电气设备铁心的振动位移计算方法、装置及终端设备制造方法及图纸

本发明专利技术适用于电气技术领域，提供了一种电气设备铁心的振动位移计算方法、装置及终端设备，该方法包括：根据目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及目标铁心所在电场的电场参数计算矢量磁位，从而计算目标铁心对应的磁场分布；根据磁场分布计算目标铁心对应的麦克斯韦力；将质量矩阵、磁场刚度矩阵以及麦克斯韦力输入预设机械振动方程，基于谐波平衡法求解目标铁心的振动位移。本发明专利技术提供的方法在机械振动方程中充分考虑质量矩阵、磁场刚度矩阵以及麦克斯韦力对振动的影响，能够提高振动位移计算的准确性；在求解过程中应用谐波平衡法，能够在频域下计算振动位移并提高计算速度，并为振动位移的谐波分析提供依据。

【技术实现步骤摘要】
电气设备铁心的振动位移计算方法、装置及终端设备
本专利技术属于电气
，尤其涉及一种电气设备铁心的振动位移计算方法、装置及终端设备。
技术介绍
铁心结构在电气设备中应用广泛，如变压器和发电机中都存在铁心。铁心结构在运行的过程中产生的振动，不仅会加速电气设备的老化，还会影响电网的正常运行。另一方面，铁心结构振动的噪音也会影响人们的健康和日常生活。为了保证电气设备的正常运行，分析铁心的磁场与振动情况十分必要。目前关于电气设备铁心的振动研究通常是基于实际产品或模型进行实际检测并进行时域求解，铁心的振动位移计算的准确性不高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种电气设备铁心的振动位移计算方法、装置及终端设备，以解决现有技术中铁心的振动位移计算准确性不高的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种电气设备铁心的振动位移计算方法，包括：获取目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及所述目标铁心所在电场的电场参数；根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述电场参数计算矢量磁位；根据所述矢量磁位计算所述目标铁心对应的磁场分布；根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述麦克斯韦力输入预设机械振动方程，并基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行求解，得到所述目标铁心的振动位移。本专利技术实施例的第二方面提供了一种电气设备铁心的振动位移计算装置，包括：参数获取模块，用于获取目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及所述目标铁心所在电场的电场参数；矢量磁位计算模块，用于根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述电场参数计算矢量磁位；磁场分布计算模块，用于根据所述矢量磁位计算所述目标铁心对应的磁场分布；麦克斯韦力计算模块，用于根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；振动位移计算模块，用于将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述麦克斯韦力输入预设机械振动方程，并给予谐波平衡法对所述机械振动方程进行求解，得到所述目标铁心的振动位移。本专利技术实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。本专利技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例提供了一种电气设备铁心的振动位移计算方法，包括：根据目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及目标铁心所在电场的电场参数计算矢量磁位，从而计算目标铁心对应的磁场分布；根据磁场分布计算目标铁心对应的麦克斯韦力；将质量矩阵、磁场刚度矩阵以及麦克斯韦力属于预设机械振动方程，基于谐波平衡法求解目标铁心的振动位移。本专利技术实施例提供的电气设备铁心的振动位移计算方法充分考虑质量矩阵、磁场刚度矩阵以及麦克斯韦力对振动的影响，在求解过程中应用谐波平衡法，能够在频域下计算振动位移并提高计算的速度和准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的电气设备铁心的振动位移计算方法的实现流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的电气设备铁心的振动位移计算装置示意图；图3是本专利技术实施例提供的终端设备的示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图1示出了本专利技术实施例提供的电气设备铁心的振动位移计算方法的实现流程，参见图1，该方法包括：S101：获取目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及所述目标铁心所在电场的电场参数；在本实施例中，根据目标铁心的材料和结构，即目标铁心的固有性质，构建目标铁心的质量矩阵和磁场刚度矩阵。在本实施例中，不同种类、不同规格以及不同工况的电气设备中具有不同的电场，根据目标铁心所在的电气设备获取对应的电场参数。S102：根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述电场参数计算矢量磁位；在本专利技术的一个实施例中，所述电场参数包括所述电场的谐波次数最大值和电流密度空间分布频域向量；S102包括：将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵、所述电场的谐波次数最大值以及所述电流密度空间分布频域向量输入非线性磁场方程，并对所述非线性磁场方程求解，得到所述矢量磁位；所述非线性磁场方程为：其中，j为虚数，n为所述电场的谐波次数，ω为所述电场的基波角频率，M为所述质量矩阵，K(ν0)为磁阻率直流分量对应的磁场刚度矩阵，K(νn-m)为磁阻率第n个分量与磁阻率第m个分量的差值对应的磁场刚度矩阵，Af,n为矢量磁位的n次谐波解，Af,m为矢量磁位的m次谐波解，Pf为所述电场的电流密度空间分布频域向量，Nh为所述电场的谐波次数最大值。在本实施例中，非线性磁场方程为有限元方程。根据质量矩阵、磁场刚度矩阵、电场谐波次数最大值、电流密度空间分布频域向量以及非线性磁场方程可以准确的计算目标铁心感生磁场的矢量磁位。S103：根据所述矢量磁位计算所述目标铁心对应的磁场分布；在本实施例中，通过求解频域下的非线性磁场方程计算矢量磁位，最终得到目标铁心对应的空间磁场分布情况。具体的，目标铁心对应的空间磁场分布情况由磁通密度和磁场强度进行描述，S103即为通过矢量磁位计算目标铁心对应的磁通密度和磁场强度。S104：根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；在本专利技术的一个实施例中，所述磁场分布包括磁通密度和磁场强度；S104包括：根据所述磁通密度、所述磁场强度以及麦克斯韦力计算公式计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；所述麦克斯韦力计算公式为：其中，Fmw为所述麦克斯韦力，S为空气中包围整个目标铁心的封闭曲面，T为根据所述磁通密度和所述磁场强度计算的二阶张量，B为磁通密度，Bx为磁通密度的x分量，By为磁通密度的y分量，H为磁场强度，Hx为磁场强度的x分量，Hy为磁场强度的y分量，N为节点差值函数。S105：将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述麦克斯韦力输入预设机械振动方程，并基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行求解，得到所述目标铁心的振动位移。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电气设备铁心的振动位移计算方法，其特征在于，包括：/n获取目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及所述目标铁心所在电场的电场参数；/n根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述电场参数计算矢量磁位；/n根据所述矢量磁位计算所述目标铁心对应的磁场分布；/n根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；/n将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述麦克斯韦力输入预设机械振动方程，并基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行求解，得到所述目标铁心的振动位移。/n

【技术特征摘要】
1.一种电气设备铁心的振动位移计算方法，其特征在于，包括：
获取目标铁心的质量矩阵、磁场刚度矩阵以及所述目标铁心所在电场的电场参数；
根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述电场参数计算矢量磁位；
根据所述矢量磁位计算所述目标铁心对应的磁场分布；
根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；
将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述麦克斯韦力输入预设机械振动方程，并基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行求解，得到所述目标铁心的振动位移。


2.如权利要求1所述的一种电气设备铁心的振动位移计算方法，其特征在于，所述电场参数包括所述电场的谐波次数最大值和电流密度空间分布频域向量；所述根据所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵以及所述电场参数计算矢量磁位，包括：
将所述质量矩阵、所述磁场刚度矩阵、所述电场的谐波次数最大值以及所述电流密度空间分布频域向量输入非线性磁场方程，并对所述非线性磁场方程求解，得到所述矢量磁位；
所述非线性磁场方程为：



其中，j为虚数，n为所述电场的谐波次数，ω为所述电场的基波角频率，M为所述质量矩阵，K(ν0)为磁阻率直流分量对应的磁场刚度矩阵，K(νn-m)为磁阻率第n个分量与磁阻率第m个分量的差值对应的磁场刚度矩阵，Af,n为矢量磁位的n次谐波解，Af,m为矢量磁位的m次谐波解，Pf为所述电场的电流密度空间分布频域向量，Nh为所述电场的谐波次数最大值。


3.如权利要求1所述的一种电气设备铁心的振动位移计算方法，其特征在于，所述磁场分布包括磁通密度和磁场强度；
所述根据所述磁场分布计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力，包括：
根据所述磁通密度、所述磁场强度以及麦克斯韦力计算公式计算所述目标铁心对应的麦克斯韦力；
所述麦克斯韦力计算公式为：



其中，Fmw为所述麦克斯韦力，S为空气中包围整个目标铁心的封闭曲面，T为根据所述磁通密度和所述磁场强度计算的二阶张量，B为磁通密度，Bx为磁通密度的x分量，By为磁通密度的y分量，H为磁场强度，Hx为磁场强度的x分量，Hy为磁场强度的y分量，N为节点差值函数。


4.如权利要求1所述的一种电气设备铁心的振动位移计算方法，其特征在于，所述机械振动方程为：



其中，M为质量矩阵，为X振动位移矩阵，t为时间，K为磁场刚度矩阵，Fmw为麦克斯韦力，n为所述电场的谐波次数，Nh为所述电场的谐波次数最大值，Xf,n为振动位移矩阵的n次谐波分量，Fmwf,n为麦克斯韦力的n次谐波分量，j为虚数，ω为所述电场的基波角频率。


5.如权利要求1所述的一种电气设备铁心的振动位移计算方法，其特征在于，所述基于谐波平衡法对所述机械振动方程进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，韩学，郝翔宇，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司沧州供电分公司，国家电网有限公司，国网河北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13