变压器及电感噪音与防治.ppt

張志明,1,變壓器/電感噪音與防治,張志明,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到,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,張志明,4,3.)聲音強度,一弦上一波之平均功率為,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（）,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,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,為音速，於標準大氣壓力下為34300cm/sec為周邊媒介的密度，於標準大氣壓力下為0.0012g/cucm為電磁振動的基本頻率，約為電源頻率的二倍為振動基本頻率的最大振幅，,又,其中為有效磁路長為幾何長（請參閱附圖）,如媒介為空氣，則音壓實效值約為：,而在kHz時，耳朵最低可聽到的純音壓值約為,故此，變壓器噪音（）：,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),張志明,7,變壓器噪音的傳遞路徑,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,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：,）磁伸縮和磁畸變，以及磁性吸引力所產生的鐵心振動）因電磁力而產生的繞線振動）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：,）降低鐵心磁通密度）使用畸變量小的高磁通密度鐵心材質）鐵心束縛力均勻化，適當的夾緊壓力）改善鐵心接縫間隙，縮減及分散磁隙接縫）避免外界直接或間接接觸鐵心的磁漏）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