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 der Hauptbestandteil von Transformatorkernen. Werden die Siliziumstahlbleche magnetisiert, dehnen sich die darin enthaltenen magnetischen Domänenmoleküle mit den periodischen Änderungen des Magnetfelds aus und ziehen sich wieder zusammen. Diese molekulare Bewegung auf mikroskopischer Ebene weist eine gewisse Regelmäßigkeit und Periodizität auf und erzeugt so mechanische Schwingungen und daraus nach außen gerichteten Schall. Dies ist ein grundlegender interner Mechanismus für die Entstehung von Transformatorgeräuschen. 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 lauteren Geräuschen führt.

●Vibration an den Kernverbindungen

Transformatorkerne werden üblicherweise aus mehreren Siliziumstahlblechen zusammengesetzt. An den Verbindungsstellen verändert sich aufgrund der Unterbrechung des magnetischen Kreises das Expansions- und Kontraktionsverhalten der magnetischen Moleküle. Wirkt das magnetische Wechselfeld auf die Verbindungsstellen, erfolgt die Expansion und Kontraktion der magnetischen Moleküle nicht mehr so ​​gleichmäßig und koordiniert wie innerhalb der Siliziumstahlbleche, sondern erzeugt lokale, relativ komplexe Schwingungen, die Geräusche verursachen. Verschiedene Verbindungsarten, wie z. B. gerade und schräge Verbindungen, weisen unterschiedliche Schwingungseigenschaften auf und erzeugen unter Einwirkung des Magnetfelds Geräusche. Generell ist die Änderung des magnetischen Widerstands an geraden Verbindungen relativ groß, wodurch leichter deutliche Vibrationsgeräusche entstehen.

● Bauteilschwingungen durch elektromagnetische Kräfte
Beim Betrieb eines Transformators entsteht ein Wechselstrom Der durch die Spulen fließende Strom erzeugt ein magnetisches Wechselfeld. Die Wechselwirkung zwischen diesem Magnetfeld und Komponenten wie dem Kern erzeugt elektromagnetische Kräfte. Unter der Einwirkung dieser elektromagnetischen Kräfte geraten Komponenten wie Spulen, Klemmstücke und Bolzen in Schwingung. Beispielsweise können die Spulen unter der Einwirkung elektromagnetischer Kräfte radial oder axial schwingen, während Klemmstücke und Bolzen durch Ziehen oder Drücken der elektromagnetischen Kräfte vibrieren können. Die Schwingungen dieser Komponenten interagieren mit dem umgebenden Medium und erzeugen Geräusche. Die Geräuscheigenschaften hängen von Faktoren wie Masse, Steifigkeit, Schwingfrequenz und der mechanischen Umgebung der Komponenten ab.

● Defekte bei der Kernmontage und -herstellung
Bei Prozessproblemen während der Kernmontage und -herstellung steigt auch die Geräuschentwicklung ungewöhnlich stark an. Werden die Klemmstücke nicht fest angezogen, lösen sich die Kernbleche, was die Relativbewegung zwischen den Siliziumstahlblechen verstärkt. Unter der Einwirkung des Magnetfelds entstehen starke Geräusche. Bei großen Kernverbindungen verstärkt sich die Ungleichmäßigkeit des Magnetkreises, und die Ausdehnung und Kontraktion der Magnetmoleküle wird ungeordneter, was die Geräuschentwicklung deutlich verstärkt.

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

Zusammenfassend

Der von Transformatoren erzeugte Lärm ist das Ergebnis der kombinierten Wirkung mehrerer Faktoren, wie 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 Ursachen hilft, bei der Konstruktion, Herstellung, Installation sowie im Betrieb und der Wartung von Transformatoren gezielte Maßnahmen zu ergreifen, um den Lärm zu reduzieren, die Betriebsqualität der Transformatoren zu verbessern, die Lärmbelastung der Umgebung zu verringern und die Sicherheit und Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten.

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