Trafolar çalışma esnasında birtakım sebepten ötürü gürültü oluştururlar. Düşük frekanslar, çekirdek gürültüsü, yük gürültüsü, fan ve pompa gürültüsü olmak üzere trafolardaki gürültü kaynaklarını sizler için inceledik.
Kaynaklar:
1| Düşük Frekanslar
Soğutma fanının veya pompa gürültüsünün aksine, bir trafonun yaydığı ses, güç frekansının sebep olduğu harmoniklerden kaynaklı tonal bir özelliktir. Genellikle trafodaki gürültünün temel kaynağının trafo çekirdeği olduğu kabul edilmektedir
Bu gürültünün, düşük frekanslı ve tonal yapısı diğer kaynaklardan gelen geniş bant ve yüksek frekanslı gürültüye kıyasla trafodan gelen uğultunun azalmasını zorlaştırır.
!!! Çünkü düşük frekanslı gürültü, daha az zayıflamayla daha uzağa yayılabilir. Ayrıca, tonal gürültü, arka planda yüksek gürültü seviyelerinde, geniş bant seviyelerinden bile daha keskin olarak algılanabilir. Düşük zayıflama ve keskin algılamanın bu kombinasyonu, tonal gürültüyü trafo etrafında temel bir sorun haline getirir.
Bu sorunu çözmek için, çoğu gürültü yönetmeliğinde, tonal ses için cezalar veya daha katı kurallar söz konusudur.
Trafo çekirdeği başlıca gürültü kaynağı olmasına rağmen, sargılarda elektromanyetik kuvvetlerden kaynaklanan yük gürültüsü, düşük ses seviyeli trafolarda çok olumsuz etkiye neden olabilir. Soğutma ekipmanlarının (fanlar ve pompalar) gürültüsü, tipik olarak ses spektrumunun çok düşük ve çok yüksek frekanslı seviyelerinde daha keskin olurken, çekirdek gürültüsü ise 100 ila 600 Hz frekans aralığında daha etkindir.
Ses üreten kaynaklar ayrıca aşağıdaki gibi karakterize edilebilir:
2| Çekirdek Gürültüsü
Bir demir şerit manyetize edildiğinde, boyutsal olarak çok küçük bir değişime uğrar (genellikle milyonda sadece bir düzeyde).
!!! Bu fenomene manyetostriksiyon denir.
Boyuttaki değişim manyetik akışın yönünden bağımsızdır;Bundan dolayı, hat frekansı iki katına çıkar. Manyetostriksiyon eğrisi doğrusal olmadığından, daha yüksek indüksiyon seviyelerinde (1.4 T'nin üstünde) ortaya çıkan çekirdek titreşimlerinde, eşik düzeyden daha yüksek harmonikler vardır.
Akı yoğunluğu, çekirdeğin malzemesi, çekirdek geometrisi ve uyarma voltajının dalga formu; trafo merkezindeki ses seviyesinin büyüklüğünü ve frekans bileşenlerini etkileyen faktörlerdir. Trafo yapısının yanı sıra çekirdeğin ve trafo tankının duvarlarındaki mekanik rezonans, trafo titreşimlerinin büyüklüğünde ve dolayısıyla üretilen akustik gürültü üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
3| Yük Gürültüsü
Yük gürültüsü, yük akımları tarafından üretilen kaçak manyetik alanlardan kaynaklanan elektromanyetik kuvvetler nedeniyle trafo tankının duvarlarında, manyetik kalkanlarda ve transformatör sargılarında meydana gelen titreşimlerden kaynaklanır ve Bu elektromanyetik kuvvetler yük akımlarının karesiyle orantılıdır.
!!! Yük gürültüsü çoğunlukla trafo sargılarının eksenel ve radyal titreşimleriyle üretilir.
Bununla birlikte az miktarda tasarlanan manyetik ekranlama, trafolarda önemli bir gürültü kaynağı olabilir. Tank duvarlarına demirlemiş lamine manyetik kalkanların sağlam bağlantılı tasarımı, gendel yük ses seviyelerindeki etkisini büyük ölçüde düşürebilir.
Yük gürültüsünün frekansı, genellikle güç frekansının iki katıdır. Lamine manyetik kalkanların uygun mekanik tasarımı, tank duvarlarındaki rezonansı önlemede yardımcı olabilir. Manyetik kalkanların tasarımı, doygunluğu önlemek için aşırı yüklerin etkilerini hesaba katmalıdır ve yoksa çalışma koşullarında daha yüksek ses seviyelerine neden olacaktır.
Yapılan çalışmalar, çok büyük bobinlerin dışındaki radyal titreşimlerin, sarım gürültüsüne önemli bir katkı sağlamadığını göstermiştir.
Sıkıştırılmış elektromanyetik kuvvetler eksenel titreşim üretir ve dolayısıyla zayıf sargılarda önemli bir ses kaynağı olabilir. Bazı durumlarda, sargı sıkıştırma sistemlerinin, doğal mekanik frekansı elektromanyetik kuvvetlerle rezonansa girme eğilimi göstermesine sebep olabilir ve böylece yük gürültüsü aşırı yükselebilir. Bu gibi durumlarda, bu etkiyi en aza indirgemek için sargı sisteminin sönümlenmesi gerekebilir. Özellikle doğru akım trafolarındaki yük akımında ve geriliminde harmoniklerin varlığı, harmonik frekansların iki katı titreşim üretebilir ve bu nedenle bir trafonun genel ses seviyesinde büyük bir artış meydana getirebilir.
Yıllar boyunca yük gürültüsünün toplam trafo gürültüsüne katkısı önemsenmemiştir.
Ancak, düşük indüksiyon seviyeleri ve düşük ses seviyesi özelliklerini sağlamak için geliştirilmiş çekirdek tasarımlarına sahip trafolarda, elektromanyetik orijinli yüke bağlı sargı gürültüsü, trafonun genel ses seviyesini önemli ölçüde azaltabilir.
Bu gibi birçok durumda sargı gürültüsünün ses gücü, çekirdek gürültüsünün sadece birkaç dB altındadır.
4| Fan ve Pompa Gürültüsü
Güç trafoları; çekirdek, bobinler ve diğer bazı mekanik yapısal bileşenlerdeki kayıplardan dolayı önemli ısı üretir. Bu ısı, radyatör veya soğutucu üzerinde üfleyen fanlar tarafından dışarı çıkarılır. Soğutma fanlarının ürettiği gürültü genellikle doğada geniş banttır.
!!! Soğutma fanları, genelde daha düşük oranlara sahip trafolar ile çekirdek indüksiyonunun daha düşük seviyelerinde çalışan tranfolar için toplam gürültüye daha fazla katkıda bulunurlar.
Toplam fan gürültüsünü etkileyen faktörler; tip hızı, bıçak tasarımı, fan sayısı ve radyotör düzeneğidir.
Referans: Jeewan Puri - Trafo Ses Seviyelerinin Sebepleri ve Etkileri kitabı