电抗器结构抗地震问题的研究电抗器结构抗地震问题的研究 电抗器结构抗地震问题的研究 第24卷第1期 2006年i月 物理测试 PhysicsExaminationandTesting Vo1.24,N0.1 Jan.2006 电抗器结构抗地震问题的研究 陈长英 马文江,丁旭, (北京科技大学应用科学学院,北京100083) 摘要:从电抗器的整体结构出发,对其振动特性进行了理论分析,并基于振动理论, 编制了电抗 有限元理论等, 器结构地震响应计算的通用程序.利用模型实验,对理论分析及程序计算结果给予了进一步的验证,首次对电抗 ...
电抗器结构抗地震问题的研究 电抗器结构抗地震问题的研究 第24卷第1期 2006年i月 物理测试 PhysicsExaminationandTesting Vo1.24,N0.1 Jan.2006 电抗器结构抗地震问题的研究 陈长英 马文江,丁旭, (北京科技大学应用科学学院,北京100083) 摘要:从电抗器的整体结构出发,对其振动特性进行了理论
,并基于振动理论, 编制了电抗 有限元理论等, 器结构地震响应计算的通用程序.利用模型实验,对理论分析及程序计算结果给予了进一步的验证,首次对电抗 器模型的地震模拟实验进行了有益尝试. 关键词:电抗器结构;抗地震性能;振动理论 中图分类号:TB535文献标识码:A文章编号:1001—0777(2006)01—0010—03 ResearchonAnti—seismicPropertyofReactor MAWen—jiang,DINGXu,CHENChang—hisresearchwork,structuralmodet estandvibration testareconductedtOvalidatethecomputationalresults.Amodeltestofreactorstructurepilotr esearchworkis doneonbysimulatingactualearthquakes. Keywords:reactor;anti—seismic;vibrationtheory 在抗地震问题的研究中,电力设备的抵抗震动的能力 不仅关系到电力系统的安全稳定,而且直接影响到 国民生计.电抗器是一种电感器件,应用十分广泛, 它用在电路中主要起限流,均流,滤波等作用[1]. 目前,我国对很多类型的电抗器的抗地震能力的研 究较少,主要是如果电抗器本体及附件的结构刚度 很好,则和地震发生共振的几率就小,地震反应也 小,现在尚无本体直接震坏的实例].但由于电抗 器质量和尺寸较大,重心较高,若在地震频发及高烈 度区,极易发生瓷柱绝缘子与电抗器组件的折断损 坏.所以有必要对电抗器地震时的动态特性进行理… 以确保电力系统的安全,正常运行. 论及试验分析, 卜-约1.3m.叫 图1电抗器外观示意图 Appearanceschematicofthree-layerreactor 1模型的建立2结构抗震性的J间ck-要分析 本文对国内某变压器厂新开发的一种大型叠装 式空心电抗器的结构抗震能力进行了研究,改型电 抗器整体安装后,是一种三层叠装式结构,其中每一 层线圈是由多组线圈组成的一个大线圈圆筒,各层 线圈圆筒之间有由铝柱,陶瓷绝缘子组成的支撑柱 连接,如图1所示. 根据历次地震电抗器破坏现象显示,对于电抗 器的整体结构,在振动时,破坏将发生在支撑杆件上 及各连接处.因为只分析连接铸件的强度,所以可 以简化它,把线圈作为质量块来处理(集中质量),线 圈层间支撑作为梁单元来处理,这样,电抗器的力学 简化模型如图2所示. 作者简介:马文江(1971一),男,大学本科,
师;E-mail:mchanics—; 修订日期:2005—06—30 第1期马文江等:电抗器结构抗地震问题的研究 ??———+_...}一 ?? ??? 图2电抗器力学模型 Fig.2Mechanicalmodelofreactor 2.1结构固有频率和振型 对于图2所示的系统,由振动理论可知,在自由 振动情形下,系统微振动的微分方程用矩阵形式写 出来是: I-M]{)+[K]{X)=0(1) 式中:I-M]——结构质量矩阵; [K]——结构刚度矩阵; {X)——广义位移列阵; {)——广义加速度列阵. 采用集中质量法来形成EM],[K]阵即为梁 单元的刚度阵. 根据李兹法,求出函数 R({X))一{x)[K]{X) {X)I-M]{X) {q)——主坐标; 则{X)一[N]{q) {)一[N]{否) 把上几式进行整理,得到: I-M][N]{否)+[C3[N]{q)+ [K][N]{q)=一I-M]{g(t))(5) 根据此式就可以求出原坐标系的各个丁时刻 的位移响应. 2.3结构内力计算 把电抗器支撑结构划分为若干个梁单元,单元 的每个节点有6个自由度. 节点的位移向量为: {){UVWU,V,W,扛)1(6) 节点力向量为: {R){XYZMbMMX,YjZJMM,M) (7) 由虚功原理可推导得出梁单元节点力(结构内 力)
达式: {R)一[K]{艿)(8) 式中,[K]为局部坐标下的梁单元刚度矩阵. 3实验分析 (2) 在维子空间的个极值,这个极值就可以 作为系统前个固有频率的近似值,相应就可求得 对应固有频率的振型. 2.2地震响应 对于图2所示系统,在地震情况下,它的振动 属于多自由度系统的有阻尼受迫振动,其振动动力 平衡方程为 I-M]{)+[C3{X)+[K]{X)一 一 I-M]{Xg(t))(3) 式中:I-M]——结构质量矩阵; [c3——结构阻尼矩阵; {K)——结构刚度矩阵; {Xg(t))——地面运动加速度; [x]——质点相对位移列向量; [x]——质点运动速度列向量; [x]——质点运动加速度列向量; 利用固有阵型向量的正交性,选取系统的
化固有阵型作为主坐标系,进行交换: {X)=[N]{q)(4) 式中[N]——标准化阵型矩阵; 3.1模态实验分析 进行模态实验的目的是测量电抗器模型的固有 频率和振型,检验程序计算结果的可信度.在具体 实验中,共布置了32个测点,采用锤击激励法多 点激振,单点测量.为了更好的提高试验的精度,将力信 号和加速度测量信号经电荷放大器后直接输入到CF- 920频谱分析仪计算频响函数,再输入到计算机,用 软件进行模态参数识别.检测系统如图3所示. 经过试验测得系统的前二阶固有频率分别为: 17.8Hz,24.63Hz. 实验中,进行了互易性,重复性检验,结果显 示该实验的互易性及重复性是很好的,说明该实验 的测试是可靠的. 3.2振动实验分析 从电抗器的叠装结构及形式来看,如果发生地基 图3检测系统框图(模态试验) Fig.3Diagramofmodetestsystem 12物理测试第24卷 运动,由于线圈的重量很大,对支撑杆将产生较大 弯矩作用,那么,电抗器的抗地震强度问题主要是 指电抗器层间立柱的强度,而且横向振动对电抗器 层间立柱是最危险的. 基于以上分析,将电抗器底座紧固在一质量比 较大的金属机座上,实验时,将激振器水平放置, 模拟地震情形,对机座进行水平横向激振.采用电 阻应变计测量应变的方法,来测试电抗器在横向激 振力作用下,层间立柱的动力响应,并通过光线示 波器来记录应变波形图.由于立柱在圆轴上均布, 对中间轴线是对称的,所以在每一层的一根立柱上 布置两片应变片,而且所有应变片在一条铅垂线所示.? 由应变曲线图测得各测点的应变值,进而计算 出各点应力值如表1所示.频率值比较和弯矩值的 比较见表2,3. 表中实验结果与计算结果,其误差能满足工程 上的
,说明程序计算是可信的,同时也说明前 面 图4检测系统接线图(振动实验l Fig.4Connectiondiagramofvibrationtest 表2频率值比较 Table2Comparisonoffreguency 表3弯矩值比较 Table3Comparisonofbendingmoment 测点 弯矩/N?m 实验计算相对误差 注:口=4.9;,=16 的理论分析是正确的. 4结论 本文从叠装式电抗器的结构特点出发,根据 振动理论,建立了电抗器的力学模型.把线圈作 为集中质量,各质量块间用杆件连接,从而求得 电抗器结构的固有频率,固有振型.对连接杆进 行有限单元剖分,从而求得各杆的不同截面在振 动时所承受的弯矩.基于以上的理论分析,编制 出叠装式电抗器结构固有频率,固有振型及承受 的杆件内力的计算通用程序,并通过模型实验对 理论分析及计算程序的结果进行了考核,证明了 分析及计算结果是可靠的. 表1各点应力值 Table1Stressofeachpoint参考文献 注:口一4.9;,=16,其中:a-激振加速度(m/s);产激振 频率(Hz);e一应变(衅);应力(N/m). [1]张思主编.振动测试与分析技术[M].北京:清华大学 出版社,1992. E2]D.J.哈托.振动分析的矩阵计算机方法[M].北京.机械 工业出版社,1982. E3]彭祥云.大型空心并联电抗器支柱绝缘子抗震能力分析计算 [J].变压器,2001,(7):14.
本文档为【电抗器结构抗地震问题的研究】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑， 图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件，我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关联的内容(国旗、国徽、党徽..)目的是配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
包装袋生产企业安全风险分级管控体系方案全套资料（2019-2020新标准完整版）
包装袋生产企业安全风险分级管控体系方案全套资料（2019-2020新标准完整版）
（2020年更新）国家开放大学电大《中国古代文学(B)(2)》期末题库和答案
【全国百强校首发】四川省阆中学中学2022-2023学年初三物理试题综合试卷（16）物理试题含解析
环境影响评价报告公示：氢气回收综合利用技术改造建筑设计企业耒阳金悦科技环评报告
八年级数学上册 第七章 平行线课时 定理、公理、证明导学课件 北师大版
