一种径向复合阶梯盘形压电黔西南干式变压器

　　一种径向复合阶梯盘形压电黔西南干式变压器李果，林书玉12（陕西师范大学物理学与信息技术学院，陕西西安710062）化的压电振子的径向振动，以及阶梯厚度比与最大电压增益及机电耦合系数的关系进行分析。得到的此黔西南干式变压器的等效电路，推导出输入阻抗、共振频率、反共振频率、电压增益和功率效率的解析解，并将计算所得的共振频率、反共振频率与ANSYS模拟结果进行比较验证。结果表明：黔西南干式变压器在共振频率驱动下获得最大电压增益，在共振频率和反共振频率下获得最大功率效率；电压增益和功率效率在固定频率下，都存在着******负载。

　　传统的黔西南干式变压器都是利用电磁华盈非晶合金变压器有限公司感应原理来升高或降低电压，即是电磁黔西南干式变压器。这本公司生产的SCRBH15非晶合金干式变压器，SGBH15非晶合金变压器（10KV级），SCRBH15非晶合金卷铁芯干式变压器 S9、S11.S13系列6-35KV油浸式变压器、SCB10.SCB11系列6-35KV干式变压器、非晶合金、有载调压电力变压器等级低损耗电力变压器，技术标准严格采用国际GB1094.1、2-1996；GB/T6451-1999，并在同行中率先获得ISO9001质量体系认证证书和PCCC产品认证证书。主导产品“华盈”牌电力变压器达到同行业领先水平。公司成立以来，本着创新发展的目标，购进了先进的生产检测设备，引进了国际先进的企业管理模式和工艺，建立了高效灵敏的信息反馈系统和完整的售后服务体系。公司早在1997年就率先通过了ISO9001质量管理体系认证，并于2016年成功换版为ISO9001：2008质量管理体系认证，在2016年九月份获得ISO14001：2004环境管理体系认证，在2017年5月份获得中国国家强制性产品认证（3C认证），使产品质量有了很大的提高，产品服务更贴近于用户需求。类黔西南干式变压器在大功率和应用技术中，获得较好的效果。但是，其组成结构体积较大，工作时容易受电磁干扰影响，且电磁黔西南干式变压器固有的漏磁现象和电磁辐射会对环境造成―定的污染。随着微技术迅速地发展，传统的电磁黔西南干式变压器很难满足新的应用要求，压电黔西南干式变压器应运而生。压电黔西南干式变压器与传统的电磁黔西南干式变压器相比有较多的优势，例如：体积小、质量轻、高功率密度、高效率、避免电磁干扰等。压电啕瓷黔西南干式变压器的输入端压电振子在交变电场的驱动下通过逆压电效应产生机械振动，将电能转化为机械能，输出端压电振子将这机械能通过正压电效应转化为电能输出实现变压。压电黔西南干式变压器工作时，其振动模式可分为伸缩振动、剪其中：乙=i1电盘的电流切振动和弯曲振动。人们采用不同形状结构的压电振子和振动方式来达到不同的应用目的。最早应用的是Rosen型伸缩振动模式压电啕瓷黔西南干式变压器，这种黔西南干式变压器的理论分析已经比较成熟，为了提高这类黔西南干式变压器的功率，对其提出了多层复合结构并加以广泛应用。随后，圆盘形点环结构的径向振动模式压电黔西南干式变压器也得到关注。

　　本文在单层点环结构的基础上提出一种径向复合的盘形压电黔西南干式变压器，其结构为单层点环结构压电黔西南干式变压器的两个压电振子之间加入一个阶梯金属圆环，能够增加机械强度，并且可以通过改变阶梯金属圆环的厚度比来实现阻抗变换，进而提高压电黔西南干式变压器的性能，在谐振状态下能获得更高的电压增益，在******负载下能保证更大的功率效率。文中利用等效电路法这种的压电黔西南干式变压器的径向振动进行分析，计算得到其输入阻抗、共振频率、反共振频率、电压增益和功率效率，进而寻找到优化其特性的方法，并得到其******阶梯厚度比。

　　1复合压电陶瓷黔西南干式变压器及其径向振动特性分析径向复合阶梯盘形压电啕瓷黔西南干式变压器如所示。其分为3部分，1、部分为沿厚度方向极化的压电振子，2部分为阶梯型金属圆环。1部分的半径为a，2部分的内、外半径分别为a、6，3部分内外半径分别为6、c.整个盘形压电黔西南干式变压器的内、外盘的厚度分别为/la当a、6、C/la、/l6，在1部分给予一个沿厚度方向的外部驱动电场，黔西南干式变压器可以产生厚度与径向振动模式，本文只考虑径向振动。

　　[cit干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码头CNC机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。yname]干式变压器的几何示意图值得注意的是，黔西南干式变压器的径向复合结构会给其装备来一些难度，同时，压电黔西南邮 箱：1262980066@qq.com干式变压器不同部分之间的预应力会影响到黔西南干式变压器的性能。

　　1.1压电啕瓷薄圆盘的径向振动如所示的压电啕瓷薄圆盘为本文的压电黔西南干式变压器的1部分。该压电啕瓷薄圆盘沿厚度方向z极化，其厚度为/，半径为a，是径向振动声速，Y12= SE2/SE是恒电场下的泊松系数，SE和s「2短路弹性柔顺常数，p是压电啕瓷薄圆盘的密度。S=3l/3r，S=r/r，s、s是径向和切向应变，31是压电应变常数，Ez是其厚度方向的外电场，E=1/SE是恒电场下的杨氏模量。根据（1）、（2）式，结合如所示的边界条件可得n是压电啕瓷薄圆盘平面径向振动的机电转换系数，Vz是压电薄圆盘的电极电压。0（kra）、（rr）分别是零阶、阶类贝塞尔函数。

　　由压电方程可得电位移其中：T是自由介电常数，T1 Ez.对于简谐振动，根据（4）式可得通过压其中：=，Cr是压电啕根据（8）、（9）式可以得到金属薄圆环径向振动同理，阶梯金属圆环外环径向振动的机电等效中的机电等效电路如所示。电路如所示。

　　压电啕瓷圆环的波动方程为（i―Y2），P是压电陶瓷圆环的密度，是压电啕瓷圆环的电极电压。又因为端的阻抗为压电黔西南干式变压器径向振动的输入阻抗为2.2电压增益及功率效率分析此处只考虑压电黔西南干式变压器的一阶振动。当输出端开路时，即Z%，利用共振频率方程Z 0和反共振频率方程Z%，可计算出压电黔西南干式变压器输出端开路时的共振频率Zs和反共振频率/，机电耦合手 机：13287501888系不同尺寸下，理论计算和ANSYS模拟的共振频率如表1所示，理论计算和ANSYS模拟共振频率非常接近，证明了理论分析的可靠性。选取尺寸时，径向尺寸要远大于厚度尺寸，并且压电黔西南干式变压器中阶梯金属圆环的内外环厚度之比应该小于5.改变其内外环厚度之比，可以达到改善整个压电黔西南干式变压器性能的目的。

　　其中/和/m分别是理论计算和AN华盈做为变压器优质厂家为您郑重承诺：我们所有变压器保证全新全铜线，三年内在正常使用中出现质量问题给与保修保换，凡2000KVA以下产品全部现货供应，凡使用本公司的变压器在正常投入运行三年内一律实行三包。产品畅销、山东、新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、河南、黑龙江、吉林、辽宁、四川、贵州、湖北、湖南等地。365天全程为您服务!本公司秉承“以人为本，科技创新，志在超越”的崇高信念，以可靠的产品质量，优惠的价格，完善的售后服务，精益求精，追求完美，竭力欢迎新老客户垂询合作，愿与广大客户共创双赢的美好明天。 SYS模拟的一阶径向振动共振频率，A/=/―/m//m.选取尺寸a 4.5mm，计算可得压电黔西南干式变压器输出端开路时阻抗频率特性曲线如1所示。理论计算：其共振频率为45005Hz；反共振频率为48598Hz.ANSYS模拟：其共振频率为44909Hz；反共振频率为483当时Z1000山由（16）式可得压电黔西南干式变压器输入阻抗的模值Z与频率的关系曲线如2所示，其共振频率为43 890Hz；反共振频率为根据（17）式可计算出在不同负载下，电压增益模值随频率变化的曲线如3所示。当黔西南干式变压器负载穷大时，其电压增益就在共振频率处取得最大值；当黔西南干式变压器负载为1kn时，其电压增益在共振频率附近取得最大值。

　　1压电黔西南干式变压器输出端开路时输入阻抗频率特性曲线2压电黔西南干式变压器输入阻抗的模值与频率的关系曲线3不同负载下压电黔西南干式变压器的电压增益模值随频率变化的曲线；压电黔西南干式变压器的电压增益不仅是频率的函数，它还随着负载变化而变化，压电黔西南干式变压器联系人：陈经理在不同频率下的负载特性如4所示，固定频率，压电黔西南干式变压器的电压增益随负载增加而增加，当负载增加到某一值时，压电黔西南干式变压器的电压增益几乎保持不变。

　　压电黔西南干式变压器的功率效率为企业账号：1611 0032 092 00213 086=（G）2根据其可以得到压电黔西南干式变压器在不同负载下，功率效率模值随频率变化的关系曲线如5所示。压电黔西南干式变压器的功率效率在其共振频率和反共振频率附近取得最大值，并且曲线峰的尖锐程度不同；压电黔西南干式变压器在不同频率下，效率的负载特性如6所示，存在一个******负载使功率效率值达到最大其中效率会达到1的原因是，在对压电黔西南干式变压器分析时，忽略了压电啕瓷和阶梯金属圆环的机械损耗。

　　不同负载下压电黔西南干式变压器效率模值随频率变化的关系曲线2.3******阶梯厚度比二1.5mm，令r二/1，并且压电黔西南干式变压器输出端处于开路状态。压电黔西南干式变压器的最大电压增益随阶梯厚度比的变化关系如7所示，其最大电压增益模值与r值不存在简单的单调变化关系。如8所示，压电黔西南干式变压器的最大电压增益对应的频率就是其共振频率，随r值增大而减小。反共振频率亦示随r值增大而减小。如9所示，压电黔西南干式变压器的机电耦合系数随r值的增大而减小。针对该尺寸的这种压电黔西南干式变压器，结合7和9可知，当r选取为1. 6时，压电黔西南干式变压器获得最大电压增益模值，并且能保证其有较大机电耦合系数。

　　随T的变化曲线3结论本文提出种径向复合阶梯盘形黔西南干式变压器传 真：0635-8888109结构，并采用等效电路方法对其分析。得到该黔西南干式变压器的机电等效电路、频率方程、电压增益、功率效率的解析式。结果表明电 话：0635-8888299，压电黔西南干式变压器的电压增益在其共振频率附近获得最大值，不同负载下的电压增益最大值对应的频率会不同程度的偏离其共振频率；固定频率时，黔西南干式变压器的电压增益随负载的增加而增加，随负载增加其增益增加速度减小从而增益几乎保持不变；压电黔西南干式变压器的功率效率在其共振频率和反共振频率附近取得最大值；在[c地 址：山东聊城经济开发区华山路南首30号ityname]干式变压器工作频率内，存在个******负载使压电黔西南干式变压器的功率效率达到最大值；通过分析阶梯厚度比与最大电压增益及机电耦合系数的关系，可以确定******的阶梯厚度比为1.6.