Schallquellen in Transformatoren
Niedrige Frequenzen
Im Gegensatz zu Lüfter- oder Pumpengeräuschen ist das GeräuschVon einem Transformator abgestrahlte Strahlung ist tonal und besteht aus gleichmäßigen Oberschwingungen der Netzfrequenz. Es ist allgemein anerkannt, dass die vorherrschende Quelle des Transformatorrauschens der Kern ist.
Schallquellen in Transformatoren (auf dem Foto: Original-Transformatorausrüstung aus den 1930er Jahren in der von der Reading Railroad installierten Umspannstation SEPTA Lansdale)
Die niedrige FrequenzTonalität dieses Rauschens oder Summens macht es schwieriger zu mildern als das breitere Breitbandrauschen, das von den anderen Quellen kommt.
Um dieses Problem anzugehen, müssen die meisten Geräuschverordnungen Strafen oder strengere Anforderungen für das Tonrauschen auferlegen.
Obwohl der Kern das Hauptgeräusch istBei Transformatoren kann das Lastrauschen, das hauptsächlich durch die elektromagnetischen Kräfte in den Wicklungen verursacht wird, auch bei Transformatoren mit niedrigem Schallpegel einen erheblichen Einfluss haben. Die Kühlgeräte (Lüfter und Pumpen) Rauschen dominiert typischerweise die sehr niedrigen und sehr hochfrequenten Enden des Klangspektrums, während das Kernrauschen im mittleren Frequenzbereich zwischen 100 und 600 Hz dominiert.
Diese Klangerzeugungsmechanismen können wie folgt weiter charakterisiert werden.
ABB Distribution Transformers werden in hergestelltder Bereich 50 - 30000 kVA für Betriebsspannungen bis 72,5 kV. Transformatoren sind dreiphasig, mit Mineralöl gefüllt, natürlich gekühlt (ONAN) und können im Innen- und Außenbereich eingesetzt werden.
Kerngeräusch
Wenn ein Eisenstreifen magnetisiert wird, erfährt er eine sehr kleine Änderung seiner Abmessungen (normalerweise nur wenige Teile pro Million).
Die Dimensionsänderung ist unabhängig von die Richtung des magnetischen Flusses; daher tritt es bei der doppelten Zeile aufFrequenz. Da die Magnetostriktionskurve nicht linear ist, treten bei höheren Induktionsniveaus (über 1,4 T) auch höhere Oberwellen gerader Ordnung in der resultierenden Kernschwingung auf.
Flussdichte, Kernmaterial, Kerngeometrie undDie Wellenform der Erregungsspannung sind die Faktoren, die die Größen- und Frequenzkomponenten der Schallpegel des Transformatorkerns beeinflussen. Die mechanische Resonanz in der Transformatormontagestruktur sowie in den Kern- und Tankwänden kann auch einen signifikanten Einfluss auf die Größe der Transformatorvibrationen und folglich auf das erzeugte akustische Geräusch haben.
Geräusch laden
Lastrauschen wird durch verursacht Vibrationen in den Tankwändenmagnetische Schilde und Transformatorwicklungen aufgrund der elektromagnetischen Kräfte, die sich aus Leckströmen ergeben, die durch Lastströme erzeugt werden. Diese elektromagnetischen Kräfte sind proportional zum Quadrat der Lastströme.
Allerdings ist die magnetische Abschirmung marginal ausgelegtkann auch eine wichtige Schallquelle in Transformatoren sein. Eine starre Konstruktion für laminierte magnetische Abschirmungen mit fester Verankerung an den Tankwänden kann deren Einfluss auf den Gesamtlastschallpegel stark reduzieren.
Die Frequenz des Lastrauschens ist normalerweise doppelt so hochStromfrequenz. Eine geeignete mechanische Konstruktion für laminierte magnetische Abschirmungen kann hilfreich sein, um Resonanzen in den Tankwänden zu vermeiden. Bei der Gestaltung der magnetischen Abschirmungen sollten die Auswirkungen von Überlastungen berücksichtigt werden, um eine Sättigung zu vermeiden, die unter solchen Betriebsbedingungen zu höheren Geräuschen führen würde.
Untersuchungen haben gezeigt, dass radiale Schwingungen außer bei sehr großen Spulen keinen wesentlichen Beitrag zum Wickelgeräusch leisten.
Die elektromagnetischen Druckkräfte erzeugenaxiale Schwingungen und kann daher eine starke Schallquelle in schlecht unterstützten Wicklungen sein. In einigen Fällen kann die Eigenmechanik der Wicklungsklemmsysteme dazu neigen, mit elektromagnetischen Kräften in Resonanz zu treten, wodurch das Lastgeräusch stark verstärkt wird. In solchen Fällen kann eine Dämpfung des Wickelsystems erforderlich sein, um diesen Effekt zu minimieren. Das Vorhandensein von Oberschwingungen in Laststrom und -spannung, insbesondere in Gleichrichtertransformatoren, kann Schwingungen mit doppelten Oberwellenfrequenzen und somit eine beträchtliche Erhöhung des Gesamtschallpegels eines Transformators erzeugen.
Der Beitrag des Lastrauschens zum gesamten Transformatorrauschen blieb über mehrere Jahrzehnte hinweg moderat.
Allerdings in Transformatoren mit niedrigen ausgelegtInduktionspegel und verbesserte Kernkonstruktionen zur Einhaltung niedriger Schallpegelspezifikationen können die lastabhängigen Wickelgeräusche elektromagnetischen Ursprungs einen wesentlichen Beitrag zum Gesamtschallpegel des Transformators leisten.
In vielen solchen Fällen liegt die Schallleistung des Wickelgeräusches nur wenige dB unter der des Kerngeräusches.
Fan und Pump Sound
Leistungstransformatoren erzeugen aufgrund der Verluste im Kern, den Spulen und anderen metallischen Strukturbauteilen des Transformators beträchtliche Wärme. Diese Wärme wird abgeführt durch Lüfter, die Luft über Kühler oder Kühler blasen. Geräusche, die von den Kühlgebläsen erzeugt werden, sind in der Regel breitbandig.
Zu den Faktoren, die sich auf die Gesamtlautstärke des Lüftergeräusches auswirken, zählen die Spitzendrehzahl, das Blattdesign, die Anzahl der Lüfter und die Anordnung der Kühler.
Referenz: Jeewan Puri - Ursachen und Auswirkungen von Schallpegeln von Transformatoren