למה רובוטריקים זמזום: הפיזיקה מאחורי הבאזז של 100/120 הרץ

עקרון הליבה: מגנטוהיצרה

ליבת שנאי בנויה מאלפי למינציות פלדה דקות. הפלדה נבחרת מכיוון שהיא נושאת שטף מגנטי ביעילות, אך יש לה תופעת לוואי: כאשר מתמגנטת, הפלדה משנה מעט את אורכה. זו מגנטוסטרציה . כאשר זרם ה-AC מתהפך לחיוב ולשלילי, הליבה נמתחת ונרגעת פעמיים בכל מחזור חשמלי. מכיוון שהחומר מגיב לגודל השטף, לא לכיוון שלו, תדר הרטט המכני כפול מהתדר החשמלי: רשת 50 הרץ מפיקה צליל של 100 הרץ, ורשת 60 הרץ מפיקה 120 הרץ.

כל למינציה זזה רק כמה מיקרומטרים, אבל לערימה יש מסה גדולה ושטח פנים גדול, כך שהתנועות הזעירות משתלבות לצליל נשמע. תחשוב על זה כמו מזלג מכוון: רטט קטן, שחוזר על עצמו בתדר הנכון, הופך לטון ברור.

שלושה מקורות לרעש שנאי

לא כל רעשי השנאים זהים. IEC 60076-10 מפרק את עוצמת הצליל הכוללת לשלושה תורמים:

1. רעשי הליבה (ללא עומס) - מגנטוהיצרה, בדרך כלל 70-80% מהכלל בשנאי כוח בינוניים וגדולים. הוא נוכח ברגע שהשנאי מופעל ומשתנה מעט עם עומס.
2. רעש מתפתל (עומס) - כוחות אלקטרומגנטיים בין מוליכים נושאי זרם ושטף דליפה. כוחות לורנץ אלה מתארכים בערך עם ריבוע זרם העומס, כך ששנאי בעומס של 50% מייצר כ-25% מתרומת רעשי הפיתול בעומס המלא שלו.
3. רעשי קירור - מאווררים ומשאבות בשימוש בקירור ONAF או OFAF. ביחידות מקוררות טבעית (ONAN) תרומה זו היא אפס; ביחידות בקירור מאולץ זה יכול לשלוט בצליל הכללי.

דוגמה ליישום: תכנון תחנות משנה עירוניות

שנאי רשת של 250 MVA יכול לפלוט בערך 75-80 dB(A) ללא עומס לפני הפעלת קירור מאולץ. אם הוא ממוקם ליד אזור מגורים, מגבלת התכנון המקומי עשויה להיות 55-65 dB(A) בגבול הנכס. המהנדס לא יכול פשוט לברוח על מתחם ולקוות; יש לעצב את תקציב הרעש.

הקלה מעשית מתחילה בליבה. הורדת צפיפות שיא השטף מ-1.7 T ל-1.6 T יכולה להפחית את הרעש ב-2-3 dB(A), בהתאם להנחיות התעשייה, אבל זה עולה שטח ליבה, סיבובים נוספים ועוד נחושת. פלדה בעלת אוריינטציית גרגר בדרגה גבוהה יותר, חיבורים מצומצמים במדרגות, ולחץ הידוק מבוקר בקפידה, מפחיתים גם הם את המגנטוסטריציה ואת תהודה למינציה. כאשר מיצו את ההפחתה המהותית, מארזים אקוסטיים יכולים לספק עוד 15-25 dB(A), אך הם מוסיפים מגבלות גישה, עלות ותחזוקה.

התפיסה המוטעית: "פשוט תנמיך את תדר המיתוג"

בספקי כוח מתג, מעצבים מניחים לעתים קרובות שרעש נשמע מגיע מתדר המיתוג עצמו. אם תדר המיתוג הוא מעל 20 קילו-הרץ, הם סבורים שהאספקה ​​צריכה להיות שקטה. זה פסול בשתי דרכים.

ראשית, השנאי או ליבת המשרן עדיין יכולים לזמזם ממגנטו, במיוחד אם הממיר פועל במצב פרץ או דילוג מחזור בעומס קל. המעטפת של אותם פולסים שדילגו יכולה ליפול היטב בתוך התחום הנשמע למרות שתדר הנשא גבוה.

שנית, קבלים קרמיים יכולים לשיר. תחת תנודות מתח מהירות, MLCCs מציגים את האפקט הפיאזואלקטרי ההפוך: השדה החשמלי גורם לקרמיקה להתגמש פיזית, והופך את הקבל לרמקול זעיר. החלפת ה-MLCC הפוגע בקבל סרטים, שימוש ב-MLCC מקבילים קטנים יותר, או ריכוך קצוות המיתוג הם תיקונים נפוצים.

עובדה מהנה: הצליל הוא אבחון

זמזום קבוע של 100/120 הרץ הוא נורמלי. צליל משתנה הוא נתונים. טכנאים מנוסים מקשיבים לעלייה פתאומית ברמת הרמה, צלילים מרעישים חדשים או פצפוצים לסירוגין. שינויים אלה יכולים לאותת על מהדקי ליבה רופפים, רוויון מתח יתר, פריקה חלקית או רפיון מתפתל. מבחני קבלה מהמפעל רושמים לכן קו בסיס אקוסטי; בלעדיו, אבחון מאוחר יותר הופך לניחוש.