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大型變壓器噪音治理
變壓器噪音共有三個(gè)聲源,一是鐵心,二是繞組,三是冷卻器,即空載、負(fù)載和冷卻系統(tǒng)引起噪音之和。鐵心產(chǎn)生噪音原因是構(gòu)成鐵心硅鋼片交變磁場作用下,會(huì)發(fā)生微小變化即磁致伸縮,磁致伸縮使鐵心隨勵(lì)磁頻率變化做周期性振動(dòng),鐵心磁致伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內(nèi)電磁力所引起。繞組產(chǎn)生振動(dòng)原因是電流繞組中產(chǎn)生電磁力,漏磁場也能使結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生振動(dòng)。電磁噪音產(chǎn)生原因是磁場誘發(fā)鐵心疊片沿縱向振動(dòng)產(chǎn)生噪音,該振動(dòng)幅值與鐵心疊片中磁通密度及鐵心材質(zhì)磁性能有關(guān),而與負(fù)載電流關(guān)系不大。 電磁力(和振動(dòng)幅值)與電流平方成正比,而發(fā)射聲功率與振動(dòng)幅值平方成正比。
變壓器的噪音來源于變壓器本體和冷卻系統(tǒng)兩個(gè)方面。國內(nèi)外的研究結(jié)果表明,變壓器本體振動(dòng)產(chǎn)生噪音的根源在于:
(1) 硅鋼片的磁致伸縮引起的鐵心振動(dòng)。
(2) 硅鋼片接縫處和疊片之間存在著因漏磁而產(chǎn)生的電磁吸引力而引起鐵心的振動(dòng)。
(3) 當(dāng)繞組中有負(fù)載電流通過時(shí),負(fù)載電流產(chǎn)生的漏磁引起線圈、油箱壁的振動(dòng)。近年來,由于鐵心疊積方式的改進(jìn)和心柱及鐵軛都用環(huán)氧玻璃絲粘帶綁扎,硅鋼片接縫處和疊片之間的電磁吸引力引起的鐵心振動(dòng),比硅鋼片磁致伸縮引起的鐵心振動(dòng)要小得多,可以忽略。而變壓器的額定工作磁密通常取1.5~1.8T,國內(nèi)外研究和試驗(yàn)均證明,在這樣的磁密范圍之內(nèi),負(fù)載電流產(chǎn)生的漏瓷引起的線圈、箱壁的振動(dòng)比硅鋼片磁致伸縮引起的鐵心振動(dòng)要小得多,也可以忽略。這就是說變壓器本體的振動(dòng)完全取決于鐵心的振動(dòng),而鐵心的振動(dòng)可以看作完全是由硅鋼片的磁致伸縮引起的。
變壓器噪音的另一個(gè)主要來源是冷卻器。風(fēng)扇在500Hz至2000Hz頻率會(huì)產(chǎn)生噪音,人耳對這種寬帶諧波當(dāng)然比對鐵心在基本頻率產(chǎn)生的諧波敏感。主導(dǎo)頻率取決于多種因素,包括風(fēng)扇速度,葉片數(shù)和葉片外形。音功率級取決于風(fēng)扇的數(shù)量以及轉(zhuǎn)速。
與變壓器本體噪音的機(jī)理一樣,冷卻裝置的噪音也是由于它們的振動(dòng)而產(chǎn)生的,其振動(dòng)的根源在于:
(1) 冷卻風(fēng)扇和油泵在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。
(2) 變壓器本體的振動(dòng)通過絕緣油、管接頭及其裝配零件傳遞給冷卻裝置,使冷卻裝置的振動(dòng)加劇,噪音加大。另外,當(dāng)鐵心加熱以后,由于諧振頻率和機(jī)械應(yīng)力的變化,其噪音會(huì)隨溫度的升高而增大。而運(yùn)行現(xiàn)場的環(huán)境(如周圍的墻壁、建筑物及安裝基礎(chǔ)等)對噪音也有影響。
對許多強(qiáng)風(fēng)冷卻變壓器來說,冷卻器風(fēng)扇是比變壓器本身更明顯的噪音源。
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