摩擦接触、面-面接触），非线性计算负担沉重，易引发求解器收敛困难。据工程案例统计，完整模型接触区域可达数千处，超出常规工作站处理能力。 （3）电磁力加载效率问题——电磁仿真输出的分布力需映射至绕组网格节点，完整模型因部件繁多导致数据预处理效率低下，且易引入载荷分配误差。 3、研究对象 本研究以某大型电抗器设备为研究对象，分析其振动噪声水平。其绕组结构，具有结构紧凑、散热要求高等特点。在建立振动噪声数值模拟模型过程中，重点对绕组结构进行等效建模处理。 图1 电抗器设备 图2 绕组等效示意图 4、分析方法 本研究采用基于多目标优化的绕组等效参数反演方法，通过建立参数化有限元模型与智能优化算法的协同计算框架，实现复杂绕组结构的精确等效建模及各项异性参数标定。 绕组等效方法介绍 （1）手动拟合等效材料参数：通过经验公式、试验数据或有限元试算，人工调整等效参数直至宏观响应匹配目标值； （2）构建优化模型或代理模型进行参数拟合：通过数学优化或机器学习代理模型，自动反演等效参数。 绕组等效及噪声结果展示 图3 绕组结构等效前后模态振型对比 图4 电抗器辐射噪声示意图 5、懿朵科技赋能 懿朵科技依托先进的线圈等效建模技术，为电机、变压器及电抗器等电磁设备制造商提供全生命周期的振动噪声（NVH）解决方案，助力客户实现高效设计、精准诊断与可靠降噪。我们核心服务包括： 1) 振动噪声预测与低噪声设计优化服务 2) 故障根因诊断与预防性优化服务 3) 辐射噪声评估与降噪措施验证服务 4) 计算资源优化与系统级分析服务
