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變壓器噪聲的控制方案

變壓器運行中的噪聲通常是指由變壓器的噪聲和冷卻裝置的噪聲組成的噪聲。因此,為了降低變壓器的噪聲,也應該從這兩個方面采取有效的技術措施。

壹方面,可以通過減少鐵芯振動,降低噪聲發散能力來控制變壓器本體噪聲;噪聲也可以通過減振、隔音、吸聲等措施在傳播路徑中衰減。

另壹方面,控制冷卻系統的噪聲,使其接近或低於機體的噪聲水平,也能有效降低變壓器噪聲。(1)鐵芯的技術措施

①選用磁致伸縮ε小的優質矽鋼片,提高了晶向的完整性,特殊塗層增加了其抗拉性,從而降低了其磁致伸縮ε。當磁通密度為1.5T時,高晶粒取向矽鋼片的磁致伸縮ε僅為普通矽鋼片的60%。因此,在相同的磁密度下,優質矽鋼片的磁致伸縮ε較小,振動也相應較小,噪聲可降低2~4dB(A)。

(2)降低鐵芯的磁通密度。b .鐵芯的額定工作磁密通常取決於噪聲和空載損耗的要求值。測試結果表明,額定磁密B在1.5 ~ 1.8t範圍內,若磁密降低0.1T,可使鐵芯噪聲降低2~3dB(A)。由磁密變化引起的噪聲變化量δ LPA可由下式確定:δLPA = 10lg[(b1/B2)8(gfe 2/gfe 1)1],在dB(A)式中,B1和B2——變化前後的工作磁密(T) GFe2和gfe 1——分別對應於b 1和需要註意的是,磁密的降低不僅會導致變壓器體積和重量的增加,還會使經濟指標變差。

(3)完全傾斜錯縫的鐵心結構在傳統的鐵心柱和磁軛的錯縫結構中,磁力線在接縫處穿過附近的矽鋼片,會產生渦流和磁飽和,導致噪聲和空載損耗增加。但采用全傾斜錯縫保證了芯柱與鐵軛的搭接,減少了磁通畸變,保證了鐵芯的整體機械強度。實踐證明,當磁密度為1.7T時,全傾斜錯縫噪聲可降低3~5dB(A)。

(4)增加鐵軛的面積以降低鐵軛中的磁通密度。因為變壓器心柱產生的噪音可以被線圈和外殼有效衰減,所以大部分機體噪音來自鐵軛的振動。在變壓器的設計中,應確保每個鐵軛的寬度與心柱的寬度之比與它們的截面積之比完全相同。只有這樣,才能避免磁通從芯軸進入鐵軛時,垂直於矽鋼片表面的漏磁引起的噪聲增加。

⑤增加鐵芯的接頭。實驗表明,當變壓器鐵芯由兩級接頭改為三級接頭時,其噪聲可降低3~6dB(A)。這是因為在兩級接頭中,對應的兩個接頭間隙只跨越壹個疊片,而第三級接頭跨越兩個疊片,每個疊片端部的磁密度降低,導致噪聲降低。

⑥控制鐵心夾緊力有數據表明,鐵心夾緊力在0.08~0.12Mpa的壓力下,變壓器的噪聲最低。在制芯過程中可以通過扭矩扳手合理控制夾緊力;同時,還可以在芯柱之間放置絕緣棒,使芯柱的約束力均勻,防止因磁芯受力不均勻而導致磁致伸縮ε增大。采用上述措施,車身噪聲可降低3~6dB(A)。

⑦磁致伸縮ε對應力極其敏感,采用先進的加工技術。在相同的磁場密度下,應力較大的矽鋼片與應力較小的矽鋼片相比,ε隨應力的增大而急劇增大。因此,采用先進合理的加工措施,如采用自動水平和垂直剪切線、控制矽鋼片疊放高度、不疊放鐵軛、油溝和線夾絕緣用紙板預壓密實等,可以減少矽鋼片應力增加,從而降低變壓器噪聲。

⑧在鐵芯墊和油箱底部之間放置減震橡膠。如上所述,鐵芯的磁致伸縮振動分別通過墊片和絕緣油傳遞到油箱。在鐵芯墊與油箱底部之間放置減震橡膠,可以將車身與油箱的剛性接觸變為彈性接觸。因此,阻斷了部分振動的傳遞,降低了車身噪音。

(2)油箱采取的技術措施

(1)增加罐壁強度,減小罐壁振幅。為了減小罐壁的振幅,必須增加整個罐的剛度。因此,可以適當增加箱壁的厚度或者合理布置加強筋來控制筋的間距。同時,通過合理的焊接工藝,減少了箱壁的焊接變形,降低了制造過程中的殘余應力。這樣可以提高箱壁的強度,降低箱壁的振幅,降低噪音。

(2)增加油箱阻尼可在油箱內壁設置橡膠板。對於帶磁屏蔽的變壓器,可以在箱壁和磁屏蔽之間放置橡膠板。在加強筋之間焊接普通工業鋼網,網上刷2-3mm厚的阻尼材料,既不會影響箱壁散熱,又能降低箱壁的振動和噪音。

(3)在油罐底部與基礎之間設置減震器,在油罐底部與基礎之間設置減震器,避免油罐底部與基礎剛性連接,使震動被減震器衰減,達到降低噪音的目的。通常使用橡膠減震器和彈簧橡膠減震器。(1)采用合理的冷卻方式在滿足設計要求的前提下,在低噪聲變壓器的設計中,應采用自冷散熱器,而不是風冷散熱器或強油循環空冷器,從根本上消除了冷卻器的噪聲源,可有效降低噪聲8~15dB(A)。

(2)選擇低噪音的散熱裝置在選擇散熱裝置的過程中,要選擇低噪音的散熱裝置。用多臺流量適中的新型低噪音風扇取代大流量高噪音風扇,有以下優點:壹是風扇排列均勻,可以提供均勻冷卻;其次,當壹組風扇出現故障時,其他風扇仍能正常運行,提高了冷卻系統的可靠性;再次,電機功率僅為大流量風機的70%~75%,在總冷卻風量不變的前提下,噪音降低2~3dB(A)。

(3)冷卻裝置的振動是由變壓器本體的噪聲通過箱壁和油引起的,采取以下措施可有效控制振動。首先,油箱和散熱器之間使用了防震頭。防振頭可由耐腐蝕防振橡膠或不銹鋼制成。測試結果表明,防振頭通常可使自冷散熱器的振動噪聲降低5~8dB(A)。其次,對於側吹或底吹散熱器冷卻方式,為了防止風扇加劇冷卻系統的振動,風扇支架不應直接固定在散熱器上,而應固定在箱壁上,並設置減振橡膠墊。第三,安裝在冷卻系統和主體中的變壓器和風扇應固定在特殊的基礎上。(1)設計空載噪聲低的變壓器時,盡量采用自冷式,可以消除風扇和油泵的噪聲疊加。容量難以滿足需求時,滿足大容量變壓器散熱,盡量選擇低噪音潛水泵和低速風機冷卻器。采用低速風機,自冷變壓器容量可提高33%,噪聲可達69db(a)。具體情況下,也可以使用雙速風扇。負荷較小時,啟動低速風機,噪音可相應降低;當負載較重時,啟動高速風機可使自冷變壓器的容量提高67%,但此時噪聲較高,達到75db(a)。

(2)當變壓器布置在室內時,應考慮到噪聲被嘈雜的墻壁反射時,噪聲可能會增大。該增量是變壓器表面積與變壓器室表面積之比的函數,並與墻壁和天花板的吸聲系數有關。用礦渣棉或類似材料塗覆墻面,可以增加吸聲系數,明顯降低噪聲。

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