Miért zümmög a transzformátor?

A tanár megkérdezi Vovochkát: - Vovochka, és kivel dolgozik apád? - Transzformátor, Maria Ivanovna. - És hogy van? - Nos, 380 rubelt kap, 220-at ad anyjának, és a fennmaradó 160-at kifogja ...

Miért zümmög a transzformátor? Gondolt már valaha erre? Valaki azt fogja mondani, hogy ez azért van, mert a tekercsek rosszul vannak rögzítve egymás között, vagy a tekercsek oszcillálnak, és kopognak a vasra. Talán kiderült, hogy a mag területe kevesebb, mint amennyit a számítások megköveteltek, vagy fordulónként túl sok volt volt a tekercselés során? A megadott frekvencia megfelel-e ennek a mag anyagnak? Megértjük azonban.

Valójában a transzformátor zümmögésének oka kezdetben a magnetosztrikció. A magnetosztrikció a ferromágneses test méretének és alakjának változásainak jelensége váltakozó mágneses mező hatására.

A ferromágneses testek mérete és alakja a mágnesezettség állapotától függ. James Joule 1842-ben először fedezte fel, hogy amikor a vasat bevezetik a mágneses mezőbe, az utóbbi megváltoztatja alakját, az egyik irányba nyúlik a mezőhöz képest, a másikban pedig lerövidül. A test térfogata nem változott észrevehetően.

Tehát, ha egy ferromágnest egy mágneses mezőbe helyezünk, akkor ez elsősorban annak mágnesezettségének megváltozásához vezet. Ugyanakkor a testméret megváltozik, mivel a spontán mágnesezés megváltoztatja az irányt a test különböző részein, ezért a spontán deformációk iránya is megváltozik. Ez egy olyan tulajdonság, amely minden test számára jellemző (a ferromágnesek csak a legszembetűnőbb formában).

A magnetosztrikción kívül zajt okozhatnak működő olajszivattyúk és erős transzformátorok hűtőrendszereinek ventilátorai. A tekercsek elektrodinamikai erői és a terhelés alatt álló feszültséget szabályozó elektromechanikus eszközök szintén zajt okoznak.

Ezen zajszintje jelentős mértékben függ az elektromágneses terhelés nagyságától és a transzformátor általános méreteitől. És a zaj egy ferromágneses mágneses áramkör rezgésén alapszik, amely a magnetosztrikciót kíséri. A jelenség súlyossága a mágneses indukció nagyságától, valamint magának az elektromos acélnak a szerkezetétől és fizikai tulajdonságaitól függ. Ezenkívül a rezgés az olaj- és a magtartókra, az olaj- és a magtartókra pedig közvetlenül a tartályba kerül.

Mivel a transzformátorolaj hálózati frekvenciájának hullámhossza körülbelül 12 méter, és a tartály fala kis távolságra van a magtól, a tartály teljesen megkapja és reprodukálja a mag közeli részeinek megfelelő rezgéseit.

Más esetekben más zajforrások hangosabbaknak bizonyulnak, például ugyanaz az aktív hűtőrendszer, azonban általában a magnetrikus zavar által okozott mágneses zaj dominál.

Váltakozó mágneses mező hatására a mag váltakozó magnetosztrikciós deformációkat tapasztal. És ha az acéllemezek, amelyekből a magot húzták, közvetlenül a mágneses indukció négyzetével arányos feszültséget tapasztalnának, akkor a magnetostriktív rezgéseknek egy stabil frekvenciája 100 Hz 50 Hz-es hálózatnál. Valójában azonban ez a függőség nem egyenesen arányos, és a rezgések, és utána a tartály rezgései magasabb harmonikus zajt okoznak.

Hidegen hengerelt és melegen hengerelt elektromos acélok esetében is rendelkezésre állnak adatok a magnetosztrikció során bekövetkező relatív mennyiségi nyúlásról. Magas szilíciumtartalmú melegen hengerelt acéllemez szinte teljes mértékben megakadályozza a magnetosztrikció megjelenését, és a transzformátor acélhoz hozzáadott 6% szilícium majdnem blokkolja azt.De az ilyen acél nem használható transzformátorokban, rossz mechanikai tulajdonságai miatt.

Hidegen hengerelt acél esetében, ugyanolyan mágneses indukcióval, a nyúlás kisebb, mint a melegen hengerelt acélnál. Mivel azonban a hidegen hengerelt acél magjában az indukció meghaladja a melegen hengerelt acél indukcióját, a magok megnyúlása nagyjából megegyezik.

A tanulmányok kimutatták, hogy egy 1,35 T indukciós értékű melegen hengerelt acél mágneses áramkör zaja megegyezik az 1,55 T mágneses indukciójú hidegen hengerelt acél zajával. És ha a hidegen hengerelt acél-transzformátor magjában az indukció 0,1 T-rel növekszik, a zaj 8 dB-rel erősebbé válik.

A transzformátor magja szintén rezonanciahatást válthat ki a magnetosztrikcióból származó rezgésekkel, sőt a mágneses áramkörben fellépő rezgésharmonikájával. Ha a mágneses áramkör vagy a transzformátor alkatrészei rezonanciára esnek ezekkel a harmonikusokkal, akkor a kifejezett csúcsokkal jellemezhető zajtartomány a hálózati frekvencia kétszeresének több harmonikusát fogja lefedni.

Kísérletileg megerősítést nyert, hogy a mágneses áramkör harmonikus harmonikái különösen a mágneses indukció magas értékeinél vannak kifejezettek, amikor a mágnesezési görbe nemlineáris része átmegy, a magnetostrikciós rezgések harmonikus számának jelenlétében.

A transzformátorban e zaj egyik fő alkotóeleme a lapok keresztirányú rezgései. Ezek a különféle rezgések a lemez hosszának és vastagságának különbségei miatt fordulnak elő, ennek eredményeként az egyes lemezek meghosszabbítási tényezői különböznek, és ez a csuklórés változásához vezet a pillanatnyi indukciós értékek függvényében.

Ez a szomszédos lapok közötti mágneses fluxus időbeli eloszlásához vezet, és ennek eredményeként a lemezek keresztirányú rezgései vannak. A mágneses fluxus idővel változik, és ezzel együtt a ferromágnes telítettségének mértéke. A mágnesezési görbe torzul, és ennek eredményeként magasabb harmonikus és magnetostrikciós zaj jelenik meg.

Fontos, hogy a mag hossza ne csak a magnetosztrikciótól, hanem a mágneses erők hatására is megváltozzon, amelyek a mágneses fluxusnak a lemezről a lemezre történő átmenetek során merülnek fel. Ez akkor fordul elő, ha a párhuzamos lemezeket megkülönbözteti a mágneses permeabilitás.

Kísérletileg megerősítettük, hogy a lapok mind a hosszirányú, mind a keresztirányú rezgései körülbelül azonos intenzitású rezgéseket és zajt generálnak. Ezért, még ha az egyik transzformátor zajforrását is teljesen elnyomják, a teljes zaj nem csökken 3 dB-nél nagyobb mértékben.

A reaktorokat és a szerkezeti levegőrésű reaktorokat megkülönbözteti a pontosan a mágneses erők által okozott zaj. Két rés által elválasztott rész között kettős mágnesezési frekvenciával váltakozó vonzóerők keletkeznek.

A terhelés alatt működő transzformátor tekercseiben az elektrodinamikai erők által okozott zaj általában meglehetősen csendes, ha nincs tengelyirányú visszirány, mint az a rugalmas tekercselő préselésnél jellemző. Ezért ennek a zajtranszformátornak a terhelési szintje gyakorlatilag független.

Ez a helyzet lehetővé teszi a transzformátor zajszintjének normalizálását. A terhelés jellege és nagysága azonban továbbra is függ a mágneses indukciótól a transzformátor acélban működés közben, ezért a mágneses zaj szintje és a terhelési teljesítmény továbbra is összefüggenek.

Reméljük, hogy ez a rövid cikk lehetővé tette egy tapasztalatlan olvasó számára a választ, hogy miért zajlik a transzformátor.

Ez érdekes:Hogyan lehet megtudni a transzformátor teljesítményét és áramát annak megjelenése alapján?