DQZHAN技術(shù)訊：變壓器噪聲產(chǎn)生的原因及降低噪聲的辦法
摘要：近幾年來，在住宅及公共場所已經(jīng)越來越多地使用大型變壓器，這就對大型變壓器及中小型變壓器的噪聲提出了一定的要求。變壓器的噪聲問題越來越多地受到人們的關(guān)注。如何降低變壓器噪聲已成為變壓器制造業(yè)急需解決的問題。
1、變壓器噪聲產(chǎn)生的原因
變壓器所發(fā)出的可聽見的噪聲是由鐵心的磁致伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內(nèi)的電磁力所引起的。變壓器噪聲共有三個聲源，一是鐵心，二是繞組，三是冷卻器，即空載、負載和冷卻系統(tǒng)引起的噪聲之和。鐵心產(chǎn)生噪聲的原因是構(gòu)成鐵心的硅鋼片在交變磁場的作用下，會發(fā)生微小的變化即磁致伸縮，磁致伸縮使鐵心隨勵磁頻率的變化做周期性振動。繞組產(chǎn)生振動的原因是電流在繞組中產(chǎn)生電磁力，漏磁場也能使結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生振動。電磁力（和振動幅值）與電流的平方成正比，而發(fā)射的聲功率與振動幅值的平方成正比。因此，發(fā)射的聲功率與負載電流有很明顯的關(guān)系。
2、影響變壓器噪聲的因素
2.1變壓器本身產(chǎn)生的噪聲
（1）鐵心產(chǎn)生噪聲的原因主要是在交變磁場作用下，硅鋼片的尺寸會發(fā)生微小的變化。由于磁致伸縮的變化周期是電源頻率的半個周期，磁致伸縮引起的變壓器本體的振動，是以兩倍的電源頻率為基頻率的，所以硅鋼片的振動主要是由鐵磁材料的磁致伸縮特性引起的。
（2）磁致伸縮率大小與硅鋼片的材質(zhì)有關(guān)。磁致伸縮率越大，則噪聲就越大。當磁場強度相同的情況下，材質(zhì)好的硅鋼片磁致伸縮也小，因此噪聲也小。
（3）磁致伸縮率還與磁場強度有關(guān)，磁場越強，ε越大。
（4）磁致伸縮率還與硅鋼片表面是否涂漆及退火有關(guān)，因為涂層對硅鋼片有附著力，可防止硅鋼片變形。
（5）變壓器空載噪聲除與本身材質(zhì)等有關(guān)外，還與接縫的情況有關(guān)。
（6）影響空載噪聲的其它因素
①鐵心結(jié)構(gòu)的影響。
②空載噪聲的頻率是以兩倍電源頻率為其基頻的。
③為了防止鐵心共振，在設(shè)計低噪聲變壓器時，還要考慮鐵心的自振頻率。
2.2冷卻裝置產(chǎn)生的噪聲
冷卻裝置噪聲也是由于其振動而產(chǎn)生。冷卻裝置振動的根源在于冷卻風扇和變壓器油泵在運行時產(chǎn)生的振動；變壓器本體的振動通過絕緣油、管接頭及其裝配零件等，傳遞給冷卻裝置，使冷卻裝置的振動加劇，輻射的噪聲加大。
2.3噪聲的傳播路徑
變壓器通過空氣向四周輻射的噪聲是由兩部分組成，一部分是由鐵心繞組的振動通過結(jié)構(gòu)件和絕緣油傳給油箱，由油箱振動而產(chǎn)生的本體噪聲；另一部分是由冷卻風扇和變壓器油泵振動而產(chǎn)生的冷卻裝置噪聲。
3 降低空載噪聲的辦法
3.1 減少振源噪聲方面
（1）采用磁致伸縮小的高導(dǎo)磁材料，如選30zhl20硅鋼片可比選用其它材質(zhì)的硅鋼片噪聲降低噪聲4-5db（a）。
（2）降低鐵心磁密
（3）改善和縮小鐵心接縫，采用多級接縫。
（4）防止和減少硅鋼片在加工、生產(chǎn)過程中受到的機械撞擊，否則會使硅鋼片的磁致伸縮加大，從而增加鐵心的噪聲。
（5）在鐵心端面上涂環(huán)氧膠或聚酯膠，可增加鐵心表面張力約束，也可以起到減少磁致伸縮量，降低噪聲的作用。
3.2 在吸收聲能減振方面
（1）鐵心產(chǎn)生的噪聲有一部分是通過箱底和基礎(chǔ)傳出去的。如果在器身和油箱之間或在油箱和基礎(chǔ)之間加緩沖器，能使聲音通過緩沖器衰減?？稍阼F心墊腳處和磁屏蔽與箱壁之間放置防振膠墊，使鐵心和磁屏蔽的振動傳到油箱時，由鋼性連接變?yōu)閺椥赃B接，從而達到減少振動，防止共振，降低噪聲的目的?？梢越档驮肼?-2db（a）。
（2）在油箱加強鐵內(nèi)放隔聲材料，可以將油箱振動的能量吸收一部分，從而達到降低本體噪聲的目的，可以降低噪聲2-3db（a）。
（3）當油箱的自振頻率與變壓器本體噪聲基頻、諧波頻率相同或相接近時，就會發(fā)生共振，隔聲效果大大降低，在某些情況下甚至會成為噪聲放大器。改良設(shè)計，避免此類事情發(fā)生，可以降低噪聲1-2db（a）。
3.3 加隔音層降低噪聲方面
根據(jù)油箱結(jié)構(gòu)，分為組合式與高效式兩種。組合式為：可根據(jù)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，采用這種隔音板可降低噪聲10-15db。也可采用高效隔音板，放在兩個加強鐵之間，通過薄彈簧鋼板固定。有效地屏蔽住變壓器本體發(fā)出的噪聲，可降低噪聲l0-5db（a）。
3.4 降低冷卻裝置噪聲方法
（1）選用低噪音冷卻風扇；
（2）降低自冷式散熱器的噪聲。
（3）降低變壓器本體噪聲設(shè)計
3.5 消聲法
采用消聲法降低噪聲。它的原理是首先把變壓器的噪聲信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后放大激勵噪聲發(fā)聲器，使各噪聲發(fā)出來的噪聲，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 結(jié)束語
以上分析了變壓器空載噪聲產(chǎn)生的原因，概述了降低變壓器空載噪聲的方法。變壓器的噪聲問題是一個非常復(fù)雜的問題，影響的因素也很多，這里也僅就一些經(jīng)常遇到的問題進行了分析與探討。加強這方面的理論研究非常重要，例如采用變壓器本體與散熱器分離的方法等，以滿足電網(wǎng)改造對低噪音變壓器的要求，生產(chǎn)出噪音更低和可靠性更高的產(chǎn)品。希望本文能對變壓器設(shè)計及工藝人員起到一定的借鑒作用。
