Κάποτε στις αρχές του περασμένου αιώνα στις Ηνωμένες Πολιτείες ήταν δημοφιλής διαφήμιση με θέμα «σιωπηλός υπηρέτης». Το ερώτημα αφορούσε τον ηλεκτρισμό, ή μάλλον, την ικανότητά του να εκτελεί σιωπηλά διάφορες εργασίες. Η General Electric Company επιδίωξε με αυτόν τον τρόπο να επιστήσει την προσοχή των καταναλωτών στις οικιακές συσκευές. Αλλά αν αγγίξουμε την καθαρά φυσική διαδικασία του ηλεκτρισμού, αποδεικνύεται ότι δεν είναι τόσο «σιωπηλή». Ένα παράδειγμα είναι η γνωστή συσκευή μετασχηματιστή, η οποία είναι ικανή να εκπέμπει ένα αρκετά δυνατό βουητό. Γιατί λοιπόν βουίζει ο μετασχηματιστής;
Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής
Για να το καταλάβετε αυτό, δεν είναι κακό να θυμάστε το μάθημα της σχολικής φυσικής, το οποίο περιγράφει την αρχή του μετασχηματιστή. Ο μετασχηματιστής λειτουργεί με βάση το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Περιλαμβάνει πηνία τυλιγμένα με σύρμα διαφορετικής διαμέτρου και με διαφορετικό αριθμό στροφών. Αυτά τα πηνία αντιπροσωπεύουν τις πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή. Υπάρχει σύνδεση μεταξύ των περιελίξεων. Πραγματοποιείται με τη βοήθεια ενός είδους δακτυλίου από ειδικό σιδηρομαγνητικό χάλυβα. Ο δακτύλιος ονομάζεται πυρήνας και βρίσκεται μέσα στις περιελίξεις. Το ίδιο το σχέδιοο πυρήνας συναρμολογείται από λεπτές πλάκες.
Όταν εφαρμόζεται εναλλασσόμενο ρεύμα στο πρωτεύον τύλιγμα, δημιουργείται μαγνητικό πεδίο στον πυρήνα. Αυτό το πεδίο αλλάζει επίσης σύμφωνα με το νόμο της αλλαγής του ρεύματος που το δημιούργησε. Με τη σειρά του, το πεδίο προκαλεί ένα επαγωγικό EMF στη δευτερεύουσα περιέλιξη - ένα μετατρεπόμενο ηλεκτρικό ρεύμα.
Το υλικό του πυρήνα χωρίζεται σε πολλές μικροτομές. Σε κάθε τέτοιο τμήμα χωρίς την παρουσία τάσης εισόδου, υπάρχει το δικό του μαγνητικό πεδίο, συχνά κατευθυνόμενο το ένα απέναντι στο άλλο. Ωστόσο, υπό τάση, όλες οι ροές αρχίζουν να ορμούν προς μια κατεύθυνση, δημιουργώντας έναν ισχυρό μαγνήτη. Όλα αυτά συνοδεύονται από μια αλλαγή στις φυσικές διαστάσεις του ίδιου του πυρήνα. Τώρα μπορείτε να μαντέψετε γιατί ο μετασχηματιστής βουίζει.
φαινόμενο μαγνητοσυστολής
Δεδομένου ότι το πεδίο είναι μεταβλητό, οι πλάκες του πυρήνα αρχίζουν να συρρικνώνονται και να τεντώνονται στο χρόνο μαζί του. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μαγνητοσυστολή. Τέτοιες κινήσεις γίνονται με υψηλή συχνότητα 100 Hz, σε συχνότητα ρεύματος 50 Hz ακτινοβολεί μια δόνηση στο διάστημα, η οποία έχει ακουστικό εύρος και διακρίνεται από το ανθρώπινο αυτί. Εκτός από την τυπική συχνότητα, το εναλλασσόμενο ρεύμα περιέχει αρμονικές υψηλότερης συχνότητας. Υπάρχουν περισσότερα από αυτά, όσο περισσότερο φορτίζεται ο μετασχηματιστής, και αυτό, με τη σειρά του, είναι μια πιο έντονη και πιο ηχητική δόνηση. Γι' αυτό βουίζει ο μετασχηματιστής.
Άλλες αιτίες θορύβου μετασχηματιστή
Όμως δεν κρύβονται όλοι οι λόγοι για την "ομιλία" του μετασχηματιστή στη μαγνητοσυστολή. Γιατί βουίζει ένας φορτισμένος μετασχηματιστής; Εκπέμπει θόρυβο:
- Περιέλιξεις μετασχηματιστή. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μαγνητική ροή προσπαθεί να μετατοπίσει τις περιελίξεις σε σχέση με τον πυρήνα. Ο ήχος ενισχύεται σε περίπτωση κακής περιέλιξης, εάν οι στροφές δεν ταιριάζουν καλά μεταξύ τους.
- Πλάκες πυρήνα. Γιατί; Ο μετασχηματιστής βουίζει πολύ συχνά όταν δεν εφαρμόζουν καλά και έχουν κενά μεταξύ επίπεδων επιφανειών. Στη συνέχεια, εκτός από το στύψιμο, υπάρχει θόρυβος από το κουδούνισμα του μετάλλου.
- Ελάττωμα ή βλάβη στη μόνωση του χάλκινου σύρματος. Αυτό μπορεί να συμβεί στο πάχος της περιέλιξης όπου υπάρχουν υψηλές θερμοκρασίες. Σε αυτή την περίπτωση, ένας σπινθήρας μπορεί να πηδήξει μεταξύ των περιελίξεων, συνοδευόμενος από ένα κλικ. Όσο πιο ισχυρή είναι η εκφόρτιση, τόσο πιο χαρακτηριστικός και δυνατός είναι ο ήχος.
- Όλα χαλαρά εξαρτήματα στον μετασχηματιστή γιατί; Ο μετασχηματιστής βουίζει κατά τη λειτουργία καθώς κροταλίζει.
Για να αποφευχθεί αυτό το μειονέκτημα στους μετασχηματιστές, έχουν αναπτυχθεί μετασχηματιστές τύπου αθόρυβου. Το κύκλωμά τους είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε η συχνότητα ρεύματος να μετατρέπεται (αυξάνεται) σε ένα επίπεδο στο οποίο δεν γίνεται αντιληπτός κραδασμός στο εύρος ήχου. Αυτό είναι 10 kHz και άνω. Οι αθόρυβοι μετασχηματιστές είναι πολύ μικρότεροι σε μέγεθος και βάρος από τους συμβατικούς.
Συμπέρασμα
Για να μην αναρωτηθείτε γιατί ο μετασχηματιστής βουίζει, όλα τα ισχυρά μοντέλα πρέπει να προέρχονται από υψηλής ποιότητας, αξιόπιστους κατασκευαστές. Τα χαμηλής ισχύος δεν είναι τόσο απαιτητικά για την ακρίβεια της εκτέλεσης. Αν όμως είναι ακόμα διαθέσιμοο μετασχηματιστής κάνει θόρυβο κατά τη λειτουργία, μπορείτε να προσπαθήσετε να τον εξαλείψετε σφίγγοντας τις πλάκες με βίδες. Απλώς προσπαθήστε να μην το παρακάνετε και να μην αποκολλήσετε το μέταλλο του πυρήνα. Εάν δεν υπάρχουν μπουλόνια, χρησιμοποιήστε βερνίκι ή κόλλα, η οποία χύνεται στον πυρήνα. Το κουδούνισμα περιέλιξης μπορεί να εξαλειφθεί μόνο με το τύλιγμά τους.
