Por que o transformador está zumbindo

O professor pergunta a Vovochka: - Vovochka, e com quem seu pai trabalha? - Transformador, Maria Ivanovna. - E como é isso? - Bem, ele recebe 380 rublos, dá 220 à mãe e vibra os 160 restantes ...

Por que o transformador está zumbindo? Você já pensou sobre isso? Alguém dirá que isso ocorre porque as bobinas estão mal fixadas entre si ou os enrolamentos oscilam, batendo no ferro. Talvez a área central tenha sido menor do que a exigida pelos cálculos, ou muitos volts por turno acabaram durante o enrolamento? A frequência fornecida corresponde a este material principal? Vamos entender, no entanto.

De fato, a causa do zumbido do transformador é inicialmente a magnetostrição. A magnetostrição é o fenômeno de mudanças no tamanho e na forma de um corpo ferromagnético sob a influência de um campo magnético alternado.

Os tamanhos e a forma dos corpos ferromagnéticos dependem do estado de sua magnetização. James Joule em 1842 primeiro descobrimos que, quando o ferro é introduzido no campo magnético, este muda de forma, alongando-se em uma direção em relação ao campo e encurtando-se na outra. O volume do corpo não mudou visivelmente.

Portanto, se um ferro-ímã for colocado em um campo magnético, isso levará principalmente a uma alteração na magnetização resultante. Ao mesmo tempo, uma mudança no tamanho do corpo ocorrerá devido ao fato de a magnetização espontânea mudar de direção em diferentes partes do corpo e, portanto, a direção das deformações espontâneas nelas também muda. Essa é uma propriedade inerente a todos os corpos (ferromagnetos apenas da forma mais impressionante).

Além da magnetostrição, o ruído pode ser causado pelo funcionamento de bombas de óleo e ventiladores de sistemas de refrigeração de transformadores potentes. As forças eletrodinâmicas nos enrolamentos e os dispositivos eletromecânicos que regulam a tensão sob carga também criam ruído.

Em uma extensão significativa, o nível desse ruído depende da magnitude da carga eletromagnética e das dimensões gerais do transformador. E o ruído é baseado na vibração de um circuito magnético ferromagnético que acompanha a magnetostrição. A severidade do fenômeno depende da magnitude da indução magnética, bem como da estrutura e características físicas do próprio aço elétrico. Além disso, a vibração é transmitida para os suportes de óleo e núcleo e dos suportes de óleo e núcleo - diretamente para o tanque.

Como o comprimento de onda da frequência da rede elétrica no óleo do transformador é de aproximadamente 12 metros e a parede do tanque está localizada a uma pequena distância do núcleo, o tanque recebe e reproduz completamente as vibrações correspondentes das partes vizinhas do núcleo.

Às vezes, outras fontes de ruído são mais altas, por exemplo, o mesmo sistema de refrigeração ativo; no entanto, é o ruído magnético do núcleo causado pela magnetostrição que geralmente domina.

Sob a influência de um campo magnético alternado, o núcleo experimenta deformações magnetorrestritivas alternadas. E se as chapas de aço das quais o núcleo foi extraído sofreriam tensão diretamente proporcional ao quadrado da indução magnética, as vibrações magnetorrestritivas teriam uma frequência estável igual a 100 Hz para a rede de 50 Hz. No entanto, na realidade, essa dependência não é diretamente proporcional, e as vibrações e, depois delas, a vibração do tanque, produzem ruído com harmônicos mais altos.

Para os aços elétricos laminados a frio e a quente, estão disponíveis dados sobre o alongamento quantitativo relativo durante a magnetostrição. Chapa de aço laminada a quente com alto teor de silício evita quase completamente a manifestação de magnetostrição, e 6% de silício adicionado ao aço do transformador quase o bloqueia.Mas esse aço não pode ser usado em transformadores devido às suas características mecânicas fracas.

No aço laminado a frio, com o mesmo valor de indução magnética, o alongamento relativo é menor que no aço laminado a quente. Porém, devido ao fato de a indução nos núcleos de aço laminado a frio exceder a indução no aço laminado a quente, os alongamentos dos núcleos são aproximadamente os mesmos.

Estudos demonstraram que o ruído de um circuito magnético de aço laminado a quente com um valor de indução de 1,35 T corresponde ao ruído de aço laminado a frio com uma indução magnética de 1,55 T. E com um aumento na indução no núcleo de um transformador de aço laminado a frio em 0,1 T, o ruído se torna mais forte em 8 dB.

O núcleo do transformador também pode entrar em ressonância com vibrações da magnetorrestrição e até mesmo com harmônicos de vibrações no circuito magnético. Se o circuito magnético ou partes do transformador entrarem em ressonância com esses harmônicos, a faixa de ruído com picos pronunciados cobrirá múltiplos harmônicos com o dobro da frequência da rede.

Foi experimentalmente confirmado que os harmônicos das vibrações do circuito magnético são especialmente pronunciados em altos valores de indução magnética, quando uma porção não linear da curva de magnetização faz a transição na presença de uma abundância de harmônicos das vibrações magnetostritivas.

Um dos principais componentes desse ruído no transformador pertence às vibrações transversais das chapas. Essas vibrações distintas ocorrem devido a diferenças no comprimento e na espessura da chapa; como resultado, os fatores de alongamento para cada chapa são diferentes, e isso leva a uma alteração no espaço da junta em função dos valores instantâneos de indução.

Isso leva a uma redistribuição no tempo do fluxo magnético entre as folhas adjacentes e, como resultado, são obtidas vibrações transversais das folhas. O fluxo magnético muda no tempo e, com ele, o grau de saturação do ferro-ímã. A curva de magnetização é distorcida e, como resultado, harmônicos mais altos e ruído de magnetostrição aparecem.

É importante que o comprimento do núcleo mude não apenas da magnetostrição, mas também sob a influência de forças magnéticas que surgem durante a transição do fluxo magnético de placa para placa. Isso acontece quando as placas paralelas são diferenciadas pela permeabilidade magnética.

Foi experimentalmente confirmado que as vibrações longitudinais e transversais das chapas produzem vibrações e ruídos aproximadamente da mesma intensidade. Portanto, mesmo que uma das fontes de ruído do transformador seja completamente suprimida, o ruído total não diminuirá em mais de 3 dB.

Reatores, reatores com intervalos de ar estruturais são diferenciados pelo ruído causado precisamente por forças magnéticas. Entre duas partes, separadas por uma lacuna, forças alternadas de atração surgem com uma dupla frequência de magnetização.

O ruído causado por forças eletrodinâmicas nos enrolamentos de um transformador que opera sob carga é geralmente bastante silencioso se não houver folga axial, como é típico na prensagem de enrolamento elástico. Portanto, o nível de carga desse transformador de ruído é praticamente independente.

Esta posição permite normalizar o nível de ruído do transformador. No entanto, a natureza e magnitude da carga ainda estão associadas à indução magnética no aço do transformador durante a operação, portanto, o nível de ruído magnético com a potência da carga ainda está relacionado.

Esperamos que este pequeno artigo tenha permitido a um leitor inexperiente obter uma resposta para a pergunta de por que o transformador está vibrando.

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