恭喜桂林电子科技大学刘夫云获国家专利权
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龙图腾网恭喜桂林电子科技大学申请的专利用于电力电容器减振降噪的金属橡胶减振器及其设置方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN109103017B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2023-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:201810989087.8,技术领域涉及:H01G2/10;该发明授权用于电力电容器减振降噪的金属橡胶减振器及其设置方法是由刘夫云;王娇娇;李德玺;杨超;王秋花;张秋峰设计研发完成,并于2018-08-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本用于电力电容器减振降噪的金属橡胶减振器及其设置方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种结构简单,体积小,重量轻,具有优异的减振缓冲性能,且环境适应性好,性能稳定,使用寿命长的用于电力电容器减振降噪的金属橡胶减振器及其设置方法。该金属橡胶减振器包括夹板、实板、减振元件、电容器套管、电容器外壳、电容器芯子;该金属橡胶减振器的设置方法包括步骤首先确定金属橡胶刚度;然后设计金属橡胶的结构尺寸和安装方式;最后建立电力电容器振动仿真模型进行仿真模拟。采用该用于电力电容器减振降噪的金属橡胶减振器及其设置方法使得金属橡胶减振器减振缓具有冲效果显著、体积小、环境适应性好、性能稳定、使用寿命长等特点,对电力电容器电性能影响较小,可以解决直流换流站中交流滤波电容器噪声严重污染的问题。
本发明授权用于电力电容器减振降噪的金属橡胶减振器及其设置方法在权利要求书中公布了:1.用于电力电容器减振降噪的金属橡胶减振器的设置方法,其特征在于:所述用于电力电容器减振降噪的金属橡胶减振器,包括电容器外壳2;所述电容器外壳2顶部设置有竖向的布置的电容器套管1;所述电容器外壳2具有内腔,电容器外壳2内腔的顶部和底部均设置有减振元件;所述电容器外壳2内腔的顶部和底部两个减振元件之间设置有横向布置的电容器芯子3;所述减振元件包括夹板6、金属橡胶圈5以及两块实板4;两块实板4平行设置,且两块实板4之间具有间隙;所述金属橡胶圈5位于两块实板4之间,且金属橡胶圈5两侧均设置有夹板6;所述夹板6固定安装在实板4上;两块实板4的两端之间均设置有金属橡胶圈5;所述金属橡胶圈5两侧的夹板6的端部设置有固定挡板;所述固定挡板穿过金属橡胶圈5的中心孔;所述固定挡的两端均与夹板6的端部固定连接;还包括以下步骤:1基于机械阻抗法建立电力电容器结构振动的简化振动模型,并分析电力电容器降噪量与金属橡胶刚度性能参数的关系;将电容器芯子与电容器壳体间的绝缘油等效为不可压缩的质量块M0,将电容器壳体等效成有质量快Mt与弹簧Kt组成,绝缘油与壳体组合的机械阻抗为Z0,忽略金属橡胶的质量将其等效成纯弹簧系统Kb,机械阻抗为Zb;对于常规电容器与含金属橡胶减振器的电容器,在芯子振动相同情况下传递到电容器壳体表面的振动速度比值为: 上述公式1中,Vc1为常规电容器壳体表面的振动速度,Vc2为含金属橡胶减振器的电容器壳体表面的振动速度,Zb为金属橡胶的机械阻抗,Z0为电容器中绝缘油与壳体组合的机械阻抗;电力电容器声压级的表达式为: 上述公式2中,p为电力电容器壳体表面振动产生的声压,p0为基准声压;根据式1和2可得到电力电容器降噪量的表达式为: 上述公式3中,LΔ为电力电容器声压级降噪量,LR为常规电力电容器的噪声声压级,LB为含金属橡胶减振器的电力电容器噪声声压级;pR是指常规电力电容器壳体表面振动产生的声压;pB是指含金属橡胶减振器壳体表面振动产生的声压;根据式3可知:Kt、M0和Mt分别为壳体的弹性系数、绝缘油质量和壳体质量,它们都为系统的常数;w为激励的角频率,当电力电容器的工况确定时电容器产生的激励频谱也是确定的;Kb为金属橡胶的刚度特性,因此合理设计Kb是金属橡胶减振器能良好降噪的关键;设计要求电力电容器底部方向的降噪量等于或大于10dB;在金属橡胶刚度确定的前提下,电力电容器降噪量具有一个极小值;当激励频率确定的情况下,金属橡胶的刚度越小,电力电容器的降噪效果越明显;金属橡胶刚度为60Nmm时,电力电容器的最小降噪量为10dB;因此,将金属橡胶的刚度设计为60Nmm;2在步骤1确定金属橡胶刚度的基础上,通过金属橡胶厚度与半径的关系式以及金属橡胶弹性模量和截面惯性矩的关系式设计金属橡胶的结构尺寸和安装方式;金属橡胶材料是一种在结构体内部分分布着大量孔洞的多孔材料,因此多孔材料理论适用于金属橡胶材料,通过该理论可得到金属橡胶厚度与半径的关系式为: 上述公式4中,L为金属橡胶厚度,Es、Kb、r分别为金属橡胶材料的弹性模量、结构刚度、初始相对密度、受压半径;金属橡胶弹性模量和截面惯性矩的关系式为: 公式5和6中,R为金属橡胶减振器的中径,Jx为截面的惯性矩,b为金属橡胶构件的宽度;3建立含有金属橡胶减振器的电力电容器振动仿真模型,分析加不同厚度的金属橡胶对电力电容器减振降噪的影响;电力电容器的噪声是由于电容器芯子3在交变电场作用下,电容器极板受到交变电场力作用而产生的,并通过与其连接的结构和电容器浸渍剂传递给电容器外壳2,引起电容器外壳2的振动产生噪声并向周围辐射,因此考虑在电容器内部布置金属橡胶减振器,通过其阻尼特性来衰减振动的能量,并减弱振动的传递;使用ANSYS建立用于电力电容器减振降噪的金属橡胶减振器的模型;并且对电容器模型进行动态响应分析,以仿真研究加载有不同厚度金属橡胶减振器的电容器的振动响应特性;在仿真时,首先均用上述所设计的金属橡胶的结构尺寸及材料属性,金属橡胶阻尼结构的材料属性;其次在考虑芯子串段之间的受力情况时,将金属橡胶减振器与芯子串段间的接触设置为切向无滑动,法向无渗透接触,电容器外壳2与电容器芯子3之间的接触为刚体-柔体共节点接触;最后在接触的过程中,将刚度较大的电容器外壳2设置为目标面,相对较柔软的电容器芯子3设置为接触面。
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