Điều gì khiến biến áp ồn ào hơn trong điều kiện không tải?

Noah

Trường dữ liệu: Thiết kế & Bảo trì

Australia

Khi biến áp hoạt động trong điều kiện không tải, nó thường tạo ra tiếng ồn lớn hơn so với khi đầy tải. Nguyên nhân chính là do, khi không có tải trên cuộn dây thứ cấp, điện áp sơ cấp có xu hướng cao hơn một chút so với định mức. Ví dụ, trong khi điện áp định mức thường là 10 kV, điện áp không tải thực tế có thể đạt khoảng 10,5 kV.

Điện áp tăng lên này làm tăng mật độ từ thông (B) trong lõi. Theo công thức:

B = 45 × Et / S
(trong đó Et là điện áp thiết kế mỗi vòng, và S là diện tích mặt cắt ngang của lõi), với số vòng cố định, điện áp không tải cao hơn sẽ làm tăng Et, do đó tăng B vượt quá giá trị thiết kế bình thường.

Mật độ từ thông lõi cao hơn làm tăng sự co giãn từ và rung động do hysteresis từ, dẫn đến tiếng ồn lớn hơn khi hoạt động không tải. Đây là nguyên nhân chính gây ra tiếng ồn lớn hơn.

Hiệu ứng phụ là sự tăng cường dòng điện không tải. Mặc dù việc tăng dòng điện không tải bản thân nó không phải là nguyên nhân chính gây ra tiếng ồn lớn hơn, nhưng nó phản ánh các vấn đề cơ bản như chất lượng vật liệu lõi và độ chính xác sản xuất. Các tấm thép silic chất lượng cao có tổn thất cụ thể lõi thấp hơn, dẫn đến dòng điện không tải nhỏ hơn. Ngược lại, sử dụng nhiều vật liệu lõi hơn hoặc thép cấp thấp hơn (với tổn thất lõi cao hơn và mật độ từ thông bão hòa thấp hơn) làm tăng dòng điện không tải và cũng có thể góp phần—một cách phụ trợ—tăng mức độ tiếng ồn do dễ bão hòa.

Các yếu tố khác ảnh hưởng đến tổng cộng tiếng ồn của biến áp bao gồm các biện pháp giảm rung, độ chặt siết lõi, và liệu thiết kế lõi có gây ra cộng hưởng cơ học hay không. Tuy nhiên, những yếu tố này ảnh hưởng đến hiệu suất âm thanh chung của biến áp—không phải là sự khác biệt về tiếng ồn giữa không tải và đầy tải.

Lưu ý: Nếu biến áp phát ra âm thanh khắc nghiệt hoặc khó chịu bất thường trong điều kiện không tải, điều đó có thể cho thấy lõi đã bão hòa. Trong trường hợp này, hãy kiểm tra xem điện áp của hai cuộn dây thứ cấp 12 V có bằng nhau không. Nếu chúng mất cân đối, cuộn dây nên được tháo ra và quấn lại để đảm bảo số vòng quấn giống nhau.

Ngoài ra, khi đo dòng điện qua điện trở Rs, nếu dạng sóng cho thấy đỉnh vượt quá thay vì tăng hình cưa mượt mà, điều đó cho thấy cuộn dây 12 V cần thêm vài vòng quấn.

Nếu việc quấn lại biến áp là không khả thi, một lựa chọn thay thế là giảm nhẹ điện trở của R_L để nâng tần số dao động lên khoảng 5 kHz (lưu ý: có thể là lỗi đánh máy trong bản gốc—nên là kHz, không phải Hz). Điều chỉnh này có tác động tối thiểu đối với hầu hết các tải nhưng không phù hợp với các thiết bị nhạy cảm với tần số (ví dụ: một số đồng hồ analog).

Để đơn giản hóa mạch và giảm chi phí, thiết kế nguồn điện này không bao gồm bộ điều chỉnh điện áp; do đó, điện áp đầu ra giảm khi điện áp pin giảm.

Hiệu suất đo được của mẫu thử nghiệm:

Hiệu suất tối đa: 94%
Điện áp đầu ra: thấp hơn một chút so với mục tiêu 230 VAC, nhưng phù hợp tốt với tiêu chuẩn điện áp danh định của Trung Quốc là 220 VAC.

Để đạt được đầu ra 230 VAC thực sự từ nguồn 13 VDC, có thể: