Почему трансформатор шумит?
В этой технической статье объясняется механизм генерирования акустических шумов внутри силовых трансформаторов.
Как Power Transformer производит акустический шум? (фото: justanswer.com)
Шум трансформатора имеет два источника: колебания обмотки и вибрации сердечника. Единственный наиболее эффективный способ уменьшить шум обмоток заключается в том, что при сборке они выполняют качественный процесс намотки. Эта статья посвящена основным нормам бесшумных трансформаторов, которые создают шум в неблагоприятных условиях сети.
Трансформаторные сердечники могут стать шумными и в особых условиях вторичной нагрузки, которые могут быть переведены (преобразованы) в неблагоприятные условия сети на первичной основе, как описано в этой статье.
Существует три физических явления, которые создают шум в магнитном сердечнике:
- Движение стенок Блоха 90 градусов внутри магнитных доменов, часто называемых магнитоакустической эмиссией (МАЭ) (см. Рис. 1)
- Вращение магнитных доменов, ответственное за объемную магнитострикцию (см. Рис. 2)
- Акустический сигнал силы Лоренца (LFAS), вызывающий механические силы между ламинами сердечника (см. Рис. 3)
МАЭ происходит в крутом участке петли гистерезиса; см. рисунок 4. Не так много звука, а объемная магнитострикция мала. Вращение магнитных доменов доминирует вблизи насыщения в петле гистерезиса.
Магнитострикция становится « большой », и основные слои значительно перемещаются, создавая тем самым акустический шум (см. Рис. 4).
Громкость ламинирования сердечника (LFAS) во многом зависит от конструкции сердечника. Ядра EI-типа более подвержены шуму из-за их многочисленных разделенных частей ламинирования, которые в основном только крепко закреплены в четырех углах. В тороидальных сердечниках длительная роль сердечниковой ленты прочно зажимается повсюду из-за механического натяжения качения и давления, вызванного натяжением намотки.
В целом: магнитострикция, возникающая вблизи насыщения сердечника, является основной причиной шума акустического трансформатора, в то время как LFAS во многом зависит от конструкции сердечника. Из-за магнитострикции сердечник вибрирует на основной частоте сети и ее гармониках и на частотах резонанса ядра.
В этой связи важно отметить, что шумный трансформатор означает, что:
a) Трансформатор плохо сконструирован или
b) что трансформатор вынужден работать в магнитной области, близкой к насыщенности ядра или при его насыщении.
Основная причина, по которой трансформатор является шумным, может быть комбинацией вышеуказанных причин. Во всяком случае, устройство стало шумным, и количество производимых акустических шумов должно быть измерено, чтобы определить, приемлемо ли допустимый уровень шума.
Рисунок 1 - Возможные структуры домена
Рисунок 1: Возможные структуры доменов, показывающие большую магнитостатическую энергию, связанную с изолированным доменом (a), и последовательно более низкие энергии, связанные с (b), (c) и (d). Последнее представляет собой фактически существующую доменную структуру. В (c) и (d) 90-градусные блоховские стены отчетливо видны сверху и снизу.
Рисунок 2 - Вращение магнитных доменов, показывающее левое случайное позиционирование и право максимальной ориентации вдоль внешней оси магнитного поля
Рисунок 3 - Две смежные части сердечника с их внутренними вихревыми токами. Показаны силы Лоренца, вызывая колебательные силы между частями активной зоны
Рисунок 4 - MAE происходит в крутом участке петли гистерезиса. Вращение и LFAS доминируют вблизи насыщения в петле гистерезиса
Строительство силовых трансформаторов
//www.youtube.com/watch?v=i4eyG99jC1c&w=624&h=468
Не могу посмотреть это видео? Нажмите здесь, чтобы посмотреть его на Youtube.
Ресурс: Измерение акустических шумов, излучаемых силовыми трансформаторами - Menno van der Veen