Varför brummar transformatorn?

Läraren frågar Vovochka: - Vovochka, och vem arbetar din pappa med? - Transformator, Maria Ivanovna. - Och hur är det? - Tja, han får 380 rubel, ger 220 till sin mamma och surrar de återstående 160 ...

Varför nynnar transformatorn? Har du någonsin tänkt på det här? Någon kommer att säga att detta beror på att spolarna är dåligt fixerade mellan varandra eller att lindningarna svänger och knackar på järn. Kanske visade sig kärnområdet vara mindre än vad som krävs av beräkningar, eller visade sig det vara för många volt per varv under lindningen? Stämmer den levererade frekvensen med detta kärnmaterial? Låt oss förstå, dock.

I själva verket är orsaken till transformatorbrumning initialt magnetostriktion. Magnetostriktion är fenomenet med förändringar i storleken och formen på en ferromagnetisk kropp under påverkan av ett växlande magnetfält.

Ferromagnetiska kroppers storlekar och form beror på deras magnetiseringstillstånd. James Joule 1842 först upptäckte att när järn införs i magnetfältet ändrar den senare sin form, förlänger i en riktning relativt fältet och förkortar i den andra. Kroppens kroppsvolym förändrades inte märkbart.

Så om en ferromagnet placeras i ett magnetfält, kommer detta i första hand att leda till en förändring av dess resulterande magnetisering. Samtidigt kommer en förändring i kroppens storlek att ske på grund av det faktum att spontan magnetisering ändrar dess riktning i olika delar av kroppen, och därför ändras också riktningen för spontana deformationer i dem. Detta är en egenskap som är inneboende i alla kroppar (ferromagneter endast i den mest slående formen).

Förutom magnetostriktion kan brus orsakas av fungerande oljepumpar och fläktar i kylsystem med kraftfulla transformatorer. De elektrodynamiska krafterna i lindningarna och de elektromekaniska anordningarna som reglerar spänningen under belastning skapar också brus.

I betydande grad beror nivån på detta brus på storleken på den elektromagnetiska belastningen och transformatorns övergripande dimensioner. Och bruset är baserat på vibrationerna från en ferromagnetisk magnetisk krets som följer med magnetostriktion. Allvarlighetsgraden av fenomenet beror på magneten i induktionens storlek och på strukturen och fysiska egenskaperna hos själva det elektriska stålet. Vidare överförs vibrationen till olja och kärnstöden, och från oljan och kärnstöden - direkt till tanken.

Eftersom våglängden för nätfrekvensen i transformatoroljan är ungefär 12 meter, och tankväggen är belägen på ett litet avstånd från kärnan, mottar och reproducerar tanken fullständigt motsvarande vibrationer i närliggande delar av kärnan.

Ibland visar andra ljudkällor sig vara högre, till exempel samma aktiva kylsystem, men det är det kärnmagnetiska bruset som orsakas av magnetostriktion som generellt dominerar.

Under påverkan av ett växlande magnetfält upplever kärnan växlande magnetostriktiva deformationer. Och om stålplåtarna från vilka kärnan dras skulle uppleva spänningar som är direkt proportionella mot den magnetiska induktionens kvadrat, skulle magnetostriktiva vibrationerna ha en stabil frekvens lika med 100 Hz för 50 Hz nätverk. I verkligheten är emellertid detta beroende inte direkt proportionellt, och vibrationerna, och efter dem vibration av tanken, ger buller med högre harmonier.

För både kallvalsade och varmvalsade elektriska stål finns data om den relativa kvantitativa förlängningen under magnetostriktion. Varmvalsat plåtstål med högt kiselinnehåll förhindrar nästan fullständigt manifestationen av magnetostriktion och 6% kisel som tillsätts transformatorstålet nästan blockerar det.Men sådant stål kan inte användas i transformatorer på grund av dess dåliga mekaniska egenskaper.

I kallvalsat stål, med samma värde som magnetisk induktion, är den relativa töjningen mindre än i varmvalsat stål. Men på grund av det faktum att induktionen i kärnvalsstålens kärnor överstiger induktionen för varmvalsat stål är kärnans töjningar ungefär desamma.

Studier har visat att bruset från en varmvalsad magnetisk krets med ett induktionsvärde av 1,35 T motsvarar bruset från kallvalsat stål med en magnetisk induktion av 1,55 T. Och med en ökning av induktionen i kärnan i en kallvalsad ståltransformator med 0,1 T blir bruset starkare med 8 dB.

Transformatorkärnan kan också komma i resonans med vibrationer från magnetostriktion och även med harmoniska vibrationer i magnetkretsen. Om magnetkretsen eller delar av transformatorn faller i resonans med dessa övertoner, kommer brusområdet med uttalade toppar att täcka flera övertoner med dubbelt nätfrekvens.

Det bekräftades experimentellt att harmonierna i magnetkretsvibrationerna är särskilt uttalade vid höga magnetiska induktionsvärden, när en olinjär del av magnetiseringskurvan övergår i närvaro av ett överflöd av harmonier av magnetostriktiva vibrationer.

En av huvudkomponenterna i detta brus i transformatorn tillhör arkens tvärvibrationer. Dessa distinkta vibrationer uppstår på grund av skillnader i arkens längd och tjocklek, som ett resultat är töjningsfaktorerna för varje ark olika, och detta leder till en förändring i foggapet som funktion av momentana induktionsvärden.

Detta leder till en omfördelning i tid för magnetiskt flöde mellan angränsande ark, och som ett resultat erhålls tvärgående vibrationer av arken. Magnetflödet förändras i tid, och med det ferromagnetens mättnad. Magnetiseringskurvan är förvrängd, och som ett resultat uppträder högre övertoner och magnetostriktionbrus.

Det är viktigt att längden på kärnan inte bara förändras från magnetostriktion utan också under påverkan av magnetiska krafter som uppstår under övergången av magnetiskt flöde från platta till platta. Detta händer när de parallella plattorna kännetecknas av magnetisk permeabilitet.

Det bekräftades experimentellt att både längsgående och tvärgående vibrationer hos arken ger upphov till vibrationer och brus med ungefär samma intensitet. Även om en av transformatorns bruskällor är helt undertryckt kommer det totala bruset inte att minska med mer än 3 dB.

Reaktorer, reaktorer med strukturella luftgap kännetecknas av brus orsakat exakt av magnetiska krafter. Mellan två delar åtskilda av ett gap uppstår växlande dragkrafter med en dubbel magnetiseringsfrekvens.

Bruset orsakat av elektrodynamiska krafter i lindningarna hos en transformator som arbetar under belastning är vanligtvis ganska tyst om det inte finns några axiella bakslag, vilket är typiskt för elastisk lindningspressning. Därför är lastnivån för denna brustransformator praktiskt taget oberoende.

Denna position låter dig normalisera transformatorns ljudnivå. Emellertid är lastens art och storlek fortfarande förknippad med magnetisk induktion i transformatorstål under drift, därför är nivån på magnetiskt brus med lastkraften fortfarande relaterad.

Vi hoppas att denna korta artikel tillät en oerfaren läsare att få ett svar på frågan om varför transformatorn surrar.

Detta är intressant:Hur man tar reda på kraften och strömmen hos en transformator genom dess utseende