油浸式非晶合金变压器噪声降低工艺措施

浅析油浸式非晶合金变压器噪声降低的工艺措施
摘要：与传统硅钢铁心相比，非晶合金配电变压器具有突出的低空载损耗特性。

但由于非晶合金材料的特殊性，其噪声控制难度较大一直以来都是制约非晶合金变压器广泛推广使用的主要因素。

本文介绍了非晶合金配电变降低噪声的工艺措施，并对这些措施的效果进行了分析和总结。

关键词：非晶合金变压器装配工艺降噪措施
一、引言
近几年，在国家的节能降耗政策的积极引导下，国家有关部委、国家电网公司，南方电网公司都大力提倡节能型产品，非晶合金带材料作为绿色节能型的高新技术材料，相比传统硅钢片变压器，更具有高效节能，环保的优势。

非晶合金变压器由于在节能降耗方面的优异性能，目前得到了广泛的认可。

但其铁心振动和噪声普遍比硅钢片铁心高的多，尤其是在轻过励磁时，其噪声增量也比传统大。

为了能进一步找出非晶降噪措施，我公司组成立专项小组，分别对不同容量的非晶产品进行了多次解剖，并对各项措施进行了验证，获得良好效果。

二、非晶合金变压器特点
非晶合金作为特殊软磁材料，单位损耗和励磁特性大大低于统硅钢片。

主要具有以下特点：
⑴非晶合金铁心带材对机械应力非常敏感，无论是张应力还是弯曲应力都会影响到其磁性能，因此在结构上不能像常规硅钢片变压
器一样采用压紧式的紧固方式，只能通过悬挂方式将其固定在其承重作用的线圈和夹件上，故其振动也就有了较大的自由度，使得噪声较难控制。

⑵非晶合金带材的磁致伸缩程度较硅钢片大10%左右，即其在励磁后铁心振幅较常规变压器大，振动和噪声水平也就随之提高。

⑶非晶合金退火后的脆性也是器身装配过程中需考虑的问题。

三、从设计磁密上的降噪分析
铁磁材料的磁致伸缩受磁密影响较大，磁通密度的合理选择关系到非晶合金变压器的噪声和成本，是设计中非常重要的一个环节。

非晶合金变压材料的饱和磁通密度在1.5t左右，而冷轧硅钢片则在2.0t左右，非晶合金变压器选取的工作磁通密度需低于冷轧硅钢片才能得到近似的磁致伸缩。

表一是选取了多个单框铁心在不同磁密下测试的噪声数据。

表1 单框铁心噪声曲线图（声压级）
通过表一可以看出，非晶合金变压器对磁密变化比较敏感，随着磁密增大，磁通将接近饱和，产生的噪声也发生明显变化。

磁通密度每降低0.1t，其噪声可以降低约3db。

过低地选取磁密会造成非晶合金铁心截面增加，铁心质量增大，成本提高的缺点。

选取工作磁密在1.27t左右可将噪声控制在理想范围内。

因此，单从降低磁密来降低噪声，对成本的控制不理想。

四、从制造工艺上降噪措施
非晶变压器产生的噪声，从结构特点看，声源主要有两方面：一
是铁心励磁时磁致伸缩及线圈的电磁声，二是铁心振动引起的结构振动辐射噪声，主要包括夹件及附件引起的框架结构振动辐射噪声。

因此在装配方面可以分为两大阶段处理：一是对铁心工艺整理，二是对器身及附件做减震效果。

1.铁心合缝处理
⑴（如图1所示）铁心合缝时用粘带粘贴紧固，不得出现对接情况，搭接后圆弧位置不得出现缝隙，减少接缝处磁阻。

非晶合金片的磁致伸缩程度比硅钢片高约10%，接缝处搭接后处于松散的状态，不能有效控制振动，此接缝处噪声比其他部位约高3db。

因此，必要采取适当的方式对接缝处用胶带绑扎，控制合金片振动。

绑紧时应合适，保证接缝处铁心受力不发生变化，尽量使接缝处磁通分布均匀，以便降低缝隙中的磁密。

图1 非晶合金铁心外观及搭接缝
⑵合缝完成后，清理合缝碎片，最外侧可放置4mm厚度的专用橡胶板；紧固位置采取点焊方式，紧固后再用高温胶涂抹合缝等位置，密封接缝处气隙以减少振动。

⑶在铁心框间插入环氧板或瓦楞纸板，减少铁心可能的位移。

环氧板或瓦楞纸板应修齐压紧，减少不必要摆动而产生的噪声。

上述对铁心处理后对成品进行测试结果显示噪声可降5db-6db，而空载损耗及空载电流变化不大。

这表明对铁心处理，操作上虽繁杂，但成本几乎不增加，可以很好抑制噪声。

2.器身及附件的减震处理
非晶合金铁心产生的噪声波向外传播时，往往通过两种途径传递。

一是通过夹件、线圈及机械相连附件作介质传播，并带动这些部件的振动共同产生的噪声向外辐射。

二是通过声波在绝缘液体中传递至油箱，油箱的振动产生向外辐射的噪声。

为此，器身装配时可采取如下措施：
⑴下夹件、侧夹件与铁心间接壤处加垫整张“u”型2mm或4mm 专用橡胶，以增加阻尼量，改变铁心振动传递的频率。

⑵线圈下垫块与下夹件间、上垫块压钉糟内、箱盖吊耳螺栓等各硬连接处分别垫上2mm神马橡胶，将原来刚性连接转为软性接触，有利于减少噪声的离散性。

⑶底脚板采用专用橡胶板制作，如果有可能，可以订做凸起的专用减震垫。

以使整个器身受到弹性支撑，减少噪声向油箱传递。

⑷由于非晶合金铁心材料特别脆且厚度薄，极易破碎。

故操作时务必要小心操作，器身的任何部位不得有铁心碎片，清理碎片可用压缩风机或磁铁吸净。

对所有的附件加以紧固，避免这些碎片及附件二次振动带来噪声增大。

⑸加大油箱尺寸或对箱体加厚，延长传播距离，使噪声得到一定程度衰减。

从测试结果分析，该措施噪声降低效果不明显，而且成本比较高。

表二是针对以上各种措施进行了噪声试验结果的汇总。

整体来说，某些工艺处理对产品降噪作用明显，但同时带来操作上工序的繁杂。

因此，可据实际情况选取措施，以达到良好的降噪效果。

五、结束语
综合采用本文中所述降噪措施，我公司后续生产的油浸式非晶合金配变噪声效果比较明显。

随着非晶合金变压器在配网中应用越来越广泛，今后会有更多的厂家对其进行研究分析。

但要更有效更经济的降低其噪声，还需更深入的研究噪声的频率成分以及噪声产生根源，综合考虑成本与经济性问题。

参考文献：
[1]杨书博，降低非晶合金变压器噪声的途径[j]，电气制造，2011（3）
[2]钟星鸣，非晶合金变压器铁芯振动的实验研究[j]，科学技术与工程，2009（09）
[3]虞兴邦，非晶合金铁心组合式变压器噪声的降低[j]，噪声与振动控制，2002（04）。