Kodėl transformatorius dūzgia?

Mokytojas klausia Vovochkos: - Vovochka, o su kuo dirba tavo tėtis? - Transformerė, Marija Ivanovna. - O kaip čia? - Na, jis gauna 380 rublių, atiduoda motinai 220 ir sumoka likusius 160 ...

Kodėl transformatorius dūzgia? Ar kada pagalvojai apie tai? Kažkas sakys, kad taip yra todėl, kad ritės yra blogai pritvirtintos tarpusavyje arba apvijos svyruoja, beldžiamos į geležį. Gal šerdies plotas pasirodė esąs mažesnis, nei reikalaujama skaičiavimuose, ar per daug voltų vienam posūkiui lėmė apviją? Ar pateiktas dažnis atitinka šią pagrindinę medžiagą? Supraskime, tačiau.

Iš tikrųjų transformatoriaus dūzgimo priežastis iš pradžių yra magnetostrikcija. Magnetostrikcija yra feromagnetinio kūno dydžio ir formos pokyčių reiškinys, veikiant kintamam magnetiniam laukui.

Feromagnetinių kūnų dydžiai ir forma priklauso nuo jų įmagnetinimo būklės. Džeimsas Džoule 1842 m pirmasis atrado, kad įvedus geležį į magnetinį lauką, pastarasis keičia savo formą, pailgėja viena kryptimi lauko atžvilgiu, o kitoje - sutrumpėja. Kūno kūno tūris pastebimai nepasikeitė.

Taigi, jei feromagnetas įdedamas į magnetinį lauką, tai pirmiausia lems jo įmagnetinimo pasikeitimą. Tuo pačiu metu kūno dydis pasikeis dėl to, kad spontaniškas įmagnetinimas keičia jo kryptį įvairiose kūno vietose, todėl keičiasi ir spontaniškų deformacijų kryptis jose. Tai yra savybė, būdinga visiems kūnams (feromagnetai tik ryškiausia forma).

Be magnetostrikcijos, triukšmą gali sukelti darbiniai alyvos siurbliai ir galingų transformatorių aušinimo sistemų ventiliatoriai. Elektrodinaminės jėgos apvijose ir elektromechaniniai įtaisai, kurie reguliuoja įtampą veikiant apkrovai, taip pat sukuria triukšmą.

Didelę reikšmę šio triukšmo lygis priklauso nuo elektromagnetinės apkrovos dydžio ir bendrų transformatoriaus matmenų. O triukšmas pagrįstas feromagnetinės magnetinės grandinės, kuri lydi magnetostrikciją, virpesiais. Reiškinio sunkumas priklauso nuo magnetinės indukcijos dydžio, taip pat nuo paties elektrinio plieno struktūros ir fizinių savybių. Toliau vibracija perduodama į alyvos ir šerdies atramas, o iš alyvos ir šerdies atramų - tiesiai į baką.

Kadangi pagrindinio dažnio bangos ilgis transformatoriaus alyvoje yra maždaug 12 metrų, o rezervuaro siena yra nedideliu atstumu nuo šerdies, bakas visiškai priima ir atkuria atitinkamas netoliese esančių šerdies dalių vibracijas.

Kartais kiti triukšmo šaltiniai pasirodo garsesni, pavyzdžiui, ta pati aktyvi aušinimo sistema, tačiau dažniausiai dominuoja pagrindinis magnetinis triukšmas, kurį sukelia magnetostrikcija.

Esant kintamam magnetiniam laukui, šerdis patiria kintamas magnetostrikcines deformacijas. Ir jei plieno lakštai, iš kurių buvo paimta šerdis, patirs įtampą, tiesiogiai proporcingą magnetinės indukcijos kvadratui, tada magnetostrikciniai virpesiai turėtų vieną stabilųjį dažnį, lygų 100 Hz 50 Hz tinklui. Tačiau iš tikrųjų ši priklausomybė nėra tiesiogiai proporcinga, o virpesiai, o po jų ir rezervuaro vibracija, sukuria triukšmą su aukštesnėmis harmonikomis.

Tiek šalto, tiek karštojo valcavimo elektrinių plienų duomenys yra apie santykinį kiekybinį pailgėjimą magnetostrikcijos metu. Karštai valcuotas lakštinis plienas, kuriame yra daug silicio, beveik visiškai neleidžia pasireikšti magnetostrikcijai, o 6% silicio, pridėto prie transformatoriaus plieno, jį beveik blokuoja.Tačiau tokio plieno negalima naudoti transformatoriuose dėl blogų jo mechaninių savybių.

Šalto valcavimo plieno, kurio magnetinės indukcijos vertė yra ta pati, santykinis pailgėjimas yra mažesnis nei karšto valcavimo plieno. Bet dėl ​​to, kad šalto valcavimo plieno indukcija viršija karšto valcavimo plieno indukciją, šerdžių pailgėjimas yra maždaug vienodas.

Tyrimai parodė, kad karšto valcavimo plieno magnetinės grandinės, kurios indukcijos vertė 1,35 T, triukšmas atitinka šalto valcavimo plieno, kurio magnetinė indukcija yra 1,55 T, triukšmą. Padidėjus indukcijai šaltai valcuotų plieninių transformatorių šerdyje 0,1 T, triukšmas sustiprėja 8 dB.

Transformatoriaus šerdis taip pat gali įgyti rezonansą, atsirandantį dėl magnetostrikcijos virpesių ir net su magnetinių grandinių virpesių harmonijomis. Jei magnetinė grandinė ar transformatoriaus dalys patenka į šių harmonikų rezonansą, tada triukšmo diapazonas su ryškiomis smailėmis apims keletą dvigubų tinklo dažnio harmonikų.

Eksperimentiškai buvo patvirtinta, kad magnetinės grandinės virpesių harmonijos yra ypač ryškios esant didelėms magnetinės indukcijos vertėms, kai netiesinė magnetacijos kreivės dalis pereina esant daugybei magnetostrikcinių virpesių harmonikų.

Vienas iš pagrindinių šio triukšmo komponentų transformatoriuje priklauso skersinėms lakštų virpesiams. Šie skirtingi virpesiai atsiranda dėl lakšto ilgio ir storio skirtumų, todėl kiekvieno lakšto pailgėjimo koeficientai yra skirtingi ir dėl to keičiasi jungties tarpas, atsižvelgiant į momentines indukcijos reikšmes.

Tai lemia magnetinio srauto pasiskirstymą tarp gretimų lakštų ir dėl to gaunamos skersinės lakštų vibracijos. Magnetinis srautas keičiasi laikui bėgant, o kartu su juo ir feromagnetinio prisotinimo laipsnis. Magnetizacijos kreivė yra iškreipta, todėl atsiranda aukštesnės harmonikos ir magnetostrikcijos triukšmas.

Svarbu, kad šerdies ilgis pasikeistų ne tik dėl magnetostrikcijos, bet ir veikiant magnetinėms jėgoms, atsirandančioms perėjus magnetiniam srautui iš plokštės į plokštę. Tai atsitinka, kai lygiagrečios plokštės išsiskiria magnetiniu pralaidumu.

Eksperimentu patvirtinta, kad tiek išilginė, tiek skersinė lakštų virpesiai sukelia maždaug tokio pat intensyvumo vibracijas ir triukšmą. Taigi, net jei visiškai pašalinamas vienas iš transformatoriaus triukšmo šaltinių, bendras triukšmas nesumažės daugiau kaip 3 dB.

Reaktoriai, reaktoriai, turintys struktūrinius oro tarpus, išsiskiria triukšmu, kurį sukelia būtent magnetinės jėgos. Tarp dviejų dalių, atskirtų tarpu, kintamos traukos jėgos atsiranda dvigubai įmagnetinant.

Triukšmas, kurį sukelia elektrodinaminės jėgos veikiant transformatoriaus apvijoms, veikiančioms esant apkrovai, paprastai yra gana tylus, jei nėra ašinio užpakalinio poslinkio, kaip būdinga elastiniam apvijų presavimui. Todėl šio triukšmo transformatoriaus apkrovos lygis yra praktiškai nepriklausomas.

Ši padėtis leidžia normalizuoti transformatoriaus triukšmo lygį. Tačiau apkrovos pobūdis ir dydis vis dar yra susijęs su transformatoriaus plieno magnetine indukcija darbo metu, todėl magnetinio triukšmo lygis ir apkrovos galia vis dar yra susiję.

Tikimės, kad šis trumpas straipsnis leido nepatyrusiam skaitytojui gauti atsakymą į klausimą, kodėl švilpia transformatorius.

Tai įdomu:Kaip sužinoti transformatoriaus galią ir srovę pagal jo išvaizdą