Защо трака трансформаторът

Учителят пита Вовочка: - Вовочка, и с кого работи баща ти? - Трансформатор, Мария Ивановна. - И как става това? - Е, той получава 380 рубли, дава 220 на майка си и бръмчи на останалите 160 ...

Защо трака трансформаторът? Мислили ли сте някога за това? Някой ще каже, че това е така, защото намотките са лошо фиксирани помежду си или намотките се колебаят, чукат желязо. Може би площта на сърцевината се оказа по-малка от изискваната от изчисленията, или прекалено много волта на завой се оказаха по време на навиване? Предаваната честота отговаря ли на този основен материал? Нека да разберем обаче

Всъщност причината за тананикането на трансформатора първоначално е магнитострикция. Магнитострикцията е феноменът на промените в размера и формата на феромагнитно тяло под въздействието на променливо магнитно поле.

Размерите и формата на феромагнитните тела зависят от състоянието на тяхното намагнетизиране. Джеймс Джоул през 1842г първи откриха, че когато желязото се въвежда в магнитно поле, последното променя формата си, издължава се в една посока спрямо полето и се скъсява в други. Обемът на тялото не забележимо се промени.

Така че, ако феромагнетик е поставен в магнитно поле, тогава това ще доведе преди всичко до промяна в произтичащото от него намагнитване. В същото време ще настъпи промяна в размера на тялото поради факта, че спонтанното намагнетизиране променя посоката си в различни части на тялото и следователно се променя и посоката на спонтанните деформации в тях. Това свойство е присъщо на всички тела (феромагнетици само в най-поразителната форма).

В допълнение към магнитострикцията, шумът може да бъде причинен от работещи маслени помпи и вентилатори на охлаждащи системи на мощни трансформатори. Електродинамичните сили в намотките и електромеханичните устройства, които регулират напрежението под товар, също създават шум.

В значителна степен нивото на този шум зависи от големината на електромагнитното натоварване и общите размери на трансформатора. А шумът се основава на вибрацията на феромагнитна магнитна верига, която придружава магнитострикцията. Тежестта на явлението зависи от големината на магнитната индукция, както и от структурата и физическите характеристики на самата електрическа стомана. По-нататък вибрацията се предава на носачите за масло и сърцевина, а от опорите за масло и сърцевина - директно към резервоара.

Тъй като дължината на вълната за главната честота в трансформаторното масло е приблизително 12 метра, а стената на резервоара е разположена на малко разстояние от сърцевината, резервоарът напълно приема и възпроизвежда съответните вибрации на близките части на сърцевината.

Понякога други източници на шум се оказват по-силни, например същата система за активно охлаждане, но основният магнитен шум, причинен от магнитострикция, обикновено доминира.

Под въздействието на променливо магнитно поле ядрото изпитва редуващи се магнитострикционни деформации. И ако стоманените листове, от които е изтеглена сърцевината, биха изпитали напрежение, пряко пропорционално на квадрата на магнитната индукция, тогава магнитострикционните вибрации биха имали една стабилна честота, равна на 100 Hz за 50 Hz мрежа. В действителност обаче тази зависимост не е пряко пропорционална и вибрациите и след тях вибрацията на резервоара издават шум с по-високи хармоници.

За студено валцувани и горещовалцувани електрически стомани са налични данни за относителното количествено удължение по време на магнитострикция. Горещовалцувана листова стомана с високо съдържание на силиций почти напълно предотвратява проявата на магнитострикция, а 6% силиций, добавен към трансформаторната стомана, почти я блокира.Но такава стомана не може да се използва в трансформатори поради лошите си механични характеристики.

При студено валцувана стомана, със същата стойност на магнитна индукция, относителното удължение е по-малко, отколкото в горещовалцуваната стомана. Но поради факта, че индукцията в сърцевините на студено валцувана стомана надвишава индукцията за горещовалцувана стомана, удълженията на сърцевините са приблизително еднакви.

Проучванията показват, че шумът от горещовалцувана стоманена магнитна верига със стойност на индукция 1,35 Т съответства на шума от студено валцувана стомана с магнитна индукция 1,55 Т. И с увеличаване на индукцията в сърцевината на студено валцован стоманен трансформатор с 0,1 T, шумът става по-силен с 8 dB.

Ядрото на трансформатора също може да влезе в резонанс с вибрации от магнитострикция и дори с хармоници на вибрации в магнитната верига. Ако магнитната верига или части от трансформатора попаднат в резонанс с тези хармоници, тогава диапазонът на шума с ясно изразени пикове ще покрие множество хармоници с двойно по-голяма честота на мрежата.

Експериментално беше потвърдено, че хармониците на вибрациите на магнитната верига са особено изразени при високи стойности на магнитната индукция, когато нелинейната част на кривата на намагнитване преминава при наличието на изобилие от хармоници на магнитострикционните вибрации.

Един от основните компоненти на този шум в трансформатора принадлежи на напречните вибрации на листовете. Тези различни вибрации възникват поради различия в дължината и дебелината на листата, в резултат на това коефициентите на удължаване за всеки лист са различни и това води до промяна на фугите на фугата като функция от моментните стойности на индукция.

Това води до преразпределение във времето на магнитен поток между съседните листове и в резултат се получават напречни вибрации на листовете. Магнитният поток се променя във времето, а с него и степента на насищане на феромагнета. Кривата на намагнитване се изкривява и в резултат се появяват по-високи хармоници и магнитострикционен шум.

Важно е дължината на сърцевината да се променя не само от магнитострикция, но и под въздействието на магнитни сили, които възникват по време на прехода на магнитен поток от плоча към плоча. Това се случва, когато паралелните плочи се отличават с магнитна проницаемост.

Експериментално беше потвърдено, че както надлъжните, така и напречните вибрации на листовете пораждат вибрации и шум с приблизително една и съща интензивност. Следователно, дори ако някой от източниците на трансформаторния шум е напълно потиснат, общият шум няма да намалее с повече от 3 dB.

Реакторите, реакторите със структурни пропуски на въздуха се отличават с шум, причинен именно от магнитни сили. Между две части, разделени от празнина, възникват редуващи се сили на привличане с двойна честота на намагнетизиране.

Шумът, предизвикан от електродинамичните сили в намотките на трансформатор, работещ под натоварване, обикновено е доста тих, ако няма аксиален обрат, както е характерно за еластичното натискане на намотката. Следователно, нивото на натоварване на този шум трансформатор е практически независимо.

Тази позиция ви позволява да нормализирате нивото на шума на трансформатора. Въпреки това, естеството и големината на товара все още са свързани с магнитната индукция в трансформаторната стомана по време на работа, следователно нивото на магнитния шум с мощността на товара все още е свързано.

Надяваме се, че тази кратка статия позволи на неопитен читател да получи отговор на въпроса защо бръмче трансформаторът.

Това е интересно:Как да разберете силата и тока на трансформатора по неговия външен вид