Per què es transforma el transformador

El professor li pregunta a Vovochka: - Vovochka, i amb qui treballa el teu pare? - Transformadora, Maria Ivanovna. - I com és això? - Bé, obté 380 rubles, en dóna 220 a la seva mare i emmudeix els 160 restants ...

Per què es transforma el transformador? Alguna vegada has pensat en això? Algú dirà que això és degut a que les bobines estan mal fixades entre si o les bobines oscil·len, donant cop de ferro. Potser l’àrea del nucli ha resultat ser inferior a la requerida pels càlculs, o bé hi havia massa volts per torn en resultat de bobinatge? La freqüència subministrada correspon a aquest material bàsic? Entenem, però.

De fet, la causa del zumbido del transformador és inicialment una magnetostricció. La magnetostricció és el fenomen dels canvis en la mida i la forma d’un cos ferromagnètic sota la influència d’un camp magnètic alternatiu.

Les mides i la forma dels cossos ferromagnètics depenen de l’estat de la seva magnetització. James Joule el 1842 primer va descobrir que quan el ferro s’introdueix al camp magnètic, el segon canvia de forma, allargant-se en una direcció respecte al camp i escurçant-se en l’altra. El volum corporal del cos no ha canviat notablement.

De manera que, si un ferromagnet es col·loca en un camp magnètic, això conduirà principalment a un canvi en la seva magnetització resultant. Al mateix temps, es produirà un canvi en la mida del cos degut a que la magnetització espontània canvia la seva direcció en diverses parts del cos i, per tant, també canvia la direcció de les deformacions espontànies. Es tracta d’una propietat inherent a tots els cossos (ferromagnetos només de la forma més sorprenent).

A més de la magnetostricció, el soroll pot ser causat per bombes d’oli de treball i ventiladors de sistemes de refrigeració de transformadors potents. Les forces electrodinàmiques dels bobinats i els dispositius electromecànics que controlen la tensió sota càrrega també creen soroll.

En gran mesura, el nivell d’aquest soroll depèn de la magnitud de la càrrega electromagnètica i de les dimensions generals del transformador. I el soroll es basa en la vibració d’un circuit magnètic ferromagnètic que acompanya la magnetostricció. La gravetat del fenomen depèn de la magnitud de la inducció magnètica, així com de l'estructura i les característiques físiques del propi acer elèctric. A més, la vibració es transmet als suports de nucli i oli, i des dels suports de petroli i nucli fins al propi dipòsit.

Com que la longitud d’ona de la freqüència de xarxa a l’oli del transformador és d’aproximadament 12 metres i la paret del dipòsit es troba a una distància petita del nucli, el dipòsit rep i reprodueix les vibracions corresponents de les parts properes del nucli.

De vegades, altres fonts de soroll resulten més fortes, per exemple, el mateix sistema de refrigeració actiu, però, és el soroll magnètic fonamental causat per la magnetostricció que generalment domina.

Sota la influència d’un camp magnètic altern, el nucli experimenta deformacions magnetostrictives alternatives. I si les làmines d’acer de les quals es va extreure el nucli experimentarien tensions directament proporcionals al quadrat de la inducció magnètica, les vibracions magnetostrictives tindrien una freqüència estable igual a 100 Hz per a la xarxa de 50 Hz. Tanmateix, en realitat, aquesta dependència no és directament proporcional, i les vibracions i, després d'elles, la vibració del tanc, produeixen sorolls amb armònics superiors.

Tant per a acers elèctrics laminats a fred com per laminats en calent, hi ha dades sobre l'allargament quantitatiu relatiu durant la magnetostricció. Làmina d'acer laminada en calent amb un alt contingut en silici impedeix gairebé completament la manifestació de la magnetostricció i el 6% de silici afegit a l'acer del transformador gairebé la bloqueja.Però aquest acer no es pot utilitzar en transformadors per les seves males característiques mecàniques.

En acer laminat en fred, amb el mateix valor d’inducció magnètica, l’allargament és menor que en acer laminat en calent. Però, degut a que la inducció en nuclis d’acer laminat en fred supera la inducció per a acer laminat en calent, les allargacions dels nuclis són aproximadament les mateixes.

Els estudis han demostrat que el soroll d'un circuit magnètic d'acer laminat en calent amb un valor d'inducció de 1,35 T correspon al soroll d'acer laminat en fred amb una inducció magnètica de 1,55 T. I amb un augment de la inducció en el nucli d’un transformador d’acer laminat en fred en 0,1 T, el soroll es fa més fort en 8 db.

El nucli del transformador també pot obtenir ressonància amb vibracions de magnetostricció i, fins i tot, amb harmònics de vibracions en el circuit magnètic. Si el circuit magnètic o parts del transformador cauen en ressonància amb aquests armònics, el rang de soroll amb pics pronunciats cobreix diversos harmònics del doble de la freqüència de xarxa.

Es va confirmar experimentalment que els harmònics de les vibracions del circuit magnètic es manifesten especialment a alts valors d’inducció magnètica, quan una part no lineal de la corba de magnetització transita en presència d’una abundància d’harmònics de vibracions magnetostrictives.

Un dels components principals d’aquest soroll al transformador pertany a les vibracions transversals de les làmines. Aquestes vibracions diferents sorgeixen a causa de la diferència en la longitud i el gruix de la làmina, per la qual cosa els factors d'elongació de cada full són diferents, i això comporta un canvi en l'espai articular en funció dels valors d'inducció instantània.

Això comporta una redistribució en temps de flux magnètic entre làmines adjacents i, com a resultat, s’obtenen vibracions transversals de les làmines. El flux magnètic canvia en el temps i amb ell el grau de saturació del ferromagnet. La corba de magnetització està distorsionada i, com a resultat, apareixen els sorolls d’harmònics i de magnetostricció més elevats.

És important que la longitud del nucli canviï no només de la magnetostricció, sinó també sota la influència de forces magnètiques que sorgeixen quan el flux magnètic passa de placa a placa. Això succeeix quan les plaques paral·leles es distingeixen per la permeabilitat magnètica.

Es va confirmar experimentalment que les vibracions tant longitudinals com transversals de les làmines generen vibracions i sorolls aproximadament de la mateixa intensitat. Per tant, fins i tot si una de les fonts de soroll del transformador es suprimeix completament, el soroll total no disminuirà en més de 3 db.

Els reactors, els reactors amb buits d’aire estructurals es distingeixen pel soroll provocat precisament per les forces magnètiques. Entre dues parts, separades per un buit, apareixen forces d’atracció alternes amb una doble freqüència de magnetització.

El soroll causat per forces electrodinàmiques en els bobinatges d’un transformador que funciona sota càrrega és generalment tranquil si no hi ha cap contraposició axial, com és típic per al prensatge de bobinatge elàstic. Per tant, el nivell de càrrega d’aquest transformador de soroll és pràcticament independent.

Aquesta posició permet normalitzar el nivell de soroll del transformador. Tot i això, la naturalesa i la magnitud de la càrrega encara s’associa a la inducció magnètica en acer del transformador durant l’operació, per tant, el nivell de soroll magnètic amb la potència de càrrega continua relacionat.

Esperem que aquest breu article ha permès que un lector sense experiència pogués obtenir una resposta a la pregunta de per què el transformador es burla.

Això és interessant:Com esbrinar la potència i el corrent d’un transformador per la seva aparença