本文以国家自然科学基金、特变电工有限责任公司项目为背景,针对变压器发生直流偏磁后,振动噪声增大的问题展开研究。直流偏磁引起的振动噪声既带来了环境噪声问题,也可能损害变压器本体,威胁整个电网的运行安全。因此,开展直流偏磁条件下硅钢片磁致伸缩特性的研究具有重要的理论和现实意义。本文研究内容主要包括以下几个方面:基于一套激光磁致伸缩测量系统,详细研究了无取向和取向硅钢片的磁致伸缩特性。得到了B-H曲线、磁致伸缩蝴蝶曲线、磁致伸缩峰峰值和磁场关系曲线以及磁致伸缩噪声特性等重要的数据。通过改变样片长度方向和轧制方向之间的角度,研究了硅钢片磁致伸缩的各向异性特性,为电机、变压器等电气设备振动噪声的数值计算提供详细、准确的磁致伸缩数据。关于直流偏磁引起取向硅钢片磁致伸缩特性改变的问题,在测量研究过程中通过叠加直流磁场到励磁磁场中,实现交直流共同励磁,详细研究了直流偏磁条件下取向硅钢各向异性的磁致伸缩特性,并给出了直流偏磁对其的影响规律,分析了直流偏磁引起变压器振动噪声时域信号、频谱成分发生变化的根本原因及基本规律。就变压器铁心在装配过程中可能产生应力,并改变取向硅钢的磁特性、磁致伸缩特性等问题,在测量过程中通过空气压缩机施加沿磁场方向的拉应力或者压应力,研究了不同方向、大小的应力对磁特性、磁致伸缩特性的影响,总结了应力对磁致伸缩峰峰值、A计权磁致伸缩速度级等参数的改变规律,并给出了关于通过施加应力降低取向硅钢磁致伸缩的建议。根据上述测量得到的磁致伸缩蝴蝶曲线,针对有限元仿真计算方法对磁致伸缩单值曲线的需求问题,参照磁化曲线的提取方式,通过插值拟合的方法得到了磁致伸缩量和磁通密度、磁场强度的单值曲线。在单值曲线的基础上,得到了一个描述直流偏磁条件下磁致伸缩各向异性特性的正交数学模型,通过二维实际算例验证了该模型的有效性。并进一步提出了,利用COMSOL有限元软件计算变压器振动噪声的电磁场、结构动力场、声场多物理场耦合的方法,以一台160kVA变压器为实例,对比分析了仿真结果和实验结果,验证了该方法的合理性。为了验证本文提出的多物理场耦合计算振动噪声方法的有效性,采用两台160kVA变压器开展了直流偏磁条件下空载振动噪声实验,测量了各测量点上振动位移、振动速度等,通过采用隔音罩降低其中一台变压器噪声的方法,测量了另一台变压器的噪声。分析了不同空载电压运行时,直流偏磁对铁心振动信号及其频谱的影响规律,以及噪声的变化趋势。提供了根据振动噪声判断变压器是否发生直流偏磁现象的依据,并指导降低直流偏磁引起的变压器铁心振动噪声。