Transformers Neden Mırıldanıyor: Vızıltının Ardındaki Manyetostriksiyon

Gerçekte ne oluyor?

Bir transformatör, demir çekirdeğindeki değişen manyetik alan aracılığıyla enerjiyi sargıları arasında aktarır. IEC 60076-10-1'e göre çekirdeğin ferromanyetik çeliği, manyetik akı her değiştiğinde uzunluğunu biraz değiştirir; bu özelliğe manyetostriksiyon adı verilir. Gerinim çok küçüktür: normal çalışma akışında çekirdek uzunluğunun metresi başına yaklaşık 0,1 ila 10 mikrometre. Ancak AC döngüsü başına iki kez olur. Akı sıfırdan geçer ve her yarım döngüde yön değiştirir, böylece çelik besleme frekansının iki katı hızda genişler ve daralır. Bu nedenle 50 Hz'lik bir şebeke 100 Hz'de ve 60 Hz'lik bir şebeke 120 Hz'de uğultu yapar - hat frekansında değil.

Mühendisler için: temel parametreler maksimum maksimum akı yoğunluğu (silisyum çelikte genellikle 1,2–1,7 T) ve malzemenin manyetostriksiyon katsayısıdır. Daha yüksek akı yoğunluğu, daha büyük gerilim ve daha yüksek uğultu anlamına gelir. Tanecik odaklı silikon çelik (CRGO/HGO) kayıpları düşük tutar; amorf alaşımlı çekirdekler kabaca daha düşük manyetostriksiyona sahiptir ve en sessiz seçenektir. Çünkü gerinim | B | Temel ton, işareti yerine her zaman 2x hat frekansıdır ve harmonikler 200 Hz, 300 Hz ve üzeridir. Uygun çekirdek kelepçeleme ve kademeli bindirme bağlantıları, gevşek laminasyon tıkırtılarını bastırır.

Bir uygulama örneği

Bir konut bodrumunda 100 kVA'lık bir dağıtım transformatörü düşünün. Yüksüz gürültüsü (neredeyse tamamı çekirdekten geliyor) IEC 60076-10'a göre 1 m'de ölçüldüğünde tipik olarak 45-55 dB(A)'dır. İkinci bir gürültü kaynağı yalnızca yük altında ortaya çıkar: sargılardaki yük akımı Lorentz kuvvetleri üretir, dolayısıyla sargı gürültüsü akımın karesiyle birlikte artar. Yararlı bir alan kuralı: Eğer vızıltı enerjilendirdiğiniz anda sabitse, bu çekirdek manyetostriksiyonudur (bir tasarım sabiti); talebe göre yükselip alçalıyorsa bu, sargı titreşimidir (gevşek destek için izlenmeye değer, yüke bağlı bir sinyal).

Yaygın yanılgı ve eğlenceli gerçek

Yanlış kanı: "Sesli bir transformatör, bozuk bir transformatördür." Doğru değil; bir miktar uğultu kaçınılmaz bir fiziktir, bir hata değil. Sıkı kelepçeleme, düşük gürültülü çelik, titreşim yalıtıcıları ve akustik muhafazalarla bunu azaltabilirsiniz, ancak asla tamamen ortadan kaldıramazsınız.

Eğlenceli gerçek: 100/120 Hz'lik mütevazi uğultu aslında teşhis verileridir. Tonun üzerinde oluşan ani bir çıngırak genellikle çekirdek sıkıştırma cıvatalarının gevşediği anlamına gelir; Ton imzasındaki bir değişiklik, arızadan yıllar önce sarma gevşekliği konusunda uyarıda bulunabilir. Yakından dinleyin; transformatör size nasıl hissettiğini söylüyor.