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Warum summt der Transformator?

 

Der Lehrer fragt Vovochka: - Vovochka, und mit wem arbeitet dein Vater zusammen? - Transformator Maria Iwanowna. - Und wie ist das? - Nun, er bekommt 380 Rubel, gibt seiner Mutter 220 und summt die restlichen 160 ...

Warum summt der Transformator? Hast du jemals darüber nachgedacht? Jemand wird sagen, dass dies daran liegt, dass die Spulen schlecht zwischen sich befestigt sind oder die Wicklungen schwingen und auf Eisen klopfen. Vielleicht hat sich herausgestellt, dass der Kernbereich weniger als für Berechnungen erforderlich ist, oder sind beim Wickeln zu viele Volt pro Umdrehung aufgetreten? Entspricht die gelieferte Frequenz diesem Kernmaterial? Lassen Sie uns jedoch verstehen.

Warum summt der Transformator?

Tatsächlich ist die Ursache für das Brummen des Transformators anfänglich die Magnetostriktion. Magnetostriktion ist das Phänomen von Änderungen der Größe und Form eines ferromagnetischen Körpers unter dem Einfluss eines magnetischen Wechselfeldes.

Die Größe und Form ferromagnetischer Körper hängt vom Zustand ihrer Magnetisierung ab. James Joule im Jahre 1842 Zuerst wurde entdeckt, dass Eisen, wenn es in ein Magnetfeld eingeführt wird, seine Form ändert, sich in einer Richtung relativ zum Feld verlängert und in anderen verkürzt. Das Körpervolumen des Körpers änderte sich nicht merklich.

Wenn also ein Ferromagnet in ein Magnetfeld gebracht wird, führt dies hauptsächlich zu einer Änderung seiner resultierenden Magnetisierung. Gleichzeitig tritt eine Änderung der Körpergröße auf, da die spontane Magnetisierung ihre Richtung in verschiedenen Körperteilen ändert und sich daher auch die Richtung der spontanen Verformungen in diesen ändert. Dies ist eine Eigenschaft, die allen Körpern innewohnt (Ferromagnete nur in der auffälligsten Form).

Zusätzlich zur Magnetostriktion können Geräusche durch funktionierende Ölpumpen und Lüfter von Kühlsystemen leistungsstarker Transformatoren verursacht werden. Die elektrodynamischen Kräfte in den Wicklungen und die elektromechanischen Geräte, die die Spannung unter Last regeln, erzeugen ebenfalls Rauschen.

summender Transformator

Der Pegel dieses Rauschens hängt in erheblichem Maße von der Größe der elektromagnetischen Last und den Gesamtabmessungen des Transformators ab. Und das Rauschen basiert auf der Schwingung eines ferromagnetischen Magnetkreises, der mit der Magnetostriktion einhergeht. Die Schwere des Phänomens hängt von der Größe der magnetischen Induktion sowie von der Struktur und den physikalischen Eigenschaften des Elektrostahls selbst ab. Ferner wird die Vibration auf die Öl- und Kernträger und von den Öl- und Kernträgern auf den Tank selbst übertragen.

Magnetkreis des geladenen Transformators

Da die Wellenlänge für die Netzfrequenz im Transformatoröl ungefähr 12 Meter beträgt und sich die Tankwand in geringem Abstand vom Kern befindet, empfängt und reproduziert der Tank die entsprechenden Schwingungen benachbarter Teile des Kerns vollständig.


Manchmal erweisen sich andere Geräuschquellen als lauter, beispielsweise das gleiche aktive Kühlsystem. Im Allgemeinen dominiert jedoch das durch Magnetostriktion verursachte magnetische Kernrauschen.

magnetostriktive Verformungen

Unter dem Einfluss eines magnetischen Wechselfeldes erfährt der Kern abwechselnd magnetostriktive Verformungen. Und wenn die Stahlbleche, aus denen der Kern gezogen wurde, eine Spannung erfahren würden, die direkt proportional zum Quadrat der magnetischen Induktion ist, dann hätten die magnetostriktiven Schwingungen eine stabile Frequenz von 100 Hz für ein 50-Hz-Netzwerk. In der Realität ist diese Abhängigkeit jedoch nicht direkt proportional, und die Schwingungen und danach die Schwingungen des Tanks erzeugen Geräusche mit höheren Harmonischen.

Magnetostriktion

Sowohl für kaltgewalzte als auch für warmgewalzte elektrische Stähle liegen Daten zur relativen quantitativen Dehnung während der Magnetostriktion vor. Warmgewalztes Stahlblech mit einem hohen Siliziumgehalt verhindert fast vollständig die Manifestation von Magnetostriktion, und 6% des dem Transformatorstahl zugesetzten Siliziums blockieren ihn fast vollständig.Ein solcher Stahl kann jedoch aufgrund seiner schlechten mechanischen Eigenschaften nicht in Transformatoren verwendet werden.

Bei kaltgewalztem Stahl mit dem gleichen Wert der magnetischen Induktion ist die relative Dehnung geringer als bei warmgewalztem Stahl. Aufgrund der Tatsache, dass die Induktion in den Kernen von kaltgewalztem Stahl die Induktion für warmgewalzten Stahl übersteigt, sind die Dehnungen der Kerne ungefähr gleich.

Studien haben gezeigt, dass das Geräusch eines warmgewalzten Stahlmagnetkreises mit einem Induktionswert von 1,35 T dem Geräusch von kaltgewalztem Stahl mit einer magnetischen Induktion von 1,55 T entspricht. Und mit einer Erhöhung der Induktion im Kern eines kaltgewalzten Stahltransformators um 0,1 T wird das Rauschen um 8 dB stärker.

Der Transformatorkern kann auch mit Schwingungen durch Magnetostriktion und sogar mit Schwingungen der Schwingungen im Magnetkreis in Resonanz geraten. Wenn der Magnetkreis oder Teile des Transformators mit diesen Harmonischen in Resonanz geraten, deckt der Rauschbereich mit ausgeprägten Spitzen mehrere Harmonische mit der doppelten Netzwerkfrequenz ab.

Es wurde experimentell bestätigt, dass die Harmonischen der Magnetkreisschwingungen bei hohen Werten der magnetischen Induktion besonders ausgeprägt sind, wenn ein nichtlinearer Teil der Magnetisierungskurve in Gegenwart einer Fülle von Harmonischen magnetostriktiver Schwingungen übergeht.

Leistungstransformator

Eine der Hauptkomponenten dieses Geräusches im Transformator sind die Quervibrationen der Bleche. Diese unterschiedlichen Vibrationen treten aufgrund von Unterschieden in der Blattlänge und -dicke auf, wodurch die Dehnungsfaktoren für jedes Blatt unterschiedlich sind, und dies führt zu einer Änderung des Verbindungsspaltes als Funktion der momentanen Induktionswerte.

Dies führt zu einer zeitlichen Umverteilung des Magnetflusses zwischen benachbarten Blechen, und infolgedessen werden Quervibrationen der Bleche erhalten. Der magnetische Fluss ändert sich mit der Zeit und damit der Sättigungsgrad des Ferromagneten. Die Magnetisierungskurve ist verzerrt, und infolgedessen treten höhere Harmonische und Magnetostriktionsrauschen auf.

Es ist wichtig, dass sich die Länge des Kerns nicht nur durch Magnetostriktion ändert, sondern auch unter dem Einfluss magnetischer Kräfte, die entstehen, wenn der Magnetfluss von Platte zu Platte fließt. Dies geschieht, wenn sich die parallelen Platten durch magnetische Permeabilität auszeichnen.

Es wurde experimentell bestätigt, dass sowohl Längs- als auch Querschwingungen der Bleche Schwingungen und Geräusche von ungefähr gleicher Intensität erzeugen. Selbst wenn eine der Transformatorrauschquellen vollständig unterdrückt wird, nimmt das Gesamtrauschen daher nicht um mehr als 3 dB ab.

Reaktoren, Reaktoren mit strukturellen Luftspalten, zeichnen sich durch Geräusche aus, die genau durch Magnetkräfte verursacht werden. Zwischen zwei durch einen Spalt getrennten Teilen entstehen wechselnde Anziehungskräfte mit einer doppelten Magnetisierungsfrequenz.

Das Geräusch, das durch elektrodynamische Kräfte in den Wicklungen eines unter Last arbeitenden Transformators verursacht wird, ist normalerweise recht leise, wenn kein axiales Spiel vorhanden ist, wie es für das Drücken elastischer Wicklungen typisch ist. Daher ist der Lastpegel dieses Rauschtransformators praktisch unabhängig.

In dieser Position können Sie den Geräuschpegel des Transformators normalisieren. Die Art und Größe der Last ist jedoch immer noch mit der magnetischen Induktion in Transformatorstahl während des Betriebs verbunden, daher hängt der Grad des magnetischen Rauschens mit der Lastleistung immer noch zusammen.

Wir hoffen, dass dieser kurze Artikel einem unerfahrenen Leser eine Antwort auf die Frage ermöglichte, warum der Transformator summt.

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