Energialaitoksia suunnittelevat suunnittelijat kiinnittävät erityistä huomiota tällaisten laitteiden toiminnan merkityksen vähentämiseen tai niiden haitallisten tekijöiden poistamiseen kokonaan. Joitakin kielteisiä vaikutuksia ei kuitenkaan voida täysin poistaa. Yksi niistä on muuntajien melu ja humina.
Muuntajan toimintaperiaate
Muuntaja on tekninen laite, joka siirtää sähköenergiaa paikallaan olevasta kelasta toiseen saman tyyppiseen kelaan, jota ei ole kytketty ensimmäiseen sähköisesti. Energiaa välitetään magneettivuon kautta, joka yhdistää käämit ja muuttaa jatkuvasti sen suuntaa ja suuruutta ("Alkuainesähkötekniikka radioamatööreille", AD Batrakov, 1950).
Kun vaihtovirta virtaa ensiökäämin läpi, se luo magneettikentän. Tämän kentän voimakkaat voimajohdot tunkeutuvat muuntajaan ensimmäiseen, mutta myös toiseen käämiin. Putket on suljettu tiukasti johtimien ympärille, jotka kytkeytyvät magneettisesti pikemminkin kuin sähköisesti.
Kahden kelan välinen liitäntäaste määräytyy niiden välisen etäisyyden perusteella.
Kun sekundäärikäämin päät on kytketty sähkön kuluttajaan, piirissä syntyy sähkövirta, ja piiriin kuuluva laite saa energiaa. Ensiö- ja toissijaisten kelojen kierrosten lukumäärän vuoksi lähtöön voidaan saada mikä tahansa tarvittava jännite. Tätä pidetään minkä tahansa muuntajan tärkeimpänä hyödyllisenä ominaisuutena.
Miksi muuntaja aiheuttaa melua
Suuritehoiset virtamuuntajat ovat yksi haitallisen melun lähde, joka voi usein tuntua teollisuusympäristöissä. Melu, joka muistuttaa huminaa, johtuu useimmiten laitteen aktiivisten osien voimakkaasta tärinästä, jota resonanssi-ilmiöt vahvistavat.
Miksi värähtely tapahtuu? Useimmissa tapauksissa se johtuu magnetostriktioksi kutsutusta ilmiöstä. Tämä vaikutus on eräänlainen magneettisen materiaalin muodostavan kideverkon muodonmuutos. Magnetostriktiota tapahtuu rakenneosien magnetoinnin aikana, jonka aikana induktio lisääntyy, mikä aiheuttaa materiaalikiteiden siirtymisen.
Kiteet alkavat pyöriä, minkä seurauksena metallin lineaariset mitat muuttuvat suurella jaksollisuudella. Juuri tämä ilmiö johtaa tärinään ja meluun.
Toinen syy muuntajan surinaan on magneettisten voimien ilmentyminen. Tämä vaikutus on erityisen voimakas laitteen elementtien liitoksissa. Muuntajan sydämen yksittäiset levyt taivuttavat nämä poikittaisvoimat, mikä tuottaa ääniaallon ja lisää magnetostriktiivistä vaikutusta. Muuntaja alkaa humista voimakkaasti.
Muuntajien melutaso riippuu suoraan niiden mitoista ja painosta. Magneettisen järjestelmän tangon pituus ja teräksen laatu voivat vaikuttaa äänen voimakkuuteen. Järjestelmän pääsy resonanssiin tai kelakierrosten vaurioituminen voi lisätä merkittävästi käyttömuuntajan kohinaa.
