Causas y soluciones al ruido del transformador
Este contenido es transmitido por el fabricante de dispositivos electrónicos de protección contra rayos de la seguridad social: En la sociedad moderna, los transformadores de potencia son un tipo de equipo indispensable en la vida diaria de las personas, pero dichos equipos causarán muchos problemas durante su funcionamiento. ruido. Estos sonidos son producidos por vibraciones de diferentes partes del transformador y no pueden eliminarse por completo. Para reducir este ruido, un equipo de ingenieros de ABB Corporate Research utilizó COMSOL Multiphysics® para simular el comportamiento acústico, electromagnético y mecánico del sistema transformador.
¿Qué causa que el transformador emita un zumbido?
La transmisión de corriente alterna mediante líneas eléctricas depende de la capacidad de los transformadores para aumentar o reducir el voltaje. Los voltajes más altos permiten que las líneas de transmisión pierdan menos energía cuando viajan largas distancias, mientras que los voltajes más bajos garantizan la seguridad en ciudades y cerca de edificios. Los transformadores son un componente necesario de la fuente de alimentación, pero también introducen ruidos no deseados.
Componentes activos de transformadores de potencia.
El "zumbido del transformador" es causado por la vibración de varios componentes del equipo. Los factores que influyen incluyen: el núcleo metálico envuelto por la bobina, el tanque de aceite y el aceite del transformador en el tanque. La corriente alterna pasa a través de la bobina para generar un flujo magnético, que a su vez provoca una tensión mecánica en el núcleo magnético con efecto magnetoestrictivo. A medida que cambia la dirección del flujo magnético, el núcleo se expande y contrae rápidamente. La vibración resultante se transmite a través del aceite del transformador al tanque de aceite y al punto de unión del núcleo magnético. Al mismo tiempo, la corriente alterna también producirá ruido de carga debido a la fuerza de Lorentz en el devanado de la bobina.
El ruido del transformador durante el funcionamiento suele referirse al ruido sintetizado por el ruido del cuerpo del transformador y el ruido del dispositivo de refrigeración. Por lo tanto, para reducir el ruido del transformador, también se deben tomar medidas técnicas efectivas en estos dos aspectos. En la actualidad, la institución de pruebas de ruido de transformadores domésticos incluye el Laboratorio de Física de Edificios de la Universidad de Tsinghua.
Por un lado, el ruido del cuerpo del transformador se puede controlar reduciendo la vibración del núcleo y reduciendo la divergencia del ruido; también se puede utilizar para reducir el ruido mediante la reducción de la vibración y el aislamiento acústico; , la absorción acústica y otras medidas para evitar que el ruido se propague a lo largo del camino.
Por otro lado, controlar el ruido del sistema de refrigeración para que sea cercano o inferior al nivel de ruido de la carrocería también puede reducir eficazmente el ruido del transformador.
1. Reducir el ruido del cuerpo del transformador
(1) Medidas técnicas tomadas para el núcleo de hierro
① Utilice láminas de acero al silicio de alta calidad con pequeñas Magnetoestricción ε para mejorar Para garantizar la integridad de la orientación cristalográfica, un recubrimiento especial aumenta su resistencia a la tracción, reduciendo así su magnetoestricción ε. Cuando la densidad de flujo magnético es 1,5 T, la magnetoestricción ε de las láminas de acero al silicio de grano alto orientado es solo 60 de la de las láminas de acero al silicio ordinarias. Por lo tanto, bajo la misma densidad magnética, la magnetoestricción ε de las láminas de acero al silicio de alta calidad es menor, la vibración generada es correspondientemente menor y el ruido se puede reducir en 2 ~ 4 dB (A).
② Reducir la densidad de flujo magnético B del núcleo. La densidad magnética operativa nominal B del núcleo generalmente depende de los valores requeridos de ruido y pérdida sin carga. Los resultados de la prueba muestran que la densidad magnética nominal B está en el rango de 1,5~1,8T. Cada vez que la densidad magnética disminuye en 0,1T, el ruido del núcleo se puede reducir en 2~3dB(A). El cambio de ruido ΔLpa causado por el cambio en la densidad magnética se puede determinar mediante la siguiente fórmula: ΔLpa=10lg[(B1/B2)8 (GFe2/GFe1)1], dB(A) donde B1 y B2 son los valores de trabajo. Campo magnético antes y después del cambio, respectivamente. Densidad (T) GFe2, GFe1 - Peso del núcleo (kg) correspondiente a B1 y B2. Cabe señalar que la reducción de la densidad magnética no solo aumenta el volumen y el peso del transformador. empeora los indicadores económicos, pero también aumenta la superficie de emisión de ruido, lo que resulta en un aumento en el nivel de potencia sonora del transformador.
③ Estructura de núcleo de hierro que utiliza uniones escalonadas totalmente oblicuas En la estructura de unión escalonada tradicional de columnas centrales y yugos de hierro, las líneas de fuerza magnéticas cruzan las láminas de acero al silicio cercanas lateralmente en las uniones, lo que generará corrientes parásitas. y saturación magnética. Esto da como resultado un aumento del ruido y pérdidas sin carga. El uso de uniones escalonadas totalmente oblicuas garantiza la superposición entre el pilar central y el yugo de hierro, reduce la distorsión del flujo magnético y garantiza la resistencia mecánica general del núcleo de hierro.
La práctica ha demostrado que cuando la densidad magnética es de 1,7 T, el ruido del núcleo de hierro se puede reducir entre 3 y 5 dB(A) mediante el uso de costuras escalonadas totalmente oblicuas.
④ Aumente el área del yugo de hierro para reducir la densidad del flujo magnético en el yugo de hierro. Dado que la bobina y la pantalla pueden atenuar eficazmente el ruido generado por el vástago del transformador, la mayor parte del. El ruido del cuerpo proviene de la vibración del yugo de hierro. Al diseñar el transformador, se debe garantizar que la relación de ancho del yugo de hierro y la columna central de cada etapa sea exactamente la misma que la relación de sus áreas de sección transversal. Esto puede evitar que el ruido aumente debido al flujo de fuga perpendicular a la superficie de la lámina de acero al silicio cuando el flujo magnético ingresa al yugo de hierro desde el vástago. Transformador de eliminación de ruido
⑤ Aumento de las costuras del núcleo Las pruebas han demostrado que cuando el núcleo del transformador cambia de costuras de dos niveles a costuras de tres niveles, su ruido se puede reducir en 3 ~ 6 dB (A). Esto se debe a que en la costura de dos niveles, los dos espacios de costura correspondientes sólo abarcan una capa de laminaciones, mientras que la costura de tres niveles abarca dos capas de laminaciones. La densidad magnética al final de cada capa de laminaciones que se extienden se reduce, dando como resultado. en Reducción de ruido.
⑥ Controle la fuerza de sujeción del núcleo. Los datos muestran que cuando la fuerza de sujeción del núcleo está a una presión de 0,08 ~ 0,12 Mpa, el ruido del transformador es el más bajo. Durante el proceso de fabricación del núcleo, la fuerza de sujeción se puede controlar razonablemente con una llave dinamométrica; al mismo tiempo, también se pueden colocar varillas aislantes entre las etapas de la columna del núcleo para uniformar la fuerza de unión de la columna del núcleo y evitar que la magnetoestricción ε aumente debido. a una fuerza desigual sobre el núcleo. Utilizando las medidas anteriores, el ruido corporal se puede reducir entre 3 y 6 dB(A).
⑦ Utilizando tecnología de procesamiento avanzada, la magnetoestricción ε es extremadamente sensible al estrés. En las mismas condiciones de densidad magnética, en comparación con las láminas de acero al silicio con menor tensión, ε aumenta bruscamente con el aumento de la tensión en las láminas de acero al silicio con mayor tensión. Por lo tanto, se adoptan medidas de procesamiento avanzadas y razonables, tales como: utilizar líneas de corte horizontales y verticales automatizadas, controlar la altura de apilamiento de las láminas de acero al silicio, no apilar yugos de hierro y preprensar y densificar el cartón utilizado para los conductos de aceite y el aislamiento de las abrazaderas. Medidas como estas pueden reducir el aumento de la tensión en las láminas de acero al silicio, reduciendo así el ruido del transformador.
⑧ Coloque goma absorbente de vibraciones entre las almohadillas del núcleo de hierro y el fondo del tanque. Como se mencionó anteriormente, la vibración magnetoestrictiva del núcleo de hierro se transmite al tanque a través de las almohadillas y el aceite aislante. Colocar goma amortiguadora entre las patas del núcleo de hierro y el fondo del tanque puede cambiar el contacto rígido entre el cuerpo y el tanque en contacto elástico. De este modo, se bloquea la transmisión de parte de la vibración y se reduce el ruido de la carrocería.
(2) Medidas técnicas tomadas para el tanque de combustible
① Aumentar la resistencia de la pared del tanque y reducir la amplitud de la pared del tanque para reducir la amplitud del tanque. pared, se debe aumentar la rigidez general del tanque. Por esta razón, se puede aumentar apropiadamente el espesor de la pared de la caja o se pueden disponer razonablemente las nervaduras de refuerzo para controlar la separación entre las nervaduras. Al mismo tiempo, complementado con una tecnología de soldadura razonable, se reduce la deformación de la pared de la caja por soldadura y se reduce la tensión residual durante el proceso de fabricación. De esta manera, se puede mejorar la resistencia de la pared de la caja, se puede reducir la amplitud de la pared de la caja y se puede reducir el ruido.
② Para aumentar la amortiguación del tanque de combustible, se puede instalar una placa de goma en la pared interior del tanque de combustible. Para transformadores con blindaje magnético, se puede colocar una placa de goma entre la pared de la caja y el blindaje magnético. Se suelda una malla de acero industrial común entre las nervaduras de refuerzo y se pinta un material amortiguador de 2 a 3 mm de espesor sobre la malla. Esto no afecta la disipación de calor de la pared de la caja, pero también reduce la vibración de la pared de la caja y reduce el ruido.
③ Instale un amortiguador entre el fondo del tanque y la base. Instale un amortiguador entre el fondo del tanque y la base para evitar una conexión rígida entre el fondo del tanque y la base. de modo que la vibración se atenúe a través del amortiguador para lograr el propósito de reducir el ruido. Generalmente se utilizan amortiguadores de goma y amortiguadores de goma con resorte.
2. Agregue una capa de aislamiento acústico para reducir el ruido.
La estructura del tanque de combustible se divide en dos tipos: tipo combinado y tipo de alta eficiencia. El tipo combinado es: el panel de aislamiento acústico se puede fabricar en varias piezas según la estructura externa del tanque de combustible, y se colocan materiales fonoabsorbentes dentro de la placa de acero. Los materiales fonoabsorbentes incluyen: lana de roca, fibra de vidrio, etc. La pared insonorizada puede reflejar parte del ruido emitido por el cuerpo del transformador; cuando el ruido pasa a través de la pared insonorizada, parte también puede ser absorbido, reduciendo así el ruido. Una sola pieza de panel de aislamiento acústico se fija al hierro de refuerzo del tanque de combustible con pernos. El uso de este tipo de panel de aislamiento acústico puede reducir el ruido entre 10 y 15 dB. También se pueden utilizar paneles de aislamiento acústico de alta eficiencia, colocados entre dos hierros reforzados y fijados con finas placas de acero para muelles. El peso adicional en forma de marco ajusta las características de vibración del panel de aislamiento acústico de alta eficiencia para que su amplitud sea significativamente menor que la amplitud del hierro reforzado, protegiendo efectivamente el ruido del cuerpo del transformador y reduciendo el ruido en 10-5 dB( a).
3. Método de silenciamiento de cancelación activa.
Utiliza el método de silenciamiento para reducir el ruido. Es decir, se colocan varios generadores de ruido dentro de la película del transformador de modo que el ruido que emiten y el ruido emitido por el transformador se anulan entre sí. Su principio es convertir primero la señal de ruido del transformador en una señal eléctrica, y luego amplificar y excitar el generador de ruido, de modo que cada ruido emita ruido con igual amplitud y fase opuesta, provocando que el ruido del transformador sea interferido destructivamente, lo que puede reducir el ruido en aproximadamente 15 dB(a).
4. Reducir el ruido del sistema de enfriamiento
(1) Adoptar métodos de enfriamiento razonables y cumplir con los requisitos de diseño. En el diseño de transformadores de bajo ruido, se debe utilizar el tipo de aleta de autoenfriamiento. El radiador reemplaza al radiador enfriado por aire o al enfriador de aire con circulación de aceite fuerte, lo que elimina fundamentalmente la fuente de ruido del enfriador y puede reducir efectivamente el ruido entre 8 y 15 dB(A).
(2) Seleccione un dispositivo de enfriamiento de bajo ruido Durante el proceso de selección del dispositivo de enfriamiento, se debe seleccionar un dispositivo de enfriamiento de bajo ruido. Reemplazar ventiladores de gran flujo y alto ruido por múltiples ventiladores nuevos de bajo ruido con caudales moderados tiene las siguientes ventajas: en primer lugar, los ventiladores están dispuestos uniformemente y pueden proporcionar una refrigeración uniforme, en segundo lugar, si un grupo de ventiladores falla, los ventiladores restantes; aún puede funcionar normalmente, lo que mejora la eficiencia del sistema de enfriamiento. En tercer lugar, bajo la premisa de que el volumen total de aire de enfriamiento permanece sin cambios, la potencia del motor es solo 70 ~ 75 de la del ventilador de gran flujo y el ruido es. reducido en 2~3dB(A).
(3) Utilice un dispositivo de reducción de vibraciones. El ruido del cuerpo del transformador provoca la vibración del dispositivo de enfriamiento a través de la pared de la caja y el aceite. Se pueden utilizar las siguientes medidas para controlar eficazmente la vibración. Primero, use un cabezal antivibración entre el tanque de combustible y el radiador. El cabezal antivibración puede estar fabricado de caucho antivibración resistente a la corrosión o de acero inoxidable. Los resultados de las pruebas muestran que el cabezal antivibración generalmente puede reducir el ruido de vibración del radiador autoenfriador entre 5 y 8 dB(A). En segundo lugar, para los métodos de enfriamiento del radiador de soplado lateral o de soplado inferior, para evitar que el ventilador exacerbe la vibración del sistema de enfriamiento, el soporte del ventilador no puede fijarse directamente al radiador, sino que debe fijarse en la pared de la caja, y un Se debe instalar una almohadilla de goma que absorba las vibraciones. En tercer lugar, los transformadores y ventiladores instalados por separado en el sistema de refrigeración y el cuerpo principal deben fijarse sobre una base específica.
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