Hvorfor nynner transformatoren

Læreren spør Vovochka: - Vovochka, og hvem jobber faren din med? - Transformator, Maria Ivanovna. - Og hvordan er det? - Vel, han får 380 rubler, gir 220 til moren, og surrer de resterende 160 ...

Hvorfor nynner transformatoren? Har du noen gang tenkt på dette? Noen vil si at dette er fordi spolene er dårlig festet mellom seg eller viklingene svinger, og banker på jern. Kanskje viste det seg at kjerneområdet var mindre enn det som kreves av beregninger, eller viste det seg for mange volt per tur under viklingen? Samsvarer frekvensen som leveres med dette kjernematerialet? La oss forstå.

Faktisk er årsaken til transformatorbrumming i utgangspunktet magnetostriksjon. Magnetostriksjon er fenomenet med endringer i størrelse og form på et ferromagnetisk legeme under påvirkning av et vekslende magnetfelt.

Størrelsene og formen til ferromagnetiske legemer avhenger av tilstanden til magnetisering. James Joule i 1842 først oppdaget at når jern føres inn i magnetfeltet, endrer sistnevnte sin form og forlenger seg i den ene retningen i forhold til feltet og forkortes i den andre. Kroppens volum endret seg ikke merkbart.

Så hvis en ferromagnet er plassert i et magnetfelt, vil dette først og fremst føre til en endring i dens resulterende magnetisering. Samtidig vil en endring i kroppsstørrelse oppstå på grunn av det faktum at spontan magnetisering endrer retning i forskjellige deler av kroppen, og derfor endres også retningen for spontane deformasjoner i dem. Dette er en egenskap som er iboende i alle kropper (ferromagneter bare i den mest slående formen).

I tillegg til magnetostriksjon, kan støy være forårsaket av arbeidende oljepumper og vifter av kjølesystemer til kraftige transformatorer. De elektrodynamiske kreftene i viklingene og de elektromekaniske enhetene som regulerer spenningen under belastning skaper også støy.

I betydelig grad avhenger nivået av denne støyen av størrelsen på den elektromagnetiske belastningen og de generelle dimensjonene til transformatoren. Og støyen er basert på vibrasjonen av en ferromagnetisk magnetisk krets som følger med magnetostriksjon. Fænomenets alvorlighetsgrad avhenger av størrelsen på magnetisk induksjon, så vel som strukturen og fysiske egenskapene til selve det elektriske stålet. Videre overføres vibrasjonen til olje- og kjernestøttene, og fra oljen og kjernestøttene til selve tanken.

Siden bølgelengden for strømfrekvensen i transformatoroljen er omtrent 12 meter, og tankveggen er plassert i en liten avstand fra kjernen, mottar og reproduserer tanken de tilsvarende vibrasjonene til de nærliggende delene av kjernen.

Noen ganger viser det seg at andre støykilder er høyere, for eksempel det samme aktive kjølesystemet, men det er kjernemagnetisk støy forårsaket av magnetostriksjon som generelt dominerer.

Under påvirkning av et vekslende magnetfelt opplever kjernen vekslende magnetostriktive deformasjoner. Og hvis stålplatene kjernen ble trukket fra vil oppleve spenning direkte proporsjonal med kvadratet til magnetisk induksjon, ville magnetostriktive vibrasjoner ha en stabil frekvens som tilsvarer 100 Hz for 50 Hz nettverk. Imidlertid er denne avhengigheten ikke direkte proporsjonal, og vibrasjonene, og etter dem vibrasjonen av tanken, gir støy med høyere harmonikk.

For både kaldvalsede og varmvalsede elektriske stål, er data tilgjengelig om den relative kvantitative forlengelsen under magnetostriksjon. Varmvalset stålstål med høyt silisiuminnhold forhindrer nesten manifestasjonen av magnetostriksjon, og 6% silisium tilsatt transformatorstålet blokkerer det nesten.Men slikt stål kan ikke brukes i transformatorer på grunn av dets dårlige mekaniske egenskaper.

I kaldvalset stål, med samme verdi som magnetisk induksjon, er forlengelsen mindre enn i varmtvalset stål. Men på grunn av at induksjonen i kjernene av kaldvalset stål er overlegen induksjonen for varmvalset stål, er forlengelsene av kjernene omtrent de samme.

Studier har vist at støyen fra en varmvalset magnetisk krets med en induksjonsverdi på 1,35 T tilsvarer støyen fra kaldvalset stål med en magnetisk induksjon på 1,55 T. Og med en økning i induksjon i kjernen av en kaldvalset ståltransformator med 0,1 T, blir støyen sterkere med 8 dB.

Transformatorkjernen kan også komme i resonans med vibrasjoner fra magnetostriksjon, og til og med med harmoniske vibrasjoner i magnetkretsen. Hvis magnetkretsen eller deler av transformatoren faller i resonans med disse harmonikkene, vil støyområdet med uttalte topper dekke flere harmonier med dobbelt nettverksfrekvens.

Det ble eksperimentelt bekreftet at harmonikkene i magnetiske kretsvibrasjoner er spesielt utpreget ved høye verdier av magnetisk induksjon, når en ikke-lineær del av magnetiseringskurven gjennomgår overgang i nærvær av en overflod av harmoniske magnetostriktive vibrasjoner.

En av hovedkomponentene til denne støyen i transformatoren tilhører de tverrgående vibrasjonene til arkene. Disse tydelige vibrasjonene oppstår på grunn av forskjellen i arklengde og tykkelse, og som et resultat er forlengelsesfaktorene for hvert ark forskjellige, og dette fører til en endring i skjøtgapet som en funksjon av øyeblikkelige induksjonsverdier.

Dette fører til en omfordeling i tid med magnetisk fluks mellom tilstøtende ark, og som et resultat oppnås tverrvibrasjoner av arkene. Den magnetiske fluksen endrer seg i tid, og med den grad av metning av ferromagneten. Magnetiseringskurven er forvrengt, og som et resultat vises høyere harmoniske og magnetostriksjonstøy.

Det er viktig at lengden på kjernen ikke bare endres fra magnetostriksjon, men også under påvirkning av magnetiske krefter som oppstår når magnetfluksen går fra plate til plate. Dette skjer når parallellplatene utmerker seg med magnetisk permeabilitet.

Det ble eksperimentelt bekreftet at både langsgående og tverrgående vibrasjoner av arkene genererer vibrasjoner og støy med omtrent samme intensitet. Selv om en av transformatorens støykilder er fullstendig undertrykt, vil den totale støyen derfor ikke avta med mer enn 3 dB.

Reaktorer, reaktorer som har strukturelle luftspalte, utmerker seg ved støy forårsaket nettopp av magnetiske krefter. Mellom to deler, atskilt med et gap, oppstår vekslende tiltrekningskrefter med en dobbel magnetiseringsfrekvens.

Støyen forårsaket av elektrodynamiske krefter i viklingene til en transformator som opererer under belastning er vanligvis ganske stille hvis det ikke er noen aksiell tilbakeslag, som er typisk for elastisk viklingspressing. Derfor er lastnivået til denne støytransformatoren praktisk talt uavhengig.

Denne stillingen lar deg normalisere lydnivået på transformatoren. Imidlertid er beskaffenheten og størrelsen på lasten fortsatt assosiert med magnetisk induksjon i transformatorstål under drift, derfor er nivået av magnetisk støy med lastkraften fortsatt relatert.

Vi håper at denne korte artikkelen lot en uerfaren leser få svar på spørsmålet om hvorfor transformatoren surrer.

Dette er interessant:Hvordan finne ut kraften og strømmen til en transformator ved utseendet