[L-TR-44] 電力変圧器の巻線振動解析

概要

変圧器から発生する巻線振動は、巻線からの漏れ磁束が巻線内の電流に作用することで発生する、ローレンツ力を振動力とする振動現象です。大型電力変圧器は通常、商用周波数で稼働し、その鉄心の大きさは数メートルにおよびます。
このため、その固有振動数は動作周波数とも同じ規模になり、加振力の支配的成分が巻線振動に直接影響をおよぼすことを意味しています。
本事例では、50Hzで稼働する3相円筒巻線の電力変圧器の検証を行い、巻線によって発生する振動と騒音をJMAGで解析します。巻線振動解析は、ローレンツ力を振動源とした巻線を考慮にいれて実施されるべきです。巻線上のローレンツ力は、漏れ磁束分布に大きな影響を受けるため、主磁路を通らない漏れ磁束分布を予測するうえで、電磁界解析が必要になります。このため、電磁界-振動連成解析は、巻線振動を正確に解析するうえで不可避となります。
図1の左側に解析モデルを示します。巻線は、お互いの間に絶縁紙がはさまれた複数の導体のグループで構成されているため、固有値解析・振動解析で一塊としてモデル化される場合は、巻線の円周、半径、および高さのそれぞれの方向に異なる剛性を持つ異方性材料として扱う必要があります。

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