Ontwerpers die energiefaciliteiten ontwikkelen, besteden veel aandacht aan het verminderen van de betekenis of het volledig elimineren van de ongunstige factoren die gepaard gaan met de werking van dergelijke apparaten. En toch kunnen sommige van de negatieve effecten niet volledig worden geëlimineerd. Een daarvan is het geluid en het gezoem van transformatoren.
Het werkingsprincipe van de transformator:
Een transformator is een technisch apparaat dat elektrische energie van een stationaire spoel overbrengt naar een andere spoel van hetzelfde type, die niet elektrisch met de eerste is verbonden. Energie wordt overgedragen via een magnetische flux die de wikkelingen verbindt en voortdurend van richting en grootte verandert ("Elementaire elektrotechniek voor radioamateurs", AD Batrakov, 1950).
Wanneer een wisselstroom door de primaire spoel vloeit, ontstaat er een magnetisch veld. Krachtige krachtlijnen van dit veld dringen niet alleen door in de eerste, maar ook in de tweede wikkeling van de transformator. De lijnen zijn stevig gesloten rond de geleiders, die magnetisch worden in plaats van elektrisch verbonden.
De mate van verbinding tussen de twee spoelen wordt bepaald door de afstand ertussen.
Wanneer de uiteinden van de secundaire spoel zijn aangesloten op een verbruiker van elektriciteit, ontstaat er een elektrische stroom in het circuit en ontvangt het apparaat in het circuit energie. Door het verschil in het aantal windingen van de primaire en secundaire spoelen kan aan de uitgang elke gewenste spanning worden verkregen. Dit wordt beschouwd als de belangrijkste nuttige eigenschap van elke transformator.
Waarom maakt de transformator geluid?
Krachtige stroomtransformatoren zijn een bron van schadelijk geluid dat vaak voelbaar is in industriële omgevingen. Het geluid dat lijkt op een brom wordt meestal veroorzaakt door sterke trillingen van de actieve elementen van het apparaat, die worden versterkt door resonantieverschijnselen.
Waarom treedt trillingen op? In de meeste gevallen is dit te wijten aan een fenomeen dat magnetostrictie wordt genoemd. Dit effect is een soort vervorming van het kristalrooster waaruit het magnetische materiaal bestaat. Magnetostrictie treedt op tijdens de magnetisatie van structurele elementen, waarbij de inductie toeneemt, waardoor de materiële kristallen verschuiven.
De kristallen gaan draaien, waardoor de lineaire afmetingen van het metaal met hoge periodiciteit veranderen. Het is dit fenomeen dat leidt tot trillingen en geluid.
Een andere reden voor het zoemen van de transformator is de manifestatie van magnetische krachten. Dit effect is vooral uitgesproken bij de verbindingen van de apparaatelementen. Individuele platen van de transformatorkern worden door deze dwarskrachten gebogen, waardoor een geluidsgolf ontstaat en het magnetostrictieve effect wordt vergroot. De transformator begint intens te zoemen.
Het geluidsniveau van transformatoren is direct afhankelijk van hun afmetingen en gewicht. De lengte van de staaf van het magnetische systeem, evenals de kwaliteit van het staal, kunnen de geluidssterkte beïnvloeden. Het binnendringen van het systeem in resonantie of schade aan de spoelwindingen kan het geluid van de werkende transformator aanzienlijk verhogen.
