分析变压器的振动噪声机理

正确分析变压器的振动噪声机理,是建立准确的噪声辐射模型以及釆取有效的噪声抑制措施的基础,因此受到国内外学者的广泛关注。变压器有很多振动能量源,最主要的振动源包括:1)磁致伸缩现象引发的变压器铁芯振动;2)电动力引发的变压器绕组振动;3)变压器冷却系统,例如风扇,油粟等。

变压器冷却系统引起的噪声主要集中在高频区域,传统的无源降噪方法对其降噪效果较好。变压器绕组振动相比于变压器铁芯振动,其产生的噪声并不特别明显。因为本文的有源降噪技术主要着力于变压器铁芯振动引起的噪声,即两倍工频的基频噪声分量以及其整数倍分量。此外通过实测和相关资料可知500Hz及其以上频率所占比例较小,因此将其忽略不计。

电力变压器有源降噪是三维自由声场空间的有源噪声控制,主要基于声场相干理论和惠更斯理论而实施。声场相干理论是有源降噪的基础,即传播方向相同、频率相同的两列声波叠加后会产生千涉现象,声波干涉后其总声压幅值可能会减少或增加,这由两列声波的声压幅值和相位决定。当初级声源和次级声源的幅值相等,相角相差180°时噪声完全抵消。声场相干理论是一维消声的理论基础惠更斯理论指出,初级声源产生的声场,在其波阵面上的每一个面元都可看作能产生子波的惠更斯源,此后任何时刻波阵面的位置和形状都可由这种子波包络面来确定。当所有的初级点声源，包含在某一封闭曲面内时,曲面外任意一点速度势,可看作是曲面上的惠更斯源在该点的速度势的总和,而对曲面内任一点的速度势不产生任何影响。

基于以上理论,若在曲面上连续布放足够多与惠更斯源等幅、反相的次级声源,根据声波对消干涉原理,就可使曲面外任意点的速度势为零(即Vc处的速度势为零),完全抵消初级声源的声场。但实现绝对的全局消声,要求在封闭曲面上连续布放无限多个具有三极子特性的次级声源,这在实际应用中是不可能的,而通常的办法则是在封闭曲面上布放有限多个离散声源,通过优化以获得较理想的降噪效果。