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变压器噪声产生的原因及降低噪声的办法

北极星环境监测网  来源:《基层建设》  作者:王玉峰 李刚  2019/12/5 15:48:27  我要投稿  

北极星环境监测网讯:摘要:近几年来,在住宅及公共场所已经越来越多地使用大型变压器,这就对大型变压器及中小型变压器的噪声提出了一定的要求。变压器的噪声问题越来越多地受到人们的关注。如何降低变压器噪声已成为变压器制造业急需解决的问题。

1、变压器噪声产生的原因

变压器所发出的可听见的噪声是由铁心的磁致伸缩变形和绕组、油箱及磁屏蔽内的电磁力所引起的。变压器噪声共有三个声源,一是铁心,二是绕组,三是冷却器,即空载、负载和冷却系统引起的噪声之和。铁心产生噪声的原因是构成铁心的硅钢片在交变磁场的作用下,会发生微小的变化即磁致伸缩,磁致伸缩使铁心随励磁频率的变化做周期性振动。绕组产生振动的原因是电流在绕组中产生电磁力,漏磁场也能使结构件产生振动。电磁力(和振动幅值)与电流的平方成正比,而发射的声功率与振动幅值的平方成正比。因此,发射的声功率与负载电流有很明显的关系。

2、影响变压器噪声的因素

2.1变压器本身产生的噪声

(1)铁心产生噪声的原因主要是在交变磁场作用下,硅钢片的尺寸会发生微小的变化。由于磁致伸缩的变化周期是电源频率的半个周期,磁致伸缩引起的变压器本体的振动,是以两倍的电源频率为基频率的,所以硅钢片的振动主要是由铁磁材料的磁致伸缩特性引起的。

(2)磁致伸缩率大小与硅钢片的材质有关。磁致伸缩率越大,则噪声就越大。当磁场强度相同的情况下,材质好的硅钢片磁致伸缩也小,因此噪声也小。

(3)磁致伸缩率还与磁场强度有关,磁场越强,ε越大。

(4)磁致伸缩率还与硅钢片表面是否涂漆及退火有关,因为涂层对硅钢片有附着力,可防止硅钢片变形。

(5)变压器空载噪声除与本身材质等有关外,还与接缝的情况有关。

(6)影响空载噪声的其它因素

①铁心结构的影响。

②空载噪声的频率是以两倍电源频率为其基频的。

③为了防止铁心共振,在设计低噪声变压器时,还要考虑铁心的自振频率。

2.2冷却装置产生的噪声

冷却装置噪声也是由于其振动而产生。冷却装置振动的根源在于冷却风扇和变压器油泵在运行时产生的振动;变压器本体的振动通过绝缘油、管接头及其装配零件等,传递给冷却装置,使冷却装置的振动加剧,辐射的噪声加大。

2.3噪声的传播路径

变压器通过空气向四周辐射的噪声是由两部分组成,一部分是由铁心绕组的振动通过结构件和绝缘油传给油箱,由油箱振动而产生的本体噪声;另一部分是由冷却风扇和变压器油泵振动而产生的冷却装置噪声。

3 降低空载噪声的办法

3.1 减少振源噪声方面

(1)采用磁致伸缩小的高导磁材料,如选30zhl20硅钢片可比选用其它材质的硅钢片噪声降低噪声4-5db(a)。

(2)降低铁心磁密

(3)改善和缩小铁心接缝,采用多级接缝。

(4)防止和减少硅钢片在加工、生产过程中受到的机械撞击,否则会使硅钢片的磁致伸缩加大,从而增加铁心的噪声。

(5)在铁心端面上涂环氧胶或聚酯胶,可增加铁心表面张力约束,也可以起到减少磁致伸缩量,降低噪声的作用。

3.2 在吸收声能减振方面

(1)铁心产生的噪声有一部分是通过箱底和基础传出去的。如果在器身和油箱之间或在油箱和基础之间加缓冲器,能使声音通过缓冲器衰减。可在铁心垫脚处和磁屏蔽与箱壁之间放置防振胶垫,使铁心和磁屏蔽的振动传到油箱时,由钢性连接变为弹性连接,从而达到减少振动,防止共振,降低噪声的目的。可以降低噪声1-2db(a)。

(2)在油箱加强铁内放隔声材料,可以将油箱振动的能量吸收一部分,从而达到降低本体噪声的目的,可以降低噪声2-3db(a)。

(3)当油箱的自振频率与变压器本体噪声基频、谐波频率相同或相接近时,就会发生共振,隔声效果大大降低,在某些情况下甚至会成为噪声放大器。改良设计,避免此类事情发生,可以降低噪声1-2db(a)。

3.3 加隔音层降低噪声方面

根据油箱结构,分为组合式与高效式两种。组合式为:可根据油箱外部结构情况将隔音板做成若干件,钢板内放吸音材料,采用这种隔音板可降低噪声10-15db。也可采用高效隔音板,放在两个加强铁之间,通过薄弹簧钢板固定。有效地屏蔽住变压器本体发出的噪声,可降低噪声l0-5db(a)。

3.4 降低冷却装置噪声方法

(1)选用低噪音冷却风扇;

(2)降低自冷式散热器的噪声。

(3)降低变压器本体噪声设计

3.5 消声法

采用消声法降低噪声。它的原理是首先把变压器的噪声信号转变为电信号,然后放大激励噪声发声器,使各噪声发出来的噪声,振幅相等,相位相反,使变压器噪声受到破坏性干扰,可降低噪声15db(a)左右。

4 结束语

以上分析了变压器空载噪声产生的原因,概述了降低变压器空载噪声的方法。变压器的噪声问题是一个非常复杂的问题,影响的因素也很多,这里也仅就一些经常遇到的问题进行了分析与探讨。加强这方面的理论研究非常重要,例如采用变压器本体与散热器分离的方法等,以满足电网改造对低噪音变压器的要求,生产出噪音更低和可靠性更高的产品。希望本文能对变压器设计及工艺人员起到一定的借鉴作用。


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