DQZHAN技術訊：變壓器噪聲產生的原因及降低噪聲的辦法
摘要：近幾年來，在住宅及公共場所已經越來越多地使用大型變壓器，這就對大型變壓器及中小型變壓器的噪聲提出了一定的要求。變壓器的噪聲問題越來越多地受到人們的關注。如何降低變壓器噪聲已成為變壓器制造業急需解決的問題。
1、變壓器噪聲產生的原因
變壓器所發出的可聽見的噪聲是由鐵心的磁致伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內的電磁力所引起的。變壓器噪聲共有三個聲源，一是鐵心，二是繞組，三是冷卻器，即空載、負載和冷卻系統引起的噪聲之和。鐵心產生噪聲的原因是構成鐵心的硅鋼片在交變磁場的作用下，會發生微小的變化即磁致伸縮，磁致伸縮使鐵心隨勵磁頻率的變化做周期性振動。繞組產生振動的原因是電流在繞組中產生電磁力，漏磁場也能使結構件產生振動。電磁力（和振動幅值）與電流的平方成正比，而發射的聲功率與振動幅值的平方成正比。因此，發射的聲功率與負載電流有很明顯的關系。
2、影響變壓器噪聲的因素
2.1變壓器本身產生的噪聲
（1）鐵心產生噪聲的原因主要是在交變磁場作用下，硅鋼片的尺寸會發生微小的變化。由于磁致伸縮的變化周期是電源頻率的半個周期，磁致伸縮引起的變壓器本體的振動，是以兩倍的電源頻率為基頻率的，所以硅鋼片的振動主要是由鐵磁材料的磁致伸縮特性引起的。
（2）磁致伸縮率大小與硅鋼片的材質有關。磁致伸縮率越大，則噪聲就越大。當磁場強度相同的情況下，材質好的硅鋼片磁致伸縮也小，因此噪聲也小。
（3）磁致伸縮率還與磁場強度有關，磁場越強，ε越大。
（4）磁致伸縮率還與硅鋼片表面是否涂漆及退火有關，因為涂層對硅鋼片有附著力，可防止硅鋼片變形。
（5）變壓器空載噪聲除與本身材質等有關外，還與接縫的情況有關。
（6）影響空載噪聲的其它因素
①鐵心結構的影響。
②空載噪聲的頻率是以兩倍電源頻率為其基頻的。
③為了防止鐵心共振，在設計低噪聲變壓器時，還要考慮鐵心的自振頻率。
2.2冷卻裝置產生的噪聲
冷卻裝置噪聲也是由于其振動而產生。冷卻裝置振動的根源在于冷卻風扇和變壓器油泵在運行時產生的振動；變壓器本體的振動通過絕緣油、管接頭及其裝配零件等，傳遞給冷卻裝置，使冷卻裝置的振動加劇，輻射的噪聲加大。
2.3噪聲的傳播路徑
變壓器通過空氣向四周輻射的噪聲是由兩部分組成，一部分是由鐵心繞組的振動通過結構件和絕緣油傳給油箱，由油箱振動而產生的本體噪聲；另一部分是由冷卻風扇和變壓器油泵振動而產生的冷卻裝置噪聲。
3 降低空載噪聲的辦法
3.1 減少振源噪聲方面
（1）采用磁致伸縮小的高導磁材料，如選30zhl20硅鋼片可比選用其它材質的硅鋼片噪聲降低噪聲4-5db（a）。
（2）降低鐵心磁密
（3）改善和縮小鐵心接縫，采用多級接縫。
（4）防止和減少硅鋼片在加工、生產過程中受到的機械撞擊，否則會使硅鋼片的磁致伸縮加大，從而增加鐵心的噪聲。
（5）在鐵心端面上涂環氧膠或聚酯膠，可增加鐵心表面張力約束，也可以起到減少磁致伸縮量，降低噪聲的作用。
3.2 在吸收聲能減振方面
（1）鐵心產生的噪聲有一部分是通過箱底和基礎傳出去的。如果在器身和油箱之間或在油箱和基礎之間加緩沖器，能使聲音通過緩沖器衰減。可在鐵心墊腳處和磁屏蔽與箱壁之間放置防振膠墊，使鐵心和磁屏蔽的振動傳到油箱時，由鋼性連接變為彈性連接，從而達到減少振動，防止共振，降低噪聲的目的。可以降低噪聲1-2db（a）。
（2）在油箱加強鐵內放隔聲材料，可以將油箱振動的能量吸收一部分，從而達到降低本體噪聲的目的，可以降低噪聲2-3db（a）。
（3）當油箱的自振頻率與變壓器本體噪聲基頻、諧波頻率相同或相接近時，就會發生共振，隔聲效果大大降低，在某些情況下甚至會成為噪聲放大器。改良設計，避免此類事情發生，可以降低噪聲1-2db（a）。
3.3 加隔音層降低噪聲方面
根據油箱結構，分為組合式與高效式兩種。組合式為：可根據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，采用這種隔音板可降低噪聲10-15db。也可采用高效隔音板，放在兩個加強鐵之間，通過薄彈簧鋼板固定。有效地屏蔽住變壓器本體發出的噪聲，可降低噪聲l0-5db（a）。
3.4 降低冷卻裝置噪聲方法
（1）選用低噪音冷卻風扇；
（2）降低自冷式散熱器的噪聲。
（3）降低變壓器本體噪聲設計
3.5 消聲法
采用消聲法降低噪聲。它的原理是首先把變壓器的噪聲信號轉變為電信號，然后放大激勵噪聲發聲器，使各噪聲發出來的噪聲，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。
4 結束語
以上分析了變壓器空載噪聲產生的原因，概述了降低變壓器空載噪聲的方法。變壓器的噪聲問題是一個非常復雜的問題，影響的因素也很多，這里也僅就一些經常遇到的問題進行了分析與探討。加強這方面的理論研究非常重要，例如采用變壓器本體與散熱器分離的方法等，以滿足電網改造對低噪音變壓器的要求，生產出噪音更低和可靠性更高的產品。希望本文能對變壓器設計及工藝人員起到一定的借鑒作用。
