电子变压器和电抗器的噪声源及其特点

一、概述

电子变压器和电抗器的噪声有几个声源，每个声音生成模式的相对重要性与电气设备的设计和运行条件有关。当电子变压器或电抗器的噪声从声源传输到电子邮件或外壳表面时，噪声的振动也可以通过产品设计来改变。

二、声源

1.磁致伸缩

磁膨胀是一种尺寸变化现象。当电子变压器铁芯电工钢带内的磁通量发生变化时，迭片的尺寸也发生变化。当磁通密度达到典型值时，每米长度下的尺寸变化为10-7~10-3m。

这种长度变化率与磁通密度的极性无关，只与其振幅值和钢结晶轴的相对方向有关。因此，在正弦波磁通励磁下，长度变化的基波频率是励磁电压频率的两倍。特别是当磁密度值接近饱和时，这种效应显然是非线性的。非线性将在铁芯振动频谱中产生明显的谐波重量。

电子变压器铁芯发出的声音与振动速度有关，即与磁致伸缩的时间导数有关。导数的结果是突出信号的谐波（畸变）现象（与基波频率的两倍励磁频率相比）。频谱中会有一些等于励磁频率偶数倍的频率，基波（即两倍励磁频率的波形）很少是声波最重要的频率重量。

如果磁通量有直流偏磁，例如，在此之前，由于测量绕组电阻而残留剩磁，或者电流中含有直流分量，则磁致伸缩现象会出现明显的非线性，从而显著增加振动幅值。由于直流偏磁励磁，正负极性磁通密度峰值下的磁致伸缩峰值明显不同。

直流偏磁可能会影响实际测量。因此，在测量前，进行噪声试验的电子变压器应保持足够长的通电时间，直到涌流效应和剩磁完全消失，以保持声级稳定。如果有剩余的直流磁化，它可能会对声级产生几分钟的影响，在极端情况下或几个小时。

直流偏磁电流与空载电流之比是确定直流偏磁电流导致声功率预期增加的重要参数。

2.绕组中的电磁力

在电网频率下，由电子变压器或电抗器绕组中的负载电流建立的磁场发生了变化。绕组上产生的电磁力既有绕组轴向，也有绕组幅向。这些力的大小只与负载电流和位置的磁场强度有关，磁场强度也是负载电流的函数。因此，绕组中的电磁力与负载电流的二次方成正比，其频率是电源频率的两倍。振幅值与导线和绝缘材料的弹性特性有关。绝缘材料的弹性特性几乎是线性的，当绕组卷制紧密，紧固良好，在正常运行电流下的位移范围内。金属材料具有良好的线性特性，因此通常只产生较小的谐波振动。在振动频谱中，基波可能有第一个谐波。

绕组的偏移和振动速度与电磁力成正比，即与负载电流的二次方成正比。振动体发出的声功率与振动速度的二次方成正比。因此，声功率的变化与负载电流的四次方成正比。绕组中负载电流产生的声功率可能对电子变压器所有声功率值产生明显影响GB/T1094.10-2003中的6.3。

负载电流谐波引起的声频谱中的每个频率值分别是每个电频率和任何两个电频率之和的两倍。这些谐波电流下的声级对电子变压器或电抗器的声级有明显影响，如高压直流换流站或整流电子变压器运行时。

3.油箱磁屏蔽噪声

为了减少结构部件和油箱中负载电流泄漏磁场的涡流损失，大型电子变压器经常在电子变压器油箱和某些结构部件上使用导磁材料的磁屏蔽。在额定电流下，磁屏蔽中的磁通密度可能接近铁芯中的磁通密度，因此磁屏蔽产生磁伸缩引起的噪声。此外，磁屏蔽边缘的电磁吸引力也会引起磁屏蔽边缘的振动。

4.风扇噪声

风扇噪声的原因是由空气的涡旋流动引起的，因此频率范围较宽的压力波动。这种宽频带噪声具有一定频率周围宽峰值的特点。它是由风扇叶片在此频率下通过风扇或风扇电机支撑件或风扇屏蔽上的筋组成的结构件产生的。风扇噪声与风扇叶片的片状和旋转数有关。

5.油泵噪声

冷却装置的油流可能会引起振动，但油泵的振动通常不是声功率的重要组成部分，除非电子变压器是超低噪声的重要组成部分。