Was sind die Gründe für den Lärm, den Transformatoren erzeugen?

Transformatoren erzeugen während des Betriebs zwangsläufig Lärm. Das Verständnis der Ursachen für den Lärm ist entscheidend, um den Lärm zu reduzieren, die Leistung des Transformators zu optimieren und den stabilen Betrieb des Stromnetzes sicherzustellen. Die Quellen des Transformatorlärms sind relativ komplex und können hauptsächlich auf die folgenden Aspekte zurückgeführt werden.

Inhalt

● Magnetostriktiver Effekt von Siliziumstahlblechen

Siliziumstahlbleche sind die Hauptbestandteile von Transformatorkernen. Wenn die Siliziumstahlbleche magnetisiert werden, dehnen sich die darin enthaltenen magnetischen Domänenmoleküle bei periodischen Änderungen des Magnetfelds wiederholt aus und ziehen sich zusammen. Diese Molekülbewegung auf mikroskopischer Ebene weist eine gewisse Regelmäßigkeit und Periodizität auf, wodurch mechanische Schwingungen erzeugt werden und sich dann Schall bildet, der sich nach außen ausbreitet. Dies ist ein grundlegender interner Mechanismus für die Entstehung von Transformatorgeräuschen. Die Frequenz und Intensität des erzeugten Geräusches hängen eng mit Faktoren wie den Materialeigenschaften der Siliziumstahlbleche, der magnetischen Flussdichte und der Frequenz der Magnetfeldänderungen zusammen.

Beispielsweise können bei Betrieb unter hoher Belastung mit zunehmender magnetischer Feldstärke die Ausdehnungs- und Kontraktionsamplituden der magnetischen Domänenmoleküle in den Siliziumstahlblechen entsprechend zunehmen, was zu stärkeren Geräuschen führt.

●Vibration an den Kernverbindungen

Transformatorkerne werden normalerweise aus mehreren Siliziumstahlblechen zusammengesetzt. An den Verbindungsstellen ändert sich aufgrund der Diskontinuität des magnetischen Kreises das Ausdehnungs- und Kontraktionsverhalten der magnetischen Moleküle. Wenn das alternierende Magnetfeld auf die Verbindungsstellen einwirkt, sind die Ausdehnung und Kontraktion der magnetischen Moleküle nicht mehr so ​​gleichmäßig und koordiniert wie innerhalb der Siliziumstahlbleche, sondern erzeugen stattdessen lokale und relativ komplexe Vibrationen, die Lärm verursachen. Verschiedene Verbindungsmethoden, wie gerade und schräge Verbindungen, haben unterschiedliche Vibrationseigenschaften und erzeugen unter der Einwirkung des Magnetfelds Lärm. Im Allgemeinen ist die Änderung des magnetischen Widerstands an den geraden Verbindungen relativ groß und es ist einfacher, relativ deutliche Vibrationsgeräusche zu erzeugen.

● Bauteilschwingungen durch elektromagnetische Kräfte
Beim Betrieb eines Transformators entsteht ein Wechselstrom Strom, der durch die Spulen fließt, erzeugt ein alternierendes Magnetfeld. Die Wechselwirkung zwischen diesem Magnetfeld und Komponenten wie dem Kern erzeugt elektromagnetische Kräfte. Unter der Einwirkung dieser elektromagnetischen Kräfte vibrieren Komponenten wie Spulen, Klemmstücke und Bolzen. Beispielsweise können die Spulen unter der Einwirkung elektromagnetischer Kräfte radial oder axial vibrieren, während die Klemmstücke und Bolzen vibrieren können, weil sie von den elektromagnetischen Kräften gezogen oder gequetscht werden. Die Vibrationen dieser Komponenten interagieren mit dem umgebenden Medium und erzeugen Geräusche. Die Geräuscheigenschaften hängen von Faktoren wie der Masse, Steifigkeit, Vibrationsfrequenz und mechanischen Umgebung der Komponenten ab.

● Defekte bei der Kernmontage und Fertigung
Wenn während des Montage- und Herstellungsprozesses des Kerns Prozessprobleme auftreten, wird auch der Lärm ungewöhnlich stark zunehmen. Wenn die Klemmstücke nicht fest angezogen sind, lösen sich die Kernbleche, wodurch die Relativbewegung zwischen den Siliziumstahlblechen verstärkt wird. Unter der Einwirkung des Magnetfelds wird ein starkes Geräusch erzeugt. Wenn die Kernverbindungen groß sind, wird die Ungleichmäßigkeit des Magnetkreises verstärkt und die Ausdehnung und Kontraktion der magnetischen Moleküle wird ungeordneter, was den Lärm deutlich erhöht.

Darüber hinaus beeinträchtigen Probleme wie defekte oder überlappende Bleche die magnetische Gesamtleistung und mechanische Stabilität des Kerns und lösen lokal abnormale Vibrationen und Geräusche aus. Diese Art von Geräuschen hat normalerweise eine relativ hohe Frequenz und Intensität, was relativ große negative Auswirkungen auf den normalen Betrieb des Transformators und der Umgebung hat.

Zusammenfassend

Der von Transformatoren erzeugte Lärm ist das Ergebnis der kombinierten Wirkung mehrerer Faktoren, wie etwa der Magnetostriktion von Siliziumstahlblechen, der Vibration an Kernverbindungen, der durch elektromagnetische Kräfte verursachten Vibration von Komponenten sowie Defekten bei der Kernmontage und -herstellung. Ein tiefes Verständnis dieser Gründe hilft dabei, während der Konstruktions-, Herstellungs-, Installations- und Betriebs- und Wartungsprozesse von Transformatoren gezielte Maßnahmen zu ergreifen, um den Lärm zu reduzieren, die Betriebsqualität von Transformatoren zu verbessern, die Lärmbelästigung der Umgebung zu verringern und die Sicherheit und Stabilität des Stromsystems zu gewährleisten.

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