- природа магнитострикции
- Сильно шумить силовий трансформатор, можливі причини
- Поява гулу після перемотування
- Як правильно зібрати Ш-подібний сердечник, щоб мінімізувати шум трансформатора
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Природа характерного звуку, видаваного трансформатором при роботі, пояснюється в шкільному курсі фізики (явище називається магнітострикцією). Але вплив цього фізичного процесу на пристрої, що працюють в побутових приладах мізерно мало, тому причини гудіння в більшості випадків вказують на нештатну роботу. Спробуємо розібратися, чому гуде трансформатор в люстрі, блоці живлення або в підсилювачі, і як усунути це явище. Почнемо з азів.
природа магнитострикции
Для пояснення цього явища коротко нагадаємо про принцип роботи електромагнітних приладів, перетворюють змінну напругу, тобто трансформаторів. Його спрощене зображення показано на малюнку 1.
Представлене на малюнку пристрій складається з первинної обмотки «А», вторинної - «В» і проходить через них сердечника - «С», виконаного з тонких набраних залізних пластин або іншого матеріалу з феррімагнітном властивостями.
Проходження змінної напруги через обмотку «А», призводить до утворення змінного магнітного поля «D» в осерді, що сприяє появі електричного струму в котушці «В». При цьому частота струму залишається незмінною, а величина напруги залежить від співвідношення кількості витків між котушками.
Тепер нагадаємо, що представляє собою магнітострикція. Це фізичний ефект приводить до зміни лінійних розмірів і об'єму тіла, через яке проходить магнітний потік. Найбільшим змінам піддаються сильномагнітних матеріали, саме з них, в більшості випадків, виготовляють сердечники трансформаторів. На малюнку 2 показана періодичність розтягування-стиснення сердечника протягом одного циклу зміни магнітного потоку.
Під впливом лінійних коливань в прилеглому повітрі створюються звукові хвилі відповідної частоти. Тобто, якщо протягом одного циклу сердечник розтягується-стискається двічі, то при стандартній частоті мережі змінного струму 50 Гц будуть формуватися звукові хвилі частотою 100 Гц. Це і є характерний гул, який виробляє трансформатор при роботі.
З огляду на вищесказане можна пояснити, чому імпульсний трансформатор нечутно при роботі. Частота вироблених звукових коливань цього пристрою знаходиться за кордоном сприйняття людського вуха.
Рівень шуму безпосередньо залежить від наступних факторів:
- габаритні розміри пристрою;
- величина навантаження;
- структура та фізичні характеристики матеріалу сердечника.
З огляду на перелічені фактори, можна констатувати, що для пристроїв, що працюють в побутових приладах, підвищений рівень шуму, скоріше, виняток, ніж правило. Це вказує на нештатну роботу трансформатора, отже, необхідно знайти і усунути несправність.
Сильно шумить силовий трансформатор, можливі причини
Якщо пристрій свистить або гуде, хоча раніше працювало нормально, то це може свідчити про розійшлися пластинах сердечника. В даному випадку потрібно ідеальний підгін заліза, щоб виключити зазори, крім цього забезпечити хорошу стяжку. Якщо трансформатор броньового типу, то зробити це можна за допомогою звичайного водопровідного хомута, затягнувши його по периметру сердечника, як показано на малюнку 3.
Коли пристрій не тільки шумить, а й значно нагрівається, то такі ознаки характерні при великому навантаженні по струму. Причина може критися як в самому трансформаторі (межвитковое замикання), так і в проблемах ланцюга, що живиться від нього пристрої (наприклад, витік в електролітичних конденсаторах).
Необхідно відразу попередити, що зробити діагностику на предмет межвиткового замикання, використовуючи тільки мультиметр, досить важко. Але, при поверхневому огляді виявити дефект, цілком можливо. КЗ між витками викликає місцевий нагрів. Наслідком цього може бути почорніння, патьоки, підпалини, здуття заливки, характерний запах згорілої ізоляції і т.д.
Якщо візуальний огляд не дав результатів, а в наявності з вимірювальних приладів тільки мультиметр, то перевірити працездатність пристрою можна двома способами:
- Виміряти опір первинної і вторинної обмотки, перевівши прилад в режим мегомметра. Після чого порівняти отримані значення з зазначеними в довіднику (якщо визначено тип пристрою). Розбіжність в показниках понад 50% свідчать про межвитковое замикання.
У тих випадках, коли встановити штатний опір обмотки не представляється можливим, обчислити його можна по перетину, типу дроти і кількості витків. Як правило, ці параметри вказані на трансформаторі.
Також можна провести діагностику, маючи в наявності аналогічне, свідомо робочий пристрій. У цьому випадку досить виміряти опір обмоток і порівняти їх, розбіжність не повинно перевищувати 20%.
- Понижуючий трансформатор іноді тестують, включенням в мережу, після чого перевіряють напругу на кабелі (підключеним до вторинної обмотці). Якщо після включення чується тріск або з'являється дим, пристрій необхідно відразу знеструмити, такі ознаки характерні при несправності первинної обмотки.
Проводячи вимірювання, слід проявляти обережність, щоб уникнути контакту з струмоведучими частинами. Покази приладу повинні відповідати очікуваним. Якщо напруга на вторинній обмотці менше необхідного на 20%, то це свідчить про межвитковое замикання.
Поява гулу після перемотування
Якщо трансформатор перемотано в домашніх умовах, то є велика ймовірність того, що при роботі він буде видавати характерний шум. Це може бути пов'язано з наступними причинами:
- неправильно зібраний або НЕ підігнаний муздрамтеатр. Найбільш часто така проблема виникає після розбирання-збирання Ш-образного сердечника. Як правильно зібрати такий муздрамтеатр щоб усунути проблему, розповімо трохи нижче;
- не закріплена котушка на осерді або нещільно намотані обмотки. Виправити ситуацію можна щільно зафіксувавши котушку, перемотавши обмотку або просочивши її парафіном (парафінова ванна). Останній варіант добре допомагає в тому випадку, коли гуде тороидальний трансформатор;
- невірно проведений розрахунок обмоток. Як правило, в цьому випадку навантажений трансформатор не тільки гуде, але і відчутно нагрівається. Для виправлення проблеми потрібно перевірка розрахунків і перемотування з урахуванням виправлених помилок.
Як правильно зібрати Ш-подібний сердечник, щоб мінімізувати шум трансформатора
Магнитопровод такого пристрою складається з двох типів пластин, вони показані на малюнку 5. Це Ш-подібна пластина «А» і торцева - «В».
Щоб знизити втрати на вихрові струми кожна з пластин ізолюється з одного боку. Для цієї мети їх покривають лаком або виробляють відпал до появи оксиду. Для зменшення магнітного зазору і, як наслідок, втрати на магнітний потік розсіювання, після перемотування пластини слід встановлювати по черзі з кожного боку. Як це робити продемонстровано на малюнку 6.
Зібравши приблизно половину сердечника, слід встановити дві Ш-пластини з одного боку (без торцевих пластин) НЕ задовго їх до кінця. Далі продовжуємо збірку, поки муздрамтеатр НЕ буде набраний на 2/3. У решти встановлюємо тільки Ш-пластини. У підсумку залишиться близько двох десятків торцевих вставок і кілька Ш-образних, які вже не пролазять в каркас.
Решта вставки встановлюємо між двох висунутих на середині (див. Малюнок 7) і обережно забиваємо їх дерев'яною киянкою, намагаючись не погнути.
На завершальному етапі складання вставляємо торцеві пластини.