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本內容由社保電子防雷器廠家轉發(fā)：在現(xiàn)代社會，電力變壓器是人們的日常生活中不可或缺的一類設備，但是此類設備在運轉時卻會帶來很大的噪聲。這些聲音是由變壓器不同部件的振動而產生的，且不可能被完全消除。為了降低這種噪聲，來自 ABB 公司研究中心的一個工程師團隊借助 COMSOL Multiphysics® 模擬了變壓器系統(tǒng)中的聲學、電磁，及力學行為。

什么原因導致變壓器發(fā)出嗡嗡的噪音？

輸電線進行交流電的傳輸依賴于變壓器升高或降低電壓的能力。較高的電壓可使輸電線在進行長距離傳輸時減少電能的損耗，同時在城鎮(zhèn)和建筑物附近以較低的電壓進行傳輸可以確保安全性。變壓器是電力供應的必要組件，但它們也帶來了不必要的噪聲。

電力變壓器的有源部件。

“變壓器的嗡嗡聲”是由設備中各類部件的振動引起的。影響因素包括：被線圈纏繞的金屬芯、油箱，及油箱內的變壓器油。交流電流經線圈產生了磁通量，進而使具有磁致伸縮效應的磁芯產生了機械應變。隨著磁通量方向的變化，磁芯也不斷迅速擴張和收縮。由此產生的振動經變壓器油傳送到了油箱及磁芯的附著點。同時交流電也會因線圈繞組中的洛倫茲力而產生負載噪音。

　　一方面，對變壓器的本體噪聲，可通過減小鐵心的振動和降低噪聲的發(fā)散能力來控制；也可通過減振及隔聲、吸聲等措施，使噪聲在傳播途徑中得以衰減。

　　另一方面，對冷卻系統(tǒng)的噪聲加以控制，使其噪聲接近或低于本體噪聲水平，也能有效降低變壓器噪聲。

　　（1）鐵心采取的技術措施

　?、?選用磁致伸縮ε小的優(yōu)質硅鋼片優(yōu)質硅鋼片提高了結晶方位的完整度，特殊涂層增加了其抗張力，從而降低了其磁致伸縮ε。在磁通密度為1.5T時，高晶粒取向硅鋼片的磁致伸縮ε只有一般硅鋼片的60%。因此，在相同磁密下，優(yōu)質硅鋼片的磁致伸縮ε較小，產生的振動也相應較小，噪聲可降低2~4dB(A)。

　　② 降低鐵心的磁通密度B 鐵心的額定工作磁密B通常取決于噪聲及空載損耗的要求值。試驗結果表明，額定磁密B在1.5~1.8T范圍內，磁密每降低0.1T，鐵心的噪聲可降低2~3dB(A)。磁密變化引起的噪聲變化量ΔLpa可由以下公式確定： ΔLpa=10lg[(B1/B2)8 (GFe2/GFe1)1 ]，dB(A) 式中B1、B2——分別為變化前后的工作磁密 （T） GFe2、GFe1——對應B1、B2的鐵心重量 （kg）應注意的是，磁密的降低不僅導致變壓器體積和重量的增加，使經濟指標變差，而且會使噪聲發(fā)射的表面積增大，從而導致變壓器的聲功率級增大。

　?、?采用全斜交錯接縫的鐵心結構在傳統(tǒng)的心柱和鐵軛交錯接縫結構中，磁力線在接縫處橫向穿越附近的硅鋼片，會產生渦流和磁飽和，導致噪聲和空載損耗增大。而采用全斜交錯接縫，保證了心柱和鐵軛搭接，減小了磁通畸變，保證了鐵心整體機械強度。實踐證明，當磁密為1.7T時，鐵心采用全斜交錯接縫噪聲能降低3~5dB(A)。

　?、?增大鐵軛面積以減少鐵軛中的磁通密度由于變壓器心柱產生的噪聲能通過線圈和圍屏得到有效的衰減，因此，本體噪聲大部分來源于鐵軛的振動。在變壓器設計時，應保證每級鐵軛與心柱的片寬比應與它們截面積之比完全相同。這樣才能避免磁通由心柱進入鐵軛時，由于產生垂直硅鋼片表面的漏磁通而引起的噪聲增大。噪聲消除變壓器

　?、?增加鐵心接縫有試驗表明，當變壓器鐵心由兩級接縫變?yōu)槿壗涌p時，其噪聲可降低3~6dB(A)。這是因為在兩級接縫中，對應的兩個接縫間隙只跨越一層疊片，而三級接縫則跨越兩層疊片，通過每層跨接疊片末端處的磁密降低，故而導致噪聲降低。

　?、?控制鐵心夾緊力有資料表明，當鐵心夾緊力在壓強為0.08~0.12Mpa時，變壓器噪聲最低。在鐵心制造過程中可通過力矩扳手合理控制夾緊力；同時也可在心柱級間放置絕緣棒，使心柱綁扎受力均勻，防止因鐵心受力不均勻而導致磁致伸縮ε增大。使用以上措施，能降低本體噪聲3~6dB(A)。

　?、?采用先進的加工工藝磁致伸縮ε對應力極為敏感。在相同磁密條件下，有較大應力的硅鋼片與應力較小的硅鋼片相比，ε隨應力的增加而急劇增大。因此，采用先進、合理的加工措施如：采用自動化的橫、豎剪切線，控制硅鋼片堆放高度，不疊上鐵軛，對油道和夾件絕緣等使用的紙板進行預壓密化處理等措施都可減少硅鋼片的應力增加，從而降低變壓器噪聲。

　?、?在鐵心墊腳與箱底之間放置減振橡膠如前所述，鐵心的磁致伸縮振動分別是通過墊腳和絕緣油這兩條途徑傳給油箱的。在鐵心墊腳與箱底之間放置減振橡膠，能使器身與油箱間的剛性接觸變?yōu)閺椥越佑|。從而，阻斷部分振動的傳遞，減小本體噪聲。

　?。?）油箱采取的技術措施

　　① 增加箱壁強度，減小箱壁振幅 為減小箱壁振幅，必須增加油箱整體的剛性。為此，可適當增加箱壁厚度或合理布置加強筋，控制筋間距。同時，輔以合理的焊接工藝，減小箱壁焊接變形，減少制造過程中的殘留應力。這樣，就能提高箱壁強度，減小箱壁振幅，降低噪聲。

　?、?增加油箱阻尼 可在油箱內壁設置橡膠板。對有磁屏蔽的變壓器，可將橡膠板放置在箱壁與磁屏蔽之間。在加強筋間焊接普通工業(yè)鋼板網，網上涂刷2-3mm厚的阻尼材料，這樣既不影響箱壁散熱，又減小了箱壁的振動，降低了噪聲。

　?、?在油箱底部與基礎間設置減振器 在油箱底部與基礎間設置減振器，避免箱底與基礎間的剛性連接，使振動通過減振器發(fā)生衰減，以達到降低噪聲的目的。通常采用的是橡膠減振器和彈簧膠減振器。

　　油箱結構，分為組合式與高效式兩種。組合式為：可油箱外部結構情況將隔音板做成若干件，鋼板內放吸音材料。吸音材料有：巖棉、玻璃纖維等。隔音壁能把變壓器本體發(fā)射部分噪聲反射回去；當噪聲穿過隔聲壁時，也能被吸收一些，起到降低噪聲作用。單件隔音板用螺栓分別固定油箱加強鐵上，采用這種隔音板可降低噪聲10-15db。也可采用高效隔音板，放兩個加強鐵之間，薄彈簧鋼板固定?？蛐胃郊又匚镎{整高效隔音板振動特性，使它振幅明顯低于加強鐵振幅，有效屏蔽住變壓器本體發(fā)出噪聲，可降低噪聲l0-5db(a)。

　　采用消聲法降低噪聲。即變壓器lm以內放置若干個噪聲發(fā)聲器，使它們發(fā)出噪聲與變壓器發(fā)出噪聲互相抵消。它原理是首先把變壓器噪聲信號轉變?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。

　?。?）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，應選用自冷片式散熱器替代風冷散熱器或強油循環(huán)風冷卻器，這從根本上杜絕了冷卻器的噪聲源，能有效降低噪聲8~15dB(A)。

　　（2）選用低噪聲的冷卻裝置在冷卻裝置的選用過程中，應選用低噪聲的冷卻裝置。用多臺流量適中的新型低噪聲風扇替代大流量高噪聲風扇具有以下優(yōu)點：第一，風扇布置均勻，能提供均勻冷卻；第二，一組風扇出現(xiàn)故障，其余風扇仍能正常運行，提高了冷卻系統(tǒng)的可靠性；第三，在總的冷卻風量不變的前提下，其電機功率僅為大流量風扇的70%~75%，噪聲降低了2~3dB(A)。

　　（3）采用減振裝置 變壓器本體的噪聲通過箱壁和油引起冷卻裝置的振動，采用以下措施能有效控制其振動。第一，在油箱與散熱器之間采用防振頭。防振頭可由耐腐蝕的防振橡膠或不銹鋼制作。試驗結果表明，防振頭通常能使自冷片式散熱器的振動噪聲降低5~8dB(A)。第二，對于側吹或底吹片式散熱器冷卻方式，為避免風扇加劇冷卻系統(tǒng)的振動，風扇支架不能直接固定在散熱器上，而應固定在箱壁上，并應設置減振橡膠墊。第三，冷卻系統(tǒng)和本體分別安裝的變壓器，風扇應固定在專用基礎上。