Praktische Überlegungen zu Transformatorwärme und -geräuschen

MINIMALISMUS! - Praktische Tips und Überlegungen (Juli 2019).

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Anonim

Unerwünschte elektrische Effekte

Zusätzlich zu unerwünschten elektrischen Effekten können Transformatoren auch unerwünschte physikalische Effekte zeigen, von denen die Erzeugung von Wärme und Lärm am auffälligsten ist.

Praktische Überlegungen zu Transformatorwärme und -geräuschen (Foto: löffelsenergiematters.wordpress.com)

Transformatorgeräusche sind in erster Linie ein störender Effekt, aber Wärme ist ein potentiell ernstzunehmendes Problem, da die Wicklungsisolierung beschädigt wird, wenn sie überhitzt wird. Die Erwärmung kann durch ein gutes Design minimiert werden, indem sichergestellt wird, dass der Kern sich nicht Sättigungsniveaus nähert, dass Wirbelströme minimiert werden und dass die Wicklungen nicht überlastet werden oder zu nahe an der maximalen Strombelastbarkeit betrieben werden.

Abbildung 1 - Große Leistungstransformatoren sind in wärmeableitendes Isolieröl eingetaucht

Große Leistungstransformatoren haben ihren Kern und ihre Wicklungen in ein Ölbad eingetaucht, um Wärme- und Muffelgeräusche zu übertragen und auch Feuchtigkeit zu verdrängen, die ansonsten die Integrität der Wicklungsisolierung beeinträchtigen würde.

Wärmeabgebende "Radiator" -Rohre auf der Außenseite des Transformatorgehäuses sorgen für einen konvektiven Ölströmungsweg, um Wärme vom Kern des Transformators auf die Umgebungsluft zu übertragen (Abbildung 1 oben).

Max. Betriebstemperatur steigen

Öllose oder "trockene" Transformatoren werden oft in Bezug auf die maximale Betriebstemperatur "Anstieg" (Temperaturanstieg über Umgebungstemperatur hinaus) nach einem System der Buchstabenklasse bewertet: A, B, F oder H. Diese Buchstabencodes sind angeordnet in der Reihenfolge der niedrigsten Hitzetoleranz zu höchsten :

Klasse a

Nicht mehr als 55 ° Celsius Wicklungstemperatur steigen bei 40 ° C (maximal) Umgebungstemperatur an.

Klasse b

Nicht mehr als 80 ° Celsius Wicklungstemperatur steigen bei 40 ° Celsius (maximal) Umgebungslufttemperatur.

Klasse F

Nicht mehr als 115 ° Celsius Wicklungstemperatur steigen bei 40 ° Celsius (maximal) Umgebungslufttemperatur.

Klasse H

Nicht mehr als 150 ° Celsius Wicklungstemperatur steigen bei 40 ° Celsius (maximal) Umgebungslufttemperatur.

Phänomen der Magnetostriktion

Hörbares Rauschen ist eine Wirkung, die hauptsächlich von dem Phänomen der Magnetostriktion herrührt: die leichte Längenänderung eines ferromagnetischen Objekts, wenn es magnetisiert wird.

Das bekannte "Brummen", das um große Leistungstransformatoren herum gehört, ist das Geräusch des sich ausdehnenden und zusammenziehenden Eisenkerns bei 120 Hz (die doppelte Systemfrequenz, die in den Vereinigten Staaten 60 Hz beträgt) - ein Zyklus der Kernkontraktion und -expansion für jeden Peak von die Wellenform des magnetischen Flusses - plus Rauschen, das durch mechanische Kräfte zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen erzeugt wird.

Auch hier ist die Minimierung dieses Effekts der Schlüssel zur Minimierung dieses Effekts, da Ferroresonanztransformatoren, die für einen großen Teil der Stromwellenform in Sättigung arbeiten müssen, sowohl heiß als auch verrauscht arbeiten.

Schwere Ladung

Ein weiteres Geräusch erzeugendes Phänomen in Leistungstransformatoren ist die physikalische Reaktionskraft zwischen Primär- und Sekundärwicklungen, wenn diese stark belastet sind .

Wenn die Sekundärwicklung im Leerlauf ist, fließt kein Strom und folglich auch keine magneto-motorische Kraft (mmf) . Wenn jedoch die Sekundärwicklung " belastet " ist (Strom einer Last zugeführt), erzeugt die Wicklung eine mmf, der durch eine "reflektierte" mmf in der Primärwicklung entgegengewirkt wird, um zu verhindern, dass Kernflussniveaus sich ändern.

Diese sich zwischen Primär- und Sekundärwicklungen als Folge des Sekundär- (Laststroms) erzeugten entgegengesetzten MMFs erzeugen zwischen den Wicklungen eine abstoßende, physikalische Kraft, die dazu neigt, sie zum Schwingen zu bringen .

Die Konstrukteure von Transformatoren müssen diese physikalischen Kräfte bei der Konstruktion der Wicklungsspulen berücksichtigen, um eine ausreichende mechanische Unterstützung für die Beanspruchung zu gewährleisten. Unter Bedingungen hoher Belastung (hoher Strom) können diese Spannungen jedoch groß genug sein, um hörbare Geräusche von dem Transformator hervorzurufen.

Schlussfolgerungen

Lärm ist ein häufiges Phänomen bei Transformatoren - insbesondere bei Leistungstransformatoren und wird hauptsächlich durch Magnetostriktion des Kerns verursacht . Physikalische Kräfte, die eine Wicklungsvibration verursachen, können unter den Bedingungen einer schweren (hohen Strom) Sekundärwicklungslast auch ein Geräusch erzeugen.

Referenz // Lektionen in AC-Stromkreisen (Download Handbuch)

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