Projektanci rozwijający obiekty energetyczne zwracają szczególną uwagę na zmniejszenie znaczenia lub całkowite wyeliminowanie niekorzystnych czynników, które towarzyszą pracy takich urządzeń. A jednak niektórych negatywnych skutków nie da się całkowicie wyeliminować. Jednym z nich jest szum i szum transformatorów.
Zasada działania transformatora
Transformator to urządzenie techniczne, które przekazuje energię elektryczną z cewki stacjonarnej do innej cewki tego samego typu, która nie jest połączona z pierwszą w sposób elektryczny. Energia jest przekazywana przez strumień magnetyczny łączący uzwojenia i stale zmieniający jego kierunek i wielkość („Electrotechnika elementarna dla radioamatorów”, AD Batrakov, 1950).
Kiedy prąd przemienny przepływa przez cewkę pierwotną, wytwarza pole magnetyczne. Potężne linie siły tego pola przenikają nie tylko pierwsze, ale i drugie uzwojenie transformatora. Linie są bezpiecznie zamknięte wokół przewodników, które łączą się magnetycznie, a nie elektrycznie.
Stopień połączenia między dwiema cewkami zależy od odległości między nimi.
Gdy końce uzwojenia wtórnego są podłączone do odbiornika energii elektrycznej, w obwodzie powstaje prąd elektryczny, a urządzenie zawarte w obwodzie otrzymuje energię. Ze względu na różnicę w liczbie zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego, na wyjściu można uzyskać dowolne wymagane napięcie. Jest to uważane za główną użyteczną właściwość każdego transformatora.
Dlaczego transformator hałasuje?
Przekładniki prądowe dużej mocy są jednym ze źródeł szkodliwego hałasu, który często można wyczuć w środowisku przemysłowym. Hałas przypominający buczenie jest najczęściej spowodowany silnymi wibracjami elementów aktywnych urządzenia, które są wzmacniane zjawiskami rezonansowymi.
Dlaczego pojawiają się wibracje? W większości przypadków jest to spowodowane zjawiskiem zwanym magnetostrykcją. Efekt ten jest rodzajem deformacji sieci krystalicznej, z której składa się materiał magnetyczny. Magnetostrykcja zachodzi podczas namagnesowania elementów konstrukcyjnych, podczas której indukcja wzrasta, powodując przesuwanie się kryształów materiału.
Kryształy zaczynają się obracać, w wyniku czego wymiary liniowe metalu zmieniają się z dużą okresowością. To właśnie to zjawisko prowadzi do wibracji i hałasu.
Innym powodem brzęczenia transformatora jest manifestacja sił magnetycznych. Efekt ten jest szczególnie widoczny na połączeniach elementów urządzenia. Poszczególne arkusze rdzenia transformatora są wyginane przez te siły poprzeczne, generując falę dźwiękową i zwiększając efekt magnetostrykcyjny. Transformator zaczyna intensywnie buczeć.
Poziom hałasu transformatorów zależy bezpośrednio od ich wymiarów i wagi. Długość pręta systemu magnetycznego, a także jakość stali mogą wpływać na siłę dźwięku. Wejście układu w rezonans lub uszkodzenie zwojów cewki może znacznie zwiększyć hałas pracującego transformatora.
