陳先生
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本內(nèi)容由社保電子防雷器廠家轉(zhuǎn)發(fā)：在現(xiàn)代社會(huì)，電力變壓器是人們的日常生活中不可或缺的一類設(shè)備，但是此類設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)卻會(huì)帶來很大的噪聲。這些聲音是由變壓器不同部件的振動(dòng)而產(chǎn)生的，且不可能被完全消除。為了降低這種噪聲，來自 ABB 公司研究中心的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)借助 COMSOL Multiphysics® 模擬了變壓器系統(tǒng)中的聲學(xué)、電磁，及力學(xué)行為。
什么原因?qū)е伦儔浩靼l(fā)出嗡嗡的噪音？
輸電線進(jìn)行交流電的傳輸依賴于變壓器升高或降低電壓的能力。較高的電壓可使輸電線在進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸時(shí)減少電能的損耗，同時(shí)在城鎮(zhèn)和建筑物附近以較低的電壓進(jìn)行傳輸可以確保安全性。變壓器是電力供應(yīng)的必要組件，但它們也帶來了不必要的噪聲。
電力變壓器的有源部件。
“變壓器的嗡嗡聲”是由設(shè)備中各類部件的振動(dòng)引起的。影響因素包括：被線圈纏繞的金屬芯、油箱，及油箱內(nèi)的變壓器油。交流電流經(jīng)線圈產(chǎn)生了磁通量，進(jìn)而使具有磁致伸縮效應(yīng)的磁芯產(chǎn)生了機(jī)械應(yīng)變。隨著磁通量方向的變化，磁芯也不斷迅速擴(kuò)張和收縮。由此產(chǎn)生的振動(dòng)經(jīng)變壓器油傳送到了油箱及磁芯的附著點(diǎn)。同時(shí)交流電也會(huì)因線圈繞組中的洛倫茲力而產(chǎn)生負(fù)載噪音。
一方面，對(duì)變壓器的本體噪聲，可通過減小鐵心的振動(dòng)和降低噪聲的發(fā)散能力來控制；也可通過減振及隔聲、吸聲等措施，使噪聲在傳播途徑中得以衰減。
另一方面，對(duì)冷卻系統(tǒng)的噪聲加以控制，使其噪聲接近或低于本體噪聲水平，也能有效降低變壓器噪聲。
1. 降低變壓器本體噪聲
（1）鐵心采取的技術(shù)措施
?、?選用磁致伸縮ε小的優(yōu)質(zhì)硅鋼片優(yōu)質(zhì)硅鋼片提高了結(jié)晶方位的完整度，特殊涂層增加了其抗張力，從而降低了其磁致伸縮ε。在磁通密度為1.5T時(shí)，高晶粒取向硅鋼片的磁致伸縮ε只有一般硅鋼片的60%。因此，在相同磁密下，優(yōu)質(zhì)硅鋼片的磁致伸縮ε較小，產(chǎn)生的振動(dòng)也相應(yīng)較小，噪聲可降低2~4dB(A)。
② 降低鐵心的磁通密度B 鐵心的額定工作磁密B通常取決于噪聲及空載損耗的要求值。試驗(yàn)結(jié)果表明，額定磁密B在1.5~1.8T范圍內(nèi)，磁密每降低0.1T，鐵心的噪聲可降低2~3dB(A)。磁密變化引起的噪聲變化量ΔLpa可由以下公式確定： ΔLpa=10lg[(B1/B2)8 (GFe2/GFe1)1 ]，dB(A) 式中B1、B2——分別為變化前后的工作磁密 （T） GFe2、GFe1——對(duì)應(yīng)B1、B2的鐵心重量 （kg）應(yīng)注意的是，磁密的降低不僅導(dǎo)致變壓器體積和重量的增加，使經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變差，而且會(huì)使噪聲發(fā)射的表面積增大，從而導(dǎo)致變壓器的聲功率級(jí)增大。
?、?采用全斜交錯(cuò)接縫的鐵心結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的心柱和鐵軛交錯(cuò)接縫結(jié)構(gòu)中，磁力線在接縫處橫向穿越附近的硅鋼片，會(huì)產(chǎn)生渦流和磁飽和，導(dǎo)致噪聲和空載損耗增大。而采用全斜交錯(cuò)接縫，保證了心柱和鐵軛搭接，減小了磁通畸變，保證了鐵心整體機(jī)械強(qiáng)度。實(shí)踐證明，當(dāng)磁密為1.7T時(shí)，鐵心采用全斜交錯(cuò)接縫噪聲能降低3~5dB(A)。
④ 增大鐵軛面積以減少鐵軛中的磁通密度由于變壓器心柱產(chǎn)生的噪聲能通過線圈和圍屏得到有效的衰減，因此，本體噪聲大部分來源于鐵軛的振動(dòng)。在變壓器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證每級(jí)鐵軛與心柱的片寬比應(yīng)與它們截面積之比完全相同。這樣才能避免磁通由心柱進(jìn)入鐵軛時(shí)，由于產(chǎn)生垂直硅鋼片表面的漏磁通而引起的噪聲增大。噪聲消除變壓器
?、?增加鐵心接縫有試驗(yàn)表明，當(dāng)變壓器鐵心由兩級(jí)接縫變?yōu)槿?jí)接縫時(shí)，其噪聲可降低3~6dB(A)。這是因?yàn)樵趦杉?jí)接縫中，對(duì)應(yīng)的兩個(gè)接縫間隙只跨越一層疊片，而三級(jí)接縫則跨越兩層疊片，通過每層跨接疊片末端處的磁密降低，故而導(dǎo)致噪聲降低。
?、?控制鐵心夾緊力有資料表明，當(dāng)鐵心夾緊力在壓強(qiáng)為0.08~0.12Mpa時(shí)，變壓器噪聲最低。在鐵心制造過程中可通過力矩扳手合理控制夾緊力；同時(shí)也可在心柱級(jí)間放置絕緣棒，使心柱綁扎受力均勻，防止因鐵心受力不均勻而導(dǎo)致磁致伸縮ε增大。使用以上措施，能降低本體噪聲3~6dB(A)。
?、?采用先進(jìn)的加工工藝磁致伸縮ε對(duì)應(yīng)力極為敏感。在相同磁密條件下，有較大應(yīng)力的硅鋼片與應(yīng)力較小的硅鋼片相比，ε隨應(yīng)力的增加而急劇增大。因此，采用先進(jìn)、合理的加工措施如：采用自動(dòng)化的橫、豎剪切線，控制硅鋼片堆放高度，不疊上鐵軛，對(duì)油道和夾件絕緣等使用的紙板進(jìn)行預(yù)壓密化處理等措施都可減少硅鋼片的應(yīng)力增加，從而降低變壓器噪聲。
?、?在鐵心墊腳與箱底之間放置減振橡膠如前所述，鐵心的磁致伸縮振動(dòng)分別是通過墊腳和絕緣油這兩條途徑傳給油箱的。在鐵心墊腳與箱底之間放置減振橡膠，能使器身與油箱間的剛性接觸變?yōu)閺椥越佑|。從而，阻斷部分振動(dòng)的傳遞，減小本體噪聲。
（2）油箱采取的技術(shù)措施
?、?增加箱壁強(qiáng)度，減小箱壁振幅 為減小箱壁振幅，必須增加油箱整體的剛性。為此，可適當(dāng)增加箱壁厚度或合理布置加強(qiáng)筋，控制筋間距。同時(shí)，輔以合理的焊接工藝，減小箱壁焊接變形，減少制造過程中的殘留應(yīng)力。這樣，就能提高箱壁強(qiáng)度，減小箱壁振幅，降低噪聲。
② 增加油箱阻尼 可在油箱內(nèi)壁設(shè)置橡膠板。對(duì)有磁屏蔽的變壓器，可將橡膠板放置在箱壁與磁屏蔽之間。在加強(qiáng)筋間焊接普通工業(yè)鋼板網(wǎng)，網(wǎng)上涂刷2-3mm厚的阻尼材料，這樣既不影響箱壁散熱，又減小了箱壁的振動(dòng)，降低了噪聲。
③ 在油箱底部與基礎(chǔ)間設(shè)置減振器 在油箱底部與基礎(chǔ)間設(shè)置減振器，避免箱底與基礎(chǔ)間的剛性連接，使振動(dòng)通過減振器發(fā)生衰減，以達(dá)到降低噪聲的目的。通常采用的是橡膠減振器和彈簧膠減振器。
2. 加隔聲層降低噪聲
油箱結(jié)構(gòu)，分為組合式與高效式兩種。組合式為：可油箱外部結(jié)構(gòu)情況將隔音板做成若干件，鋼板內(nèi)放吸音材料。吸音材料有：巖棉、玻璃纖維等。隔音壁能把變壓器本體發(fā)射部分噪聲反射回去；當(dāng)噪聲穿過隔聲壁時(shí)，也能被吸收一些，起到降低噪聲作用。單件隔音板用螺栓分別固定油箱加強(qiáng)鐵上，采用這種隔音板可降低噪聲10-15db。也可采用高效隔音板，放兩個(gè)加強(qiáng)鐵之間，薄彈簧鋼板固定?？蛐胃郊又匚镎{(diào)整高效隔音板振動(dòng)特性，使它振幅明顯低于加強(qiáng)鐵振幅，有效屏蔽住變壓器本體發(fā)出噪聲，可降低噪聲l0-5db(a)。
3. 有源抵銷消聲法
采用消聲法降低噪聲。即變壓器lm以內(nèi)放置若干個(gè)噪聲發(fā)聲器，使它們發(fā)出噪聲與變壓器發(fā)出噪聲互相抵消。它原理是首先把變壓器噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后放大激勵(lì)噪聲發(fā)聲器，使各噪聲發(fā)出來噪聲，振幅相等，相位相反，使變壓器噪聲受到破壞性干擾，可降低噪聲15db(a)左右。
4. 降低冷卻系統(tǒng)噪聲
（1）采用合理的冷卻方式在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，在低噪聲變壓器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)選用自冷片式散熱器替代風(fēng)冷散熱器或強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷卻器，這從根本上杜絕了冷卻器的噪聲源，能有效降低噪聲8~15dB(A)。
?。?）選用低噪聲的冷卻裝置在冷卻裝置的選用過程中，應(yīng)選用低噪聲的冷卻裝置。用多臺(tái)流量適中的新型低噪聲風(fēng)扇替代大流量高噪聲風(fēng)扇具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，風(fēng)扇布置均勻，能提供均勻冷卻；第二，一組風(fēng)扇出現(xiàn)故障，其余風(fēng)扇仍能正常運(yùn)行，提高了冷卻系統(tǒng)的可靠性；第三，在總的冷卻風(fēng)量不變的前提下，其電機(jī)功率僅為大流量風(fēng)扇的70%~75%，噪聲降低了2~3dB(A)。
?。?）采用減振裝置 變壓器本體的噪聲通過箱壁和油引起冷卻裝置的振動(dòng)，采用以下措施能有效控制其振動(dòng)。第一，在油箱與散熱器之間采用防振頭。防振頭可由耐腐蝕的防振橡膠或不銹鋼制作。試驗(yàn)結(jié)果表明，防振頭通常能使自冷片式散熱器的振動(dòng)噪聲降低5~8dB(A)。第二，對(duì)于側(cè)吹或底吹片式散熱器冷卻方式，為避免風(fēng)扇加劇冷卻系統(tǒng)的振動(dòng)，風(fēng)扇支架不能直接固定在散熱器上，而應(yīng)固定在箱壁上，并應(yīng)設(shè)置減振橡膠墊。第三，冷卻系統(tǒng)和本體分別安裝的變壓器，風(fēng)扇應(yīng)固定在專用基礎(chǔ)上。
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