Нежелательные электрические эффекты
В дополнение к нежелательным электрическим эффектам трансформаторы могут также проявлять нежелательные физические эффекты, наиболее заметным из которых является производство тепла и шума.
Практические соображения теплоты и шума трансформатора (фото кредит: spoonsenergymatters.wordpress.com)
Трансформаторный шум в первую очередь является неприятным эффектом, но тепло является потенциально серьезной проблемой, поскольку изоляция изоляции будет повреждена, если ее перегревать. Нагрев может быть сведен к минимуму благодаря хорошей конструкции, гарантируя, что ядро не приближается к уровням насыщения, что вихревые токи сведены к минимуму и что обмотки не перегружены или работают слишком близко к максимальной мощности.
Рисунок 1 - Крупные силовые трансформаторы погружены в теплоизолирующее изолирующее масло
Большие силовые трансформаторы имеют сердечник и обмотки, погруженные в масляную ванну для передачи тепла и муфельного шума, а также для вытеснения влаги, которая в противном случае нарушала бы целостность изоляции обмотки.
Теплоотводящие «радиаторные» трубки на внешней стороне корпуса трансформатора обеспечивают конвективный канал подачи масла для передачи тепла от сердечника трансформатора к окружающему воздуху (рис. 1 выше).
Максимум. повышение рабочей температуры
Масляные или «сухие» трансформаторы часто оцениваются в терминах «повышения» рабочей температуры (повышение температуры за пределами окружающей среды) в соответствии с системой буквенного класса: A, B, F или H. Эти буквенные коды расположены в порядке наименьшей теплоемкости до самого высокого:
Класс А
Повышение температуры намотки не более 55o Цельсия при температуре окружающего воздуха 40 o C (максимум).
Класс B
Повышение температуры намотки не более 80o Цельсия при температуре окружающего воздуха 40 o C (максимум).
Класс F
Повышение температуры обмотки не более 115o Цельсия при температуре окружающего воздуха 40 o C (максимум).
Класс H
Повышение температуры намотки не более 150o Цельсия при температуре окружающего воздуха 40 o C (максимум).
Феномен магнитострикции
Звуковой шум является следствием, главным образом обусловленным феноменом магнитострикции: небольшое изменение длины, проявляемое ферромагнитным объектом при намагничивании.
Знакомый «шум», слышимый вокруг крупных силовых трансформаторов, - это звук железного ядра, расширяющегося и сжимающегося на частоте 120 Гц (в два раза больше частоты системы, которая составляет 60 Гц в Соединенных Штатах) - один цикл сокращения ядра и расширения для каждого пика форма магнитного потока - плюс шум, создаваемый механическими силами между первичной и вторичной обмотками.
Опять же, поддержание низких уровней магнитного потока в ядре является ключом к минимизации этого эффекта, что объясняет, почему феррорезонансные трансформаторы, которые должны работать в насыщении для большой части текущей формы волны, работают как горячие, так и шумные.
Тяжелый груз
Другим шумообразующим явлением в силовых трансформаторах является физическая сила реакции между первичной и вторичной обмотками при большой нагрузке.
Если вторичная обмотка разомкнута, то через нее не будет тока и, следовательно, не будет создаваться магнитодвижущей силой (мм). Однако, когда вторичная « загружена » (ток подается на нагрузку), обмотка генерирует миллиффикс, который противодействует «отраженным» мм в первичной обмотке, чтобы предотвратить изменение уровней потока сердечника.
Эти противоположные mmf, генерируемые между первичной и вторичной обмотками в результате вторичного (нагрузки) тока, создают отталкивающую физическую силу между обмотками, которые будут иметь тенденцию заставлять их вибрировать.
Конструкторы трансформаторов должны учитывать эти физические силы при построении обмоточных катушек, чтобы обеспечить адекватную механическую поддержку для работы с напряжениями. Однако при условиях большой нагрузки (с высоким током) эти напряжения могут быть достаточно большими, чтобы вызывать звуковой шум от трансформатора.
Выводы
Шум является обычным явлением, проявляемым трансформаторами - особенно силовыми трансформаторами и обусловлен прежде всего магнитострикцией ядра. Физические силы, вызывающие вибрацию обмоток, также могут создавать шум в условиях тяжелой (большой ток) нагрузки вторичной обмотки.
Ссылка // Уроки электрических цепей переменного тока (Руководство по загрузке)