Identification of magnetostriction vibrations in power transformers

• Autorzy: Kubiak, W.

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja drgań magnetostrykcyjnych transformatorów energetycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a methodology of identification and calculating vibrations of power transformers caused by magnetostriction. The method uses two different Finite Element Method numerical models for magnetostatic and mechanical calculations. The magnetostatic calculations were carried out on a 2D model with equivalent characteristics of electrotechnical steel in the overlap zone. Instantaneous magnetostriction forces acting on different parts of the transformer core were then calculated with the use of a symmetrical stress tensor. The calculated forces were transferred to a 3D orthotropic mechanical model and the resulting modes of deflections were determined. The mechanical model took into account the lamination of the transformer core. Experimental measurements of Operational Deflection Shapes were carried out parallel and the results compared. The presented method makes it possible to estimate the amplitudes and modes of vibrations caused by the magnetostriction phenomena, and to determine the risk of resonance amplification of vibrations as well - in the case of various technological inaccuracies of the core assembly.

PL

Praca dotyczy metodologii identyfikacji i obliczania drgań magnetostrykcyjnych transformatorów energetycznych. Algorytm posługuje się dwoma, różnymi modelami Metody Elementu Skończonego dla obliczeń magnetostatycznych i mechanicznych. Obliczenia magnetostatyczne wykonywane są na dwuwymiarowym modelu z zastępczą charakterystyką magnesowania dla strefy zaplecenia. Chwilowe wartości sił magnetostrykcyjnych działających na poszczególne części rdzenia są wyznaczane przy użyciu symetrycznego tensora naprężeń. Obliczone siły, przeniesione do trójwymiarowego, ortotropowego modelu mechanicznego, służą do wyznaczenia postaci odkształceń drgań wymuszonych. W modelu mechanicznym uwzględniono uwarstwioną strukturę rdzenia. Równolegle prowadzone były badania eksperymentalne postaci odkształceń, wywołanych naturalnymi warunkami pracy. Dokonano porównania wyników pomiarów i obliczeń. Przedstawiona metodologia pozwala na oszacowanie amplitud i postaci drgań magnetostrykcyjnych oraz ocenę zagrożeń rezonansowego wzmocnienia drgań - także w przypadku różnych niedokładności wykonania rdzenia.

Słowa kluczowe

PL

transformator; drganie; magnetostrykcja

EN

transformer; vibration; magnetostriction

• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2006
• Tom: z. 109
• Strony: 51-61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz.

Twórcy

autor

Kubiak, W.

• Technical University of Łódź, Institute of Mechatronics and Information Systems

Bibliografia

• [1] Kubiak W., Młotkowski A., Szulakowski J., Witczak P.: Analysis of Magnetic Vibrations in Transformers, TRAFOTECH'98 s. 59-62, Bombay 1998.
• [2] Kubiak W., Witczak P.: Magnetostriction Vibration of Transformer Core, VANEM 2002 s. 71-75, Łódź 2002.
• [3] Pietruszka M.: Metoda obliczania pola magnetycznego w rdzeniach anizotropowych transformatorów trójfazowych z uwzględnieniem dowolnej struktury zaplatania, Zeszyty naukowe PŁ nr 744, Łódź 1995.
• [4] Tremolet de Lacheisserie E.: Magnetostriction, CRC Press, London 1993.
• [5] Witczak P.: Magnetostriction Forces in Transformer Core, ISEF'99, Pavia 1999.
• [6] Witczak P., Kubiak W., Młotkowski A., Szulakowski J.: Calculation of Local Magnetic Forces in Electric Machinery, VANEM'98 s. 57-61, Béthune 1998.