变压器及电感噪音与防治

变压器及电感噪音与防治張志明1第一页，共十五页，2022年，8月28日張志明2緒論我們經過變壓器站時，會聽到擾人的噪音；更深人靜，偶爾也會聽到一些電器產品，從變壓器或電感發出微弱的連續噪音．本文就變壓器噪音與防治作出探討．聲音簡介聲源振動體將周圍的空氣輪流壓縮、稀疏，使之向前運動，產生空氣的擾動，向外傳遞而成波，進入耳中，刺激聽覺而成聲音．能引起聽覺的聲波頻率範圍約從２０Ｈｚ到２０ｋＨｚ．第二页，共十五页，2022年，8月28日張志明3聲波的一些基本物理關係的複習1.)波速與容積係數的關係其中為波速率，為容積彈性係數，為壓縮區外的流體密度而容積彈性係數為壓縮前體積為體積變化量為壓力變化量2.)壓力振幅其中稱為壓力振幅可寫成第三页，共十五页，2022年，8月28日張志明43.)聲音強度一弦上一波之平均功率為為單位弦長質量為頻率為粒子振幅故其平均強度為附加一點：聲波、強度．．．等為可測的客觀量，但我們所聽到的，卻是意識中產生的主觀響度，通常辨別音響並不憑其強度，而是憑其相關參數，稱為音響程度（soundlevel），單位為分貝（ｄｂ）．為標準參考強度（），是人類聽度的較低限度．蔡女昔造胡笳聲，一彈一十有八拍．胡人落淚沾邊草，漢使斷腸對歸客．第四页，共十五页，2022年，8月28日張志明5當電源頻率流通線圈時，於鐵心內部會產生相同頻率的交變磁通，此交變磁通會令鐵心產生伸縮變量，稱為鐵心畸變量（magnetastroication)，此鐵心畸變量會產生頻率為電源頻率２倍的振幅能量，經由磁路或周邊媒介，幾乎毫無衰減地傳遞到變壓器外殼，在變壓器外殼產生音壓．變壓器的噪音變壓器的噪音以鐵心振動為主要因素，而鐵心振動可從材質和構造兩方面考量．（一）鐵心材質的影響最大音壓值的計算：其中Ｖ為音速，於標準大氣壓力下為34300cm/secｄ為周邊媒介的密度，於標準大氣壓力下為0.0012g/cucmｆ為電磁振動的基本頻率，約為電源頻率的二倍．Ａ為振動基本頻率的最大振幅，又其中為有效磁路長Ｌ為幾何長（請參閱附圖）如媒介為空氣，則音壓實效值約為：而在１kHz時，耳朵最低可聽到的純音壓值約為故此，變壓器噪音（ｄｂ）：第五页，共十五页，2022年，8月28日張志明6（二）鐵心構造的影響為了增加鐵心貯存能量的能力，我們時常故意於鐵心製造AirGap，又或無意之間鐵心摔壞受傷而產生AirGap，依磁路的歐姆定律知，空隙處磁阻遠大於無磁隙處；磁隙越大，洩漏磁場就越大，洩漏磁場造成磁通方向的扭曲，形成於磁隙處的磁通擁擠現象，故此，在磁隙處因電磁振動而產生的噪音遠大於無磁隙處．（某實驗實測，約高出10db．)第六页，共十五页，2022年，8月28日張志明7變壓器噪音的傳遞路徑鐵心振動繞組振動冷卻裝置及附屬品振動變壓器外殼防振橡膠墊變壓器外殼變壓器噪音遮蔽裝置散熱器振動固體傳播路徑－－鐵心磁路、夾具、鋼板、螺絲．．等等傳遞速率最快氣體傳播路徑－－空氣－－傳遞速率較慢一次振動噪音源二次振動噪音源變壓器噪音源於鐵心的電磁振動，經由心體和外殼連接的附件作為音橋，傳到外殼，引起外殼振動，並藉由裝配治具，或散熱器等傳遞到變壓器外部，形成噪音；這種外部噪音再和冷卻風扇，或其它附件的噪音合成，經由外界空氣媒體，傳送到人耳，讓人感到煩躁．第七页，共十五页，2022年，8月28日張志明8變壓器噪音防治對策綜觀以上所述，變壓器的連續噪音主要由以下數種原因所形成：１．）磁伸縮和磁畸變，以及磁性吸引力所產生的鐵心振動．２．）因電磁力而產生的繞線振動．３．）冷卻風扇所產生的振動要降低噪音，可用降低變壓器本體噪音源，和設置防音壁．．．等方法：降低噪音源的方法：－－－－－－１．）降低鐵心磁通密度２．）使用畸變量小的高磁通密度鐵心材質３．）鐵心束縛力均勻化，適當的夾緊壓力４．）改善鐵心接縫間隙，縮減及分散磁隙接縫５．）避免外界直接或間接接觸鐵心的磁漏６．）避免變壓器鐵心振動與基本頻率產生共振響應以上各種方法，各別均能降低數db的噪音，若要大幅降低噪音，必須在變壓器外殼加設防音壁或振動傳播性能甚小的遮音鋼板以達降低噪音效果．至於冷卻風扇的噪音，可減低風扇轉速，或以有效的風扇吸音材質解決．另外，如加防振墊．．．等等，均能或多或少降低噪音．無論如何，基於成本的考量，以上各種降低噪音的方法，只能算是妥協與取捨；至於完全無噪音的變壓器，或電感的出現，仍然有待大家的努力研究．第八页，共十五页，2022年，8月28日張志明9第九页，共十五页，2022年，8月28日張志明10第十页，共十五页，2022年，8月28日張志明11第十一页，共十五页，2022年，8月28日張志