Перейти к содержанию

Почему гудит трансформатор?

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Гул — нормальное свойство трансформатора со стальным сердечником. Сталь при намагничивании немного меняет длину (магнитострикция), а поток в сердечнике за период сети дважды достигает пика — в одну и в другую сторону. Kuphaldt описывает это как основной источник шума силовых трансформаторов.

fгула=2fсети=2⋅50=100 Гцf_{\text{гула}} = 2 f_{\text{сети}} = 2 \cdot 50 = 100\ \text{Гц}

Это наш пересчёт для сети 50 Гц; Kuphaldt приводит 120 Гц для американской сети 60 Гц.

Когда гул громче обычного

ПричинаЧто происходитПризнак
Завышенное напряжение или мало витковпоток у предела насыщениягудит и греется без нагрузки
Сеть 50 Гц вместо 60 Гцпри том же напряжении поток большето же
Постоянный ток в обмоткепоток смещён к насыщению в одном полупериодегул растёт с нагрузкой однополупериодного выпрямителя
Большая нагрузкаобмотки отталкиваются и вибрируютгул растёт с током

Первые три строки — разные пути к одному насыщению сердечника. Kuphaldt подчёркивает, что запас по индукции уменьшает и шум, и нагрев, а в насыщении трансформатор становится «горячим и шумным».

Постоянная составляющая

По Диксону (TI SLUP126), напряжение на обмотке должно в среднем быть нулевым: малая постоянная составляющая медленно «уводит» поток к насыщению. В сетевом трансформаторе её частично гасит сопротивление первичной обмотки, но ток намагничивания становится несимметричным. Наш вывод: трансформатор, нагруженный на однополупериодный выпрямитель, гудит громче, чем тот же трансформатор с мостом.

Что проверить

Расчётную индукцию для своего сердечника покажет калькулятор трансформатора, устройство и потери — в статье «Трансформаторы». Сильный толчок тока в момент включения — другое явление, бросок тока намагничивания; он разобран в ответе о срабатывании предохранителя.

Похожие вопросы

Почему трансформатор стал гудеть громче после переделки?

Чаще всего потому, что выросла индукция в сердечнике: перемотанная первичная обмотка с меньшим числом витков даёт больший поток при том же напряжении. Kuphaldt прямо связывает шум с уровнем потока; проверить число витков на вольт для своего сердечника помогает калькулятор трансформатора.

Может ли гул быть от нагрузки?

Да. По Kuphaldt при большом токе вторичной обмотки обмотки отталкиваются друг от друга и вибрируют. Кроме того, однополупериодный выпрямитель берёт ток в одном направлении — постоянная составляющая во вторичной обмотке смещает поток к насыщению, и гул растёт.

Опасно ли, если трансформатор сильно гудит и греется на холостом ходу?

Это признак работы у насыщения: ток холостого хода и потери велики, обмотка и сердечник перегреваются. Наш вывод: такой трансформатор отключают и проверяют, на какое напряжение и частоту он рассчитан, нет ли постоянного тока в обмотках и короткозамкнутых витков.

Источники

  1. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. II — AC, 6th ed. (2021), гл. 9.8.3 и 9.8.5, CC BY — с. 285: шум трансформатора — в основном магнитострикция, сердечник расширяется и сжимается на удвоенной частоте сети, по циклу на каждый пик потока; плюс силы между обмотками под большой нагрузкой; низкая индукция уменьшает шум, работающие в насыщении феррорезонансные трансформаторы горячие и шумные; с. 277–279: насыщение — от повышенного напряжения, пониженной частоты и постоянного тока в обмотке, который смещает поток к пределу в одном полупериоде
  2. Dixon L. H. Magnetics Design Handbook, Section 4: Power Transformer Design (TI SLUP126) — Flux Walking: напряжение на любой обмотке должно в среднем быть нулевым, малая постоянная составляющая уводит поток к насыщению; в сетевом трансформаторе это сдерживает сопротивление первичной обмотки, но ток намагничивания становится несимметричным

Нашли ошибку?

Смотрите также