Giảm thiểu tiếng ồn trong máy biến áp sử dụng vật liệu từ vô định hình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN CÔNG HUẤN GIẢM THIỂU TIẾNG ỒN TRONG MÁY BIẾN ÁP SỬ DỤNG VẬT LIỆU TỪ VÔ ĐỊNH HÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN CÔNG HUẤN

GIẢM THIỂU TIẾNG ỒN TRONG MÁY BIẾN ÁP

SỬ DỤNG VẬT LIỆU TỪ VÔ ĐỊNH HÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỆN

Hà Nội – Năm 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN CÔNG HUẤN

GIẢM THIỂU TIẾNG ỒN TRONG MÁY BIẾN ÁP

SỬ DỤNG VẬT LIỆU TỪ VÔ ĐỊNH HÌNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN – THIẾT BỊ ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS LÊ VĂN DOANH

HÀ NỘI – 2015

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập tại lớp cao học Kỹ thuật điện – Thiết bị điện khóa 2013-2015, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, tôi đã được đào tạo và tích lũy nhiều kiến thức cho bản thân cũng như phục vụ công việc Đặc biệt là khoảng thời

gian thực hiện đề tài “Giảm thiểu tiếng ồn trong máy biến áp sử dụng vật liệu từ

vô định hình” Để có thể hoàn thành được luận văn này ngoài sự nỗ lực của bản

thân, tôi cũng đã nhận được nhiều sự góp ý và giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Thiết bị điện - điện tử, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Đặc biệt, tôi xin trân thành cảm ơn PGS.TS Lê Văn Doanh vì những định hướng và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Mặc dù có nhiều cố gắng tìm tòi, nghiên cứu, song do kiến thức hạn chế, chắc chắn luận văn tốt nghiệp của tôi còn nhiều thiếu sót, tôi rất mong nhận được

sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô giáo cũng như các bạn đồng nghiệp

Xin trân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính bản thân tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ luận văn của tác giả nào khác

Tôi xin chịu trách nhiệm về những nội dung cam đoan trên

Hà Nội, ngày 20 tháng 09 năm 2015

Tác giả

Nguyễn Công Huấn

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

LỜI CAM ĐOAN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 7

PHẦN MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1 11

TỔNG QUAN VỀ TIẾNG ỒN VÀ TIẾNG ỒN TRONG MÁY BIẾN ÁP 11

1.1 Tổng quan về tiếng ồn 11

1.1.1 Khái niệm tiếng ồn 11

1.1.2 Các tiêu chuẩn về tiếng ồn [3] 12

1.1.3 Các loại tiếng ồn 12

1.1.4 Tác hại của tiếng ồn [3] 14

1.1.5 Quan trắc và đánh giá tiếng ồn [3] 14

1.2 Tiếng ồn trong máy biến áp 17

1.2.1 Tổng quan về tiếng ồn trong máy biến áp 17

1.2.2 Nguyên nhân gây tiếng ồn trong máy biến áp[6] 19

1.2.3 Tiếng ồn trong máy biến áp[10] 20

1.2.4 Đo và định lượng tiếng ồn do máy biến áp công suất lớn sinh ra[11] 24

CHƯƠNG 2: TIẾNG ỒN TRONG MÁY BIẾN ÁP CÔNG SUẤT LỚN 29

2.1 Hiện tượng từ giảo [18] 30

2.1.1.Hệ số từ giảo 30

2.1.2.Cơ chế hiện tượng từ giảo 31

2.2 Thiết kế của lõi từ để giảm tiếng ồn [10] 33

2.3 Thiết kế các cuộn dây để giảm tiếng ồn trong máy biến áp [10] 37

2.4 Giảm tiếng ồn của quạt 42

2.4.1.Tiếng ồn gây ra bởi các hệ thống làm mát 42

2.4.2 Điều khiển quạt thông minh với việc điều chỉnh tốc độ quạt [8] 43

CHƯƠNG 3: TIẾNG ỒN TRONG MÁY BIẾN ÁP VẬT LIỆU TỪ VÔ ĐỊNH HÌNH 48

3.1 Tổng quan về máy biến áp vật liệu từ vô định hình 48

3.2 Tổng quan về vật liệu từ vô định hình 50

3.2.1.Các tính chất từ của vật liệu từ vô định hình 50

3.3 Nghiên cứu tiếng ồn trong máy biến áp lõi thép vô định hình 61

3.3.1 Lực từ Maxwell 62

3.3.2 Lực từ giảo 62

3.3.3 Lực Lorentz 64

3.4 Thực nghiệm đo dao động và tiếng ồn của máy biến áp lõi thép vô định hình 64

3.5 Các biện pháp giảm thiểu tiếng ồn trong máy biến áp lõi thép vô định hình 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

NCB Đường cong tiếng ồn tới hạn cân bằng

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Mức áp suất âm tương đương của một số nguồn ồn thường gặp.[3] 11

Bảng 1.2 Giới hạn tối đa cho phép về tiếng ồn môi trường (TCVN26:2010/BTNMT) 12

Bảng 1.3 Kết quả đo tiếng ồn trên bốn máy biến áp 28

Bảng 2.1 Mức ồn cho phép đối với biến áp 100 MVA làm mát ODWF[10] 29

Bảng 2.2 Mức ồn cho phép đối với máy biến áp 300 MVA làm mát ODWF[10] 29

Bảng 3.1.Tóm tắt các tính năng so sánh của lá tôn silic cán nguội tinh thể định hướng và lá thép vô định hình 49

Bảng 3.2 Tính năng so sánh của MBA 25 kVA, 15/0,4 kV vật liệu từ vô định hình và lá tôn silic cán nguội định hướng của Viện EPRI Hoa Kỳ 49

Bảng 3.3 Các đặc tính cơ bản của vật liệu từ 59

Bảng 3.4 Độ dãn dài của một số vật liệu từ 63

Bảng 3.5 Các tính chất của lá thép vô định hình 67

Bảng 3.6: Quan hệ công suất âm theo độ từ cảm của lõi 68

Bảng 3.7: Công suất kích từ theo từ cảm lõi 68

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mức độ âm thanh hằng ngày dB (A)[8] 11

Hình 1.2 Sơ đồ khối mạch đo mức âm 16

Hình 1.3 Hình ảnh máy biến áp 18

Hình 1.4 Khu vực cho phép đo tiếng ồn và vị trí của điểm đo 22

cho trạm biến áp 112 MVA 22

Hình 1.5 Buồng thí nghiệm đo tiếng ồn 25

Hình 1.6 Buồng kiểm tra độ ồn 25

Hình 1.7 Mức áp suất âm theo ba tần số (200, 650 và 2000 Hz) và khoảng cách từ nguồn âm đến máy đo 26

Hình 1.8 Đường cong mức áp suất âm theo tần số tiếng ồn 27

Hình 1.9 Bốn biến áp thử nghiệm 28

Hình 2.1 Cơ chế hiện tượng từ giảo do tương tác spin- quỹ đạo và sự phân bố của đám mây điện tử 31

Hình 2.2 Hình ảnh mô tả cơ chế hiệu ứng từ giảo……… ……31

Hình 2.3 Phương pháp ghép các lá thép biến áp thông dụng 34

Hình 2.4 Lực từ trong các khu vực xung quanh ghép nối của lá thép biến áp giữa các thành phần của các trụ và gông từ của lõi 34

Hình 2.5 Thắt chặt trụ của lõi từ với gông từ được tháo ra trong quá trình lắp ráp 35 Hình 2.6 Lõi từ được thắt chặt 36

Hình 2.7 Tiết diện gông thắt chặt của lõi từ 36

Hình 2.8 Mô phỏng CAD các bộ phận của máy biến áp 37

Hình 2.9 Ghép mạch từ và dây quấn máy biến áp 38

Hình 2.10 Làm các cuộn dây cho máy biến áp 112 MVA trên máy cuốn ngang 38

Hình 2.11 Biến dạng của cuộn dây do ngắn mạch 39

Hình 2.12 Phần tử cách điện tạo sức bền và chịu độ rung của dây dẫn trong cuộn dây 39

Hình 2.13 Từ trường tản trong không gian giữa các cuộn dây: 40

Hình 2.14 Mô hình ba chiều của cuộn dây của máy biến áp 40

Hình 2.15 Phân tích biến dạng bởi phương pháp MFE 41

Hình 2.16 Dây dẫn chuyển vị để làm cuộn dây 41

Hình 2.17 Quạt làm mát trên máy biến áp công suất lớn.[10] 42

Hình 2.18 Độ ồn theo đường kính của cánh quạt, số lượng cực và khả năng làm mát của quạt 43

Hình 2.19 Các bộ phận của quạt theo công nghệ EC 45

Hình 2.20 Mức ồn so sánh 8 quạt AC (khối bên trái) với 16 quạt EC(khối bên phải) 45

Hình 2.21 Sơ đồ nhìn từ trên một máy biến áp với hệ thống dây điện điều khiển tốc độ quạt theo quy trình công nghệ mới 46

Hình 2.22 Bộ ghép nối máy biến áp 40/50 MVA với điều khiển tốc độ quạt làm mát theo quy trình công nghệ mới ONAN / ONAF với điều khiển theo công nghệ EC sản xuất tại Đức trong năm 2009 47

Hình 3.1 Hình ảnh vật liệu vô định hình……… ……… …50

Hình 3.2.Mô hình dị hướng ngẫu nhiên 51

Hình 3.3.Dị hướng từ hiệu dụng <K> của vật liệu nanomet với định hướng ngẫu nhiên của hạt phụ thuộc kích thước hạt D 51

Hình 3.4 Lực kháng từ HC phụ thuộc vào kích thước hạt D của các vật liệu mềm 52 Hình 3.5: Sơ đồ mô tả các sản phẩm của vật liệu vô định hình 60

Hình 3.6: Máy biến áp 1 pha 50 kVA - 6 kV/210 V 60

Hình 3.7: Máy biến áp 3 pha: a) 3 trụ ; b) 5 trụ 61

Hình 3.8: Máy biến áp khô 3 pha 1000 kVA - 6 kV/210V 61

Hình 3.9 a: Cơ chế lực Maxwell tác động Hình 3.9 b: Cơ chế lực từ giảo tác động 63

Hình 3.10: Thí nghiệm xác định dao động và tiếng ồn của máy biến áp 64

Hình 3.11: Dao động cực đại của mẫu thử, hình a với tần số 1,63kHz, hình b ứng tần số 3,23kHz, hình c ứng với tần số 3,5kHz 65

Hình 3.12: Lực Maxwell tác động lên bề mặt lõi, lên khe hở không khí và lực Lorentz tác động lên dây quấn 65

Hình 3.13: Sơ đồ thử nghiệm dao động của lõi thép máy biến áp 66

PHẦN MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Máy biến áp điện lực là một phần tử quan trọng cấu thành lưới điện Nguyên

lý hoạt động của máy biến áp điện lực vẫn giữ nguyên không đổi kể từ khi máy biến

áp ba pha đầu tiên được chế tạo vào năm 1899 Tuy vậy tính năng của nó ngày càng được hoàn thiện và phát triển liên tục trong suốt hơn 100 năm qua Cho đến những năm trước 1980 người ta vẫn chỉ tập trung vào việc tìm cách nâng cao công suất và điện áp của máy biến áp, chỉ có trong vài thập kỷ gần đây việc phát triển máy biến

áp điện lực mới đi sâu vào các khía cạnh sinh thái

Đầu những năm 70 của thế kỷ XX, người ta mới bắt đầu có ý tưởng sử dụng vật liệu vô định hình để chế tạo lõi thép máy biến áp phân phối nhằm giảm tổn thất điện năng trong khâu truyền tải và phân phối điện năng, năm 1998 đã có khoảng gần hai triệu máy biến áp sử dụng lõi thép vô định hình vận hành trên lưới điện phân phối trên toàn thế giới Điều này cho thấy việc sử dụng máy biến áp lõi thép

vô định hình có tốc độ tăng nhanh, phù hợp với xu thế chung hướng đến sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả hơn Điện năng tổn hao trong lõi thép các máy biến áp chiếm vào khoảng 1,04 đến 2,04% điện năng truyền tải

Khi sử dụng vật liệu vô định hình để sản xuất máy biến áp ngày càng rộng rãi do đặc tính từ tốt hơn hẳn so với thép silic định hướng tinh thể cán nguội, tổn thất lõi giảm 60% - 70% so với lõi thép silic Bên cạnh đó, vật liệu từ vô định hình

có hệ số từ giảo bão hòa tương đối lớn 20μm/m cũng là nguyên nhân gây sự rung ồn trong lõi thép vô định hình lớn hơn lõi thép silic

Hiện nay, ở Việt Nam nhu cầu tiêu thụ điện năng rất lớn, nếu tiếp tục sử dụng loại máy biến áp có lõi truyền thống thì lượng điện năng tiêu hao lớn, gây lãng phí

và thiếu hiệu quả Máy biến áp vô định hình được đánh giá là phù hợp với môi trường và thực tế sử dụng tại Việt Nam Đặc biệt hiện nay các máy biến áp phân phối thường đặt trong khu dân cư gần các hộ tiêu thụ nên vấn đề tiếng ồn sinh ra bởi các máy biến áp và các biện pháp giảm tiếng ồn không ảnh hưởng đến môi trường

và hệ sinh thái đang được đặc biệt quan tâm

Nghiên cứu về tiếng ồn của máy biến áp vô định hình vẫn là bài toán cần phải được nghiên cứu, tìm các giải pháp thiết kế và công nghệ chế tạo

Với nhận thức trên, tôi đã chọn đề tài: “Giảm thiểu tiếng ồn trong máy biến

áp sử dụng vật liệu liệu từ vô định hình ” làm luận văn tốt nghiệp của mình

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu các máy biến áp công suất lớn và máy biến áp sử dụng vật liệu

từ vô định hình, các giải pháp giảm thiểu tiếng ồn

- Phạm vi nghiên cứu

Tìm hiểu tổng quan về tiếng ồn, tiếng ồn trong máy biến áp Tìm hiểu về tiếng ồn trong máy biến áp công suất lớn, tiếng ồn trong máy biến áp sử dụng vật liệu từ vô định hình và các giải pháp giảm thiểu tiếng ồn

3 CÁC LUẬN ĐIỂM CƠ BẢN VÀ ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN

Nội dung chính của bản luận văn gồm 3 chương:

- Chương 1: Tổng quan về tiếng ồn và tiếng ồn trong máy biến áp

- Chương 2: Tiếng ồn trong máy biến áp công suất lớn

- Chương 3: Tiếng ồn trong máy biến áp vật liệu từ vô định hình

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Dưới sự chỉ bảo của thầy giáo hướng dẫn, tổng hợp các tài liệu có liên quan đến đề tài Đúc kết kinh nghiệm của các công trình đã công bố các giải pháp giảm thiểu tiếng ồn và khuyến nghị các nhà sản xuất

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TIẾNG ỒN VÀ TIẾNG ỒN TRONG MÁY BIẾN ÁP 1.1 Tổng quan về tiếng ồn

1.1.1 Khái niệm tiếng ồn

Tiếng ồn là âm thanh khó chịu hoặc có hại cho con người Trên hình 1.1 biểu diễn mức tiếng ồn thường gặp trong cuộc sống

Hình 1.1 Mức độ âm thanh hằng ngày dB (A)[8]

Để đánh giá mức ồn người ta sử dụng Decibel là một đơn vị hàm loga, viết tắt

là dB Tai con người có thể nghe được mức ồn trong khoảng từ 0 đến 125 dB Dưới

40 dB thì nghe rất khó còn trên 105 dB thì tai sẽ bị đau đớn và trên 115 dB trong khoảng thời gian dài thì sẽ bị điếc vĩnh viễn Mức áp suất âm của một số nguồn ồn thường gặp được cho trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Mức áp suất âm tương đương của một số nguồn ồn thường gặp.[3]

1 Trong phòng hòa nhạc khi biểu diễn 80( 1000Hz)

2 Máy bay Boeing 707 cất cánh ở cách 1km 90(1000Hz)

3 Trong máy bay hành khách của máy bay cánh quạt

khi cất cánh

100(1000Hz)

4 Xe tải nặng(>10 tấn) chạy bằng dầu diesel ở cách 8m 90(1000Hz)

5 Trong xưởng đúc,dệt 100 - 105(1000Hz)

7 Quạt gió thải nhiệt,đo ở khoảng cách 2m 97 - 105 dBA

1.1.2 Các tiêu chuẩn về tiếng ồn [3]

Bảng 1.2 sau đây đưa ra tiếng ồn tối đa cho phép trong một số khu vực

Bảng 1.2 Giới hạn tối đa cho phép về tiếng ồn môi trường

Khu vực thông thường: gồm khu chung cư, các nhà ở riêng lẻ nằm cách biệt hoặc liền kề, khách sạn, nhà nghỉ, cơ quan hành chính

- Nguồn ồn sinh hoạt: bao gồm kinh doanh, công cộng…

Công thức xác định mức công suất ồn:

W= ρcS (v 2)σrad (1.1)

Trong đó:

W: Mức công suất âm (watt) S: Diện tích bề mặt rung

sự chảy của các chất lỏng hay sự phun chất cháy trong vòi phun

- Tiếng ồn điện từ: tiếng ồn phát sinh do dao động của các chi tiết trong thiết

bị cơ điện chịu ảnh hưởng của lực điện từ biến đổi

- Tiếng ồn thủy động (Fluid Noise): Tiếng ồn phát sinh trong các quá trình chuyển động của chất lỏng Thông thường tiếng ồn phát sinh do vật liệu rắn có hình bánh xe hoặc chân vịt của thuyền tác động vào chất lỏng Tốc độ dòng chảy quyết định đến công suất âm, nếu tăng gấp đôi tốc độ dòng chảy, W tăng 18 – 24 dB Để giảm tốc độ dòng chảy, cần dùng thiết bị khuếch tán (diffusers) hoặc tấm ngăn cản hạn chế dòng chảy

Sau đây đưa ra một số thiết bị gây ồn trong công nghiệp[3] :

- Tiếng ồn máy hàn xì (Gas Jets): Mức công suất ồn cách 1m của thiết bị xả hơi có thể đạt đến 105dB

- Quạt thông gió và quạt hút (Ventilator and Exhaust Fans): Biên độ mức công suất âm rất rộng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố

- Thiết bị nén (Compressors): Hầu hết các máy nén đều có công suất ồn lớn Độ ồn mỗi lần nén (đóng, đập) có thể lên đến 105 dBA

- Mô tơ điện (Electric Motors): Bộ phận phát sinh nguồn ồn chủ yếu từ cánh quạt, tùy theo công suất máy sẽ phát sinh độ ồn khác nhau Độ ồn mô tơ điện

- Thiết bị khí nén (Pneumatic Tools): Bao gồm, máy khoan, súng bắn hơi, búa hơi, máy phá bê tông… Cơ chế phát sinh ồn: sự tác động giữa máy và bề mặt (bao gồm cả việc truyền rung), việc xả khí nén, cấu trúc bên trong thiết bị Độ ồn của thiết bị khí nén cầm tay có thể đạt đến 110dB

1.1.4 Tác hại của tiếng ồn [3]

Theo Viện Bảo vệ môi trường Mỹ EPA, năm 1991 có khoảng 9 triệu công dân

Mỹ bị phơi nhiễm thường xuyên với mức ồn trung bình 85 dB(A) trở lên và tăng lên 30 triệu người vào 1990 Con số ngày ở Đức là 12 – 15% dân số, tương đương

4 – 5 triệu người Tiếng ồn tác động lên con người ở 3 phương diện:

- Tác động về mặt cơ học

- Tác động về mặt sinh học

- Tác động lên các hoạt động xã hội

Tiếng ồn có tác động xấu đối với con người, thể hiện:

- Quấy rầy giấc ngủ

- Tác dụng đối với thính giác

Liệt kê một số khoảng giá trị mức ồn có ảnh hưởng tới thính giác :

+ Mức phơi nhiễm tiếng ồn của công nhân từ 85 – 90 dB (f ~3.000Hz) trong một thời gian dài (30 – 40 năm) là có thể gây mất thính giác Khuyến cáo, mức tiếp xúc tối đa của công nhân nơi làm việc là 85dB trong 8h/ngày

+ Giảm 3 – 5 dB, thời gian phơi nhiễm cho phép có thể tăng gấp đôi

+ Mức ồn xung(impulses noise) mà tai người có thể chịu đựng được là 140dB, tại mức này con người có thể chịu đựng được 100 lần/ngày, tại mức 130dB là1.000 lần/ngày, 120dB là 10.000 lần/ngày

- Tác dụng đối với việc tiếp nhận thông tin

- Tác dụng đối với thể lực, đối với tâm thần và hiệu quả làm việc của con người

1.1.5 Quan trắc và đánh giá tiếng ồn [3]

+) Các mục tiêu cơ bản trong quan trắc tiếng ồn

- Xác định mức độ ồn ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng theo các tiêu

chuẩn cho phép hiện hành

- Xác định ảnh hưởng của các nguồn gây tiếng ồn riêng biệt hay nhóm các nguồn gây tiếng ồn

- Cung cấp thông tin giúp cho việc lập kế hoạch kiểm soát tiếng ồn

- Đánh giá diễn biến ô nhiễm ồn theo thời gian và không gian

- Cảnh báo về ô nhiễm tiếng ồn

- Đáp ứng các yêu cầu của công tác quản lý môi trường của Trung ương và địa phương

+) Thông số quan trắc

- LAeq mức âm tương đương

- LAmax mức âm tương đương cực đại

- LAN,T mức phần trăm

- Phân tích tiếng ồn ở các dải tần số theo khoảng tám (octave)(tại các khu công nghiệp)

- Lưu lượng dòng xe (đối với tiếng ồn giao thông)

+) Thời gian và tần suất quan trắc

- Tần suất quan trắc tiếng ồn, tối thiểu phải là 04 lần/năm

- Thời gian quan trắc:

+ Đối với tiếng ồn tại các khu vực quy định và tiếng ồn giao thông: đo liên tục 12, 18 hoặc 24 giờ tuỳ theo yêu cầu

+ Đối với tiếng ồn tại các cơ sở sản xuất, phải tiến hành đo trong giờ làm việc

+) Thiết bị quan trắc

Yêu cầu chung của thiết bị quan trắc:

- Theo TCVN 5964:1995

- Có kèm theo bộ phân tích tần số

- Được chuẩn theo bộ phát âm chuẩn ở mức âm 94 và 104 dBA trước mỗi đợt quan trắc và định kỳ được kiểm chuẩn tại các cơ quan có chức năng kiểm chuẩn thiết bị

+) Phương pháp quan trắc

(TCVN 5964:1995 và TCVN 5965:1995) Các phép đo âm thanh chính:

- Đo phân tích mức âm thanh theo tần số

- Đo mức âm tổng cộng về năng lượng theo các thang hiệu chỉnh gần đúng

về cảm giác âm thanh của cơ quan thính giác người

- Đo tích lũy theo từng khoảng thời gian để xác định trị số trung bình năng lượng âm thanh, hay còn gọi là mức âm tương đương

- Ghi lại mức áp suất âm ( trên băng giấy) hoặc ghi lại âm thanh trên băng, đĩa

và hiển thị âm thanh

- Đo thời gian âm vang của phòng và chất lượng cách âm của các kết cấu

- Đo các tính năng âm học của vật liệu …

Các phép đo âm thanh đều sử dụng một máy đo mức âm có cơ sơ đồ giới thiệu trên hình 1.2 dưới đây

Hình 1.2 Sơ đồ khối mạch đo mức âm

Các phép đo ngoài trời:

Giảm phản xạ âm đến tối thiểu, cách cấu trúc phản xạ âm ít nhất 3,5 mét không kể mặt đất Khi không có quy định khác thì độ cao tiến hành đo là 1,2-1,5 mét so với mặt đất

- Các phép đo ngoài trời gần các nhà cao tầng:

+ Cách tòa nhà khoảng 1-2m và cách mặt đất từ 1,2-1,5m

- Các phép đo tiếng ồn giao thông:

+ Độ cao tiến hành đo là 1,2-1,5 mét so với mặt đất [QCVN], cách trục đường ít nhất 7,5m

+ Phải giảm phản xạ âm đến tối thiểu

+ Phải tránh các nguồn tiếng ồn gây nhiễu ảnh hưởng tới phép đo

- Các phép đo trong nhà:

+ Các phép đo này thực hiện bên trong hàng rào, mà ở đó tiếng ồn được quan tâm Nếu không có chỉ định khác, các vị trí đo cách các tường hoặc bề mặt phản xạ khác ít nhất1 mét, cách mặt sàn từ 1,2-1,5 mét và cách các cửa sổ khoảng 1,5 mét, cách nguồn gây ồn khoảng 7,5 mét Phòng kinh doanh karaoke thì đo tại cửa sổ, cửa phòng

+ Khi đo tiếng ồn tại nơi làm việc do các máy công nghiệp gây ra phải đo tiếng ồn theo tần số ở dải 1:1 ôcta (theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 3985:1999)

- Đo tiếng ồn ổn định và không ổn định:

+ Tiếng ồn ổn định có độ biến âm không quá 5dB, thường sử dụng phép đo chậm

+ Tiếng ồn không ổn định, thường sử dụng phép đo nhanh

1.2 Tiếng ồn trong máy biến áp

1.2.1 Tổng quan về tiếng ồn trong máy biến áp

Trong mạng điện máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải

và phân phối điện năng Máy biến áp khi vận hành phát ra một tiếng ồn, độ lớn của tiếng ồn tăng lên cùng với sự gia tăng trong công suất của nó Trên thực tế, bên trong các máy biến áp không có phần quay như trong động cơ và máy phát điện, nhưng chúng vẫn sản sinh ra âm thanh vì hiệu ứng từ giảo xảy ra bên trong các máy biến áp Hiệu ứng từ giảo là một trong những tính chất quan trọng của vật liệu sắt

từ Do tính chất này, bất cứ vật liệu sắt từ được đặt trong từ trường biến thiên làm thay đổi tính chất của nó

Nguyên nhân, đo đạc và các biện pháp giảm tiếng ồn của máy biến áp đang được đặc biệt quan tâm.Vì ngày nay các máy biến áp phân phối thường đặt ở các khu dân

cư, các tòa nhà cao tầng…gần các hộ tiêu thụ vấn đề ô nhiễm tiếng ồn môi trường cần chú trọng

Hình 1.3 Hình ảnh máy biến áp

1.2.2 Nguyên nhân gây tiếng ồn trong máy biến áp[6]

Sơ đồ sau đây cho thấy nguyên nhân gây tiếng ồn trong máy biến áp

Trường điện từ xoay chiều

trong bình chứa máy biến áp

Rung động khung máy biến

sinh ra

1.2.3 Tiếng ồn trong máy biến áp[10]

Tiếng ồn của máy biến áp điện tạo ra được xác định bởi tiêu chuẩn

IEC60.076-10 (2001)và được xác định bởi ba thông số cơ bản :

+ Mức áp suất âm thanh (Lp)

+ Mức công suất âm thanh (LW)

+ p: là áp suất âm thanh Pa

+ p0: là áp suất âm thanh chuẩn p0 = 20 10-6 Pa

Mức công suất âm thanh Lw được tính theo:

w

0

w

10 lgw

  dB (1.3) Trong đó:

+ W: là công suất âm thanh W

+ W0: là công suất âm thanh chuẩn W0 = 10-12 W

Mức cường độ âm thanh LI được tính theo:

0

10 lg

I

I L

I

 

  dB (1.4) Trong đó:

+ I: là cường độ âm thanh W / m2

+ I0: giá trị của cường độ âm thanh chuẩn I0 = 10-12 W / m2

Mức âm thanh A (LPA, LWA, LIA) còn phụ thuộc vào tần số tiếng ồn Tai người nhạy cảm nhất với các tần số khoảng 1000 Hz, và ít nhạy cảm với tần số thấp hơn hoặc cao hơn Đối với một tần số cụ thể của các mức âm thanh chuẩn A:

L L  L (1.5) Trong đó:

+ Lpf : là giá trị tuyến tính không điều chỉnh được mức âm thanh và

+ ΔLf: được điều chỉnh phải được thực hiện trên cơ sở các giá trị thực nghiệm mỗi khoảng cách giữa các tần số có tần số gấp đôi

Tổng mức tiếng ồn trong trường hợp nhiều nguồn âm thanh(LWA1, LWA2, LWA3, ) có thể được tính theo công thức sau:

w 1 0,1

A

L   (1.6) Đối với n nguồn tiếng ồn tổng mức độ tiếng ồn bằng

LWA LW 0A  10 lgn (1.7)

Các phép đo tiếng ồn máy biến áp được thực hiện theo tiêu chuẩn IEC 60.076-10 (2001), trong đó mô tả quy trình đo đạc tiếng ồn rất chi tiết Phép đo được thực hiện trong các phép thử ngắn mạch với dòng điện định mức ở khoảng cách 300 mm,

1000 mm hoặc 2000 mm từ đường đồng mức – phát ra mức độ bức xạ chính của cáp và dây liên lạc của biến áp Trong thời gian thử nghiệm, chủ yếu là áp suất âm thanh LPA và cường độ âm thanh LIA được đo đạc Mức bức xạ bề mặt bao quanh thùng máy biến áp và đi qua hình chiếu thẳng đứng của các đường xung quanh biến

áp ở khoảng cách xác định Đối với máy biến áp với làm mát tự nhiên các điểm đo

ở khoảng cách 300 mm từ mặt phẳng chính của bức xạ Đối với máy biến áp khô, vì

lý do an toàn, khoảng cách nên là 1000 mm

Hình 1.4 Khu vực cho phép đo tiếng ồn và vị trí của điểm đo

cho trạm biến áp 112 MVA

Đối với máy biến áp làm mát bằng dầu điểm đo là ở khoảng cách 2000 mm từ mặt phẳng chính của bức xạ Điểm đo được khoảng cách đều nhau dọc các cạnh của máy biến áp (với bước lên 1000 mm)với điều kiện là phải có tối thiểu 6 điểm đo, không phụ thuộc vào kích thước của máy biến áp Đối với máy biến áp với chiều cao của vỏ máy biến áp dưới 2500 mm điểm đo là ở đỉnh cao chính giữa Đối với máy biến áp có các vị trí đo chiều cao hơn tại hai chiều cao (một ở 1/3 và khác ở 2/3 tổng số chiều cao)

Độ ồn của lõi từ được tính toán theo công thức thực nghiệm sau đây:

wA( or ) lgG Fe K B k

L c e  k   (1.8) Trong đó :

+ GFe : là khối lượng của lõi từ

+ B: là cảm ứng từ bên trong lõi

Mức ồn của cuộn dây cho tải nhất định có thể được tính toán theo công thức thực nghiệm:

1 2

wA(w ) lgS r 40lg

L indings  k k   (1.9) Trong đó:

+ Sr : là công suất danh định của máy biến áp

+ k1 và k2 : là hệ số thực nghiệm

+ α : đặc trưng cho tải tương đối (cuộn dây tải / cuộn dây danh nghĩa)

Tiếng ồn khí động học của quạt làm mát góp phần đáng kể vào tổng mức tiếng

ồn của máy biến áp Mức ồn của quạt phụ thuộc vào: tốc độ của cánh quạt quay, kích thước cánh, cấu trúc và số lượng quạt, cách lắp đặt các quạt trong bộ phận làm mát Phổ tần tiếng ồn của quạt rộng hơn đáng kể so với phổ tần số của lõi từ Tần số của sóng hài đầu tiên được tính theo công thức:

1 nN b

f  (1.10)

Trong đó:

+ n: là số vòng quay mỗi giây

+ Nb: là số cánh quạt

Mức ồn của máy biến áp do tiếng ồn của quạt có thể được tính theo công thức:

wA(fan) Lw ,A o 10lgn

L   (1.11) Trong đó :

+ LWA,0: là mức ồn của một quạt (xác định theo điều kiện vận hành thực tế - các quạt trong bộ phận mát)

+ n: là số lượng quạt

Tổng mức tiếng ồn của máy biến áp được tính bằng cách cộng tiếng ồn từ tất

cả các nguồn (lõi từ, cuộn dây, quạt) với giả định rằng tất cả các nguồn tiếng ồn là độc lập

1.2.4 Đo và định lượng tiếng ồn do máy biến áp công suất lớn sinh ra[11]

Để đo mức ồn tạo ra bởi một máy biến áp, đầu tiên chúng ta cần phải cô lập thiết bị gây tiếng ồn với tiếng ồn môi trường, để đảm bảo rằng chỉ đo tiếng ồn của máy biến áp và không phải là tiếng ồn môi trường Điều này có nghĩa là cần trang bị một phòng cách âm Máy biến áp nói chung được đặt cách ly với mặt đất Cần một máy đo âm đã hiệu chỉnh Và khoảng thời gian đo tối thiểu cần được xác định liên quan đến tần số thấp nhất để đo được Mức độ tiếng ồn và -r- khoảng cách đến các thiết bị gây ra tiếng ồn liên quan và do đó khoảng cách nhỏ nhất mà máy biến áp cần được xác định Các tín hiệu tiếng ồn trong miền thời gian cần phải được chuyển đổi (bằng phương pháp biến đổi Fourier nhanh FFT) trong miền tần số Đối với mỗi tần số cùng với sự nhạy cảm của tai, để xác định cảm quan của tiếng ồn Điều kiện nguồn điện ảnh hưởng đến tiếng ồn phát ra

1-Máy biến áp cần thử nghiệm 2- Lá thép 400x400x2 mm 3- Bộ cản dịu bằng dây cao

su mềm 4-Máy đo mức âm 5-VIB-X miếng đệm cao su 6- Nêm dùng nhựa tổng hợp dày 4”

7- ổ khóa 8-Buồng kiểm tra tiếng ồn bằng sợi tổng hợp dày3/4”

Hình 1.5 Buồng thí nghiệm đo tiếng ồn

Hình 1.6 Buồng kiểm tra độ ồn

Hình 1.5 và hình 1.6 đưa ra một thiết kế một buồng cách ly âm thanh phù hợp Trong buồng này sự phản xạ bên trong của tiếng ồn biến áp được hấp thụ bởi các vách Các máy đo âm phát hiện tiếng ồn của máy biến áp theo một chiều, từ máy biến áp đến máy đo âm Giả thiết dải tần số quan tâm dưới 10 kHz Điều này là do ở

độ nhạy thấp của tai ở tần số cao và trong các phép đo, năng lượng âm thanh phát ra

ở tần số trên 10 kHz rất ít Do đó bước sóng tối thiểu của tiếng ồn bằng 3,4 cm (340

m / s chia cho 10 kHz) Kích thước tổng thể của máy biến áp thử nghiệm là nhỏ hơn

20 cm Do đó, hình thành chùm (lobing) âm thanh phát ra ở tần số cao Năng lượng

âm phát ra được đo bằng máy đo Các phép đo trên nhiều máy biến áp hình xuyến Hình 1.5 cho thấy các chi tiết của buồng đo xây dựng Khi đo tiếng ồn bằng cách này, chúng ta thực sự đo được tiếng ồn từ các máy biến áp

Khoảng cách đo áp suất âm thanh từ máy đo âm đến máy biến áp thử nghiệm cũng đóng vai trò quan trọng Ở đây khoảng cách tiêu chuẩn là 0,5 m Giả sử chúng ta đo ở một tần số nhất định một mức áp suất âm là 32 dB Ở khoảng cách 1 mét, mức độ tiếng

ồn sẽ được 6 dB thấp hơn 32- 6 = 26 dB Trong thực tế, tại bất kỳ khoảng cách r, mức ồn

có thể được đo và chuyển đổi sang mức 1 mét bằng công thức

SPLat 1m = SPLat r m + 20 log r (1.12) Phép đo được thực hiện ở ba tần số 200 Hz, 650 Hz, 2 KHz như hình 1.7

Hình 1.7 Mức áp suất âm theo ba tần số (200, 650 và 2000 Hz) và khoảng

cách từ nguồn âm đến máy đo

Các tiêu chuẩn đường cong tiếng ồn cân bằng (viết tắt là đường cong NC), được biểu diễn theo đường cong cho trên hình 1.8

Hình 1.8 Đường cong mức áp suất âm theo tần số tiếng ồn

Trong những đường cong NC cho thấy rằng tai chúng ta là rất nhạy cảm ở tần

số thấp, trong khi rất mất nhạy ở tần số cao

Khi nghiên cứu về tiếng ồn máy biến áp người ta đề xuất để kiểm tra tiếng ồn âm thanh của một biến áp dưới bốn điều kiện:

+ Nguồn điện áp và tần số danh định

+ Nguồn điện danh định + 10%

+ Nguồn điện áp danh định cộng thành phần một chiều DC 250 mV

+ Nguồn điện áp danh dịnh cộng với 10% và cộng với điện áp DC 250 mV Tiến hành đo đạc thử nghiệm với máy biến áp 500kVA bằng bốn loại máy biến áp:

+ Một biến áp hình xuyến tiếng ồn thấp đặc biệt (LoNoTM), thiết kế và sản xuất tại Plitron (Plitron 6931 Toroid)

+ Một biến áp Plitron hình xuyến chuẩn (Plitron 87.053.201 Toroid)

+ Một biến áp EI (Standard EI)

+ Một máy biến áp tiếng ồn thấp từ nhà sản xuất khác (khác Toroid)

Hình 1.9 là hình ảnh 4 máy biến áp thử nghiệm

Hình 1.9 Bốn biến áp thử nghiệm

Từ trái sang phải: Plitron 6931, Plitron 87.053.201, máy biến áp EI, máy biến áp

hình xuyến khác

Tất cả các biến áp đã được thử nghiệm ở tần số danh định của chúng và điện

áp theo quy định của nhà sản xuất Tất cả các phép đo được thực hiện ở khoảng cách 0,5 m Chuyển đổi để một khoảng cách đo được thực hiện giảm đi 6 dB từ khoảng cách nửa mét đo mức đường cong NC Các điều kiện bất lợi của nguồn điện được xác định rõ ràng

Bảng 1.3 thành phần gây ra tiếng ồn nhiều nhất là 250mV-DC Điều này được giải thích bởi thực tế là trong hầu hết các mẫu thiết kế biến áp chỉ có hiện tượng quá điện áp được đưa vào xem xét Những phép đo này giải thích tại sao máy biến áp không có tiếng ồn thông thường đột nhiên gây ra tiếng ồn Các nguyên nhân có thể

là một thành phần DC, gây ra bởi một tải đối xứng nào đó trên nguồn điện

Bảng 1.3 Kết quả đo tiếng ồn trên bốn máy biến áp

Máy biến áp

Plitron

6931 hình xuyến

Plitron 87.053.201 hình xuyến

Máy biến

áp EI

Máy biến

áp hình xuyến khác

CHƯƠNG 2 TIẾNG ỒN TRONG MÁY BIẾN ÁP CÔNG SUẤT LỚN

Máy biến áp là phần tử chính trong hệ thống điện Các máy biến áp thường được phân loại theo công dụng: máy biến áp một pha và ba pha, máy biến áp có và không có điều chỉnh, máy biến áp truyền tải và phân phối.Theo cấp điện áp: máy biến áp truyền tải 110 kV, 220 kV, 500 kV, máy biến áp phân phối 22/0,4kV

Ngày nay, ngoài các yêu cầu chức năng, các tiêu chuẩn kỹ thuật còn đòi hỏi yêu cầu rất cao liên quan đến yếu tố môi trường trong việc xây dựng các trạm biến

áp Ảnh hưởng lớn nhất đến môi trường là các loại dầu cách điện và làm mát được

sử dụng trong máy biến áp, đó là chất dễ cháy và không thân thiện với hệ sinh thái

Đó là lý do tại sao, trong mười năm qua dầu silicone khó cháy tốt hơn với môi trường, este tổng hợp và tự nhiên có được phát triển Tiếng ồn của máy biến áp cũng gây ảnh hưởng đến môi trường và được quy định trong tiêu chuẩn IEC 60.076-

10 (2001) và IEEE Std C57.12.90(2006) Giá trị mức ồn cho phép máy biến áp được xác định tùy thuộc vào công suất của các máy biến áp điện áp và phương pháp làm mát (Bảng 2.1)

Bảng 2.1 Mức ồn cho phép đối với biến áp 100 MVA làm mát ODWF[10]

Điện áp thử nghiệm(KV) 350 450 750 900 1175 1300

Khi mức công suất lớn hơn thì mức ồn cho phép cũng lớn hơn(bảng 2.2)

Bảng 2.2 Mức ồn cho phép đối với máy biến áp 300 MVA làm mát

ODWF[10]

Điện áp thử nghiệm(KV) 350 450 750 900 1175 1300

Việc cải tạo các nhà máy thủy điện, nhà máy nhiệt điện và mạng lưới phân phối truyền tải và thường cần lắp đặt máy biến áp mới với công nghệ hiện đại, đáp ứng tất cả các yêu cầu của tiêu chuẩn quốc tế

2.1 Hiện tượng từ giảo [18]

Bên trong máy biến áp, vật liệu từ được ứng dụng làm lõi thép là các lá tôn silic chịu sự giãn nở và sự co ngót do từ thông biến thiên Sự giãn nở và co ngót này xảy ra hai lần trong một chu kỳ xoay chiều Tần số riêng của tiếng ồn hoặc độ rung động là gấp đôi tần số nguồn cung cấp Vì vậy một nguồn điện có tần số 50Hz sẽ gây ra tiếng ồn hoặc độ rung động có tần số riêng là 100Hz

2.1.1.Hệ số từ giảo

Nguyên nhân gây tiếng ồn máy biến áp do hiện tượng từ giảo gây ra Từ giảo

là một hiện tượng mà vì nó các vật thể bằng kim loại trải qua một sự biến dạng về hình dạng của mình khi chúng được đặt vào bên trong một từ trường Các vật thể có thể trải qua một sự thay đổi về kích thước, giãn ra hoặc co lại

Hệ số từ giảo là tỉ lệ phần trăm sự thay đổi về chiều dài hoặc thể tích:

+ l(H): là chiều dài của vật thể trong từ trường (H)

+ l0: là chiều dài khi không có từ trường

+ V(H): là thể tích của vật thể trong từ trường (H)

+ V0: là thể tích khi không có từ trường

Hệ số từ giảo là đại lượng không có thứ nguyên

Theo định nghĩa này, nếu λ > 0 ta có từ giảo dương, λ < 0 ta sẽ có từ giảo âm

Hiện tượng từ giảo dẫn đến sự thay đổi về chiều dài gọi là từ giảo dài, còn hiện tượng dẫn đến sự thay đổi về toàn thể tích gọi là từ giảo khối

Trong các nghiên cứu về từ học và kỹ thuật, người ta còn quan tâm đến đại lượng độ cảm từ giảo, được định nghĩa bởi sự biến thiên của hệ số từ giảo theo từ trường:

d dH

X   (2.3)

Độ cảm từ giảo mang ý nghĩa tương tự như độ cảm từ, đều chỉ khả năng phản ứng của chất dưới từ trường ngoài, trong trường hợp từ giảo, độ cảm từ giảo có ý nghĩa chỉ khả năng thay đổi tính chất từ giảo do từ trường Độ cảm từ giảo có thứ nguyên là nghịch đảo của từ trường, có đơn vị là m/A

2.1.2.Cơ chế hiện tượng từ giảo

Hình 2.1 Cơ chế hiện tượng từ giảo do tương tác spin- quỹ đạo và sự phân

bố của đám mây điện tử

a) Dạng đối xứng cầu: không có từ giảo b) Dạng không có đối xứng cầu: có từ giảo

Hình 2.2 Hình ảnh mô tả cơ chế hiệu ứng từ giảo.

Bản chất của hiện tượng từ giảo là do tương tác spin-quỹ đạo trong các điện tử trong vật liệu sắt từ Hiện tượng từ giảo chỉ có thể xảy ra khi đám mây điện tử không có dạng đối xứng cầu và có tương tác spin-quỹ đạo mạnh Dưới tác dụng của

từ trường ngoài, sự phân bố của các điện tử (ở đây là mômen quỹ đạo) sẽ quay theo

sự quay của mômen từ (mômen spin) từ hướng này sang hướng khác và từ giảo được tạo ra do sự thay đổi tương ứng của tương tác tĩnh điện giữa điện tử từ và điện tích của môi trường

Khi đám mây điện tử có dạng đối xứng cầu (có nghĩa là mômen quỹ đạo bằng 0), tất cả các vị trí của các iôn lân cận đều tương đương đối với sự phân bố điện tử Khi có sự tác động của từ trường ngoài, mômen spin tuy có quay đi, nhưng sự phân

bố không gian của điện tử hoàn toàn không thay đổi nên khoảng cách giữa các điện

tử vẫn giữ nguyên (không dẫn đến sự thay đổi về kích thước cũng như hình dạng mẫu Nếu đám mây điện tử không có dạng đối xứng cầu (có nghĩa là mômen quỹ đạo khác 0), lúc này các vị trí phân bố xung quanh không còn tính chất đối xứng, sự quay của mômen spin khi có từ trường ngoài dẫn đến sự thay đổi đám mây điện tử,

do đó dẫn đến sự thay đổi về kích thước cũng như hình dạng mẫu Hay nói một cách đơn giản, từ giảo phản ánh tính chất đối xứng của mạng tinh thể

Từ giảo mang tính chất của đối xứng tinh thể nên nó phụ thuộc vào phương của từ trường, véctơ từ độ và hướng của tinh thể Người ta thường sử dụng đại lượng từ giảo bão hòa (ký hiệu là λS là hệ số từ giảo đạt được trong trạng thái bão hòa từ Từ giảo bão hòa là một hàm (liên hợp tuyến tính) của các hệ số từ giảo đo theo các phương khác nhau của tinh thể

Hầu hết các nguyên tố sắt từ đều có từ giảo Trong các nguyên tố sắt từ, côban (Co) là nguyên tố có hệ số từ giảo lớn nhất ở nhiệt độ phòng(do côban có cấu trúc bất đối xứng khá cao - lục giác xếp chặt), đạt tới 60.10−6 trong từ trường bão hòa

Có nhiều loại vật liệu từ giảo khác nhau, tại thời điểm hiện tại, vật liệu từ giảo thương phẩm tốt nhất là Terfenol-D (có tên là các từ viết tắt ghép bởi: Ter - Terbium - Tb, Fe - sắt, Nol - Naval Ordnance Laboratory, D - Dysproxium - Dy) là hợp kim TbxDy1-xFe2 có hệ số từ giảo đạt tới 2000.10−6 trong từ trường 2 kOe, và

chỉ đạt 400.10−6 ở dạng màng mỏng Đây là vật liệu từ giảo được dùng phổ biến nhất hiện nay

Vật liệu từ giảo được ứng dụng trong các linh kiện, thiết bị chuyển đổi điện -

từ - cơ cả ở dạng các vật liệu dạng khối và vật liệu dạng màng mỏng, ví dụ như các cảm biến từ trường (dựa trên tổ hợp từ giảo-áp điện), các cảm biến đo gia tốc, cảm biến cơ đo dịch chuyển cơ học, các máy phát siêu âm - từ giảo, các linh kiện vi cơ trong các bộ vi cơ điện tử (MEMS)

2.2 Thiết kế của lõi từ để giảm tiếng ồn [10]

Có một mối tương quan giữa các giá trị điện năng và các chỉ số âm thanh khi thiết kế và tính toán lõi từ của máy biến áp công suất lớn Trong thiết kế sơ bộ máy biến áp công suất lớn, có thể lựa chọn cảm ứng từ với giá trị khác nhau, khi cảm ứng tăng lên thì có nghĩa là kích thước của lõi từ nhỏ hơn, và do đó kích thước của máy biến áp nhỏ đi Cảm ứng giảm, từ thông thấp làm cho kích thước các máy biến

áp cao hơn Khi giảm cảm ứng 0,1 T thì từ giảo và tiếng ồn của lõi biến áp giảm từ 3-4 dB Bằng cách giảm cảm ứng từ, tiếng ồn giảm, nhưng đồng thời giá của máy biến áp tăng, vì vậy các nhà thiết kế phải tìm giá trị tối ưu của cảm ứng từ khi thiết

kế các máy biến áp

Ngày nay, lá thép của máy biến áp có độ dày 0,23 mm, 0,27 mm và 0,30 mm chủ yếu được sử dụng khi sản xuất máy biến áp Khi sử dụng lá thép có chất lượng cao lá thép(Hib-siêu định hướng hoặc ZDKH) với tăng giá của lõi từ tính, có thể giảm tiếng ồn của máy biến áp khoảng 3 dB Để giảm thiểu tổn hao từ hóa cũng như mức ồn, một giải pháp thông dụng là sử dụng lá thép ghép (Hình 2.3)

Biện pháp này làm giảm tiếng ồn của lõi từ đến 6 dB Rung động của lá thép máy biến áp tạo ra tiếng ồn của lõi từ khi từ thông qua nó, có thể giảm bằng cách thắt chặt các lõi từ

Thắt chặt gông từ với kết nối vít của lát cắt kim loại dẫn đến gia cố của lá thép máy biến áp trong gông từ, trong khi thắt chặt các trụ được thực hiện bởi các cuộn băng polymer (Hình 2.4) Đai chưa polyme hóa được sử dụng để thắt chặt lõi từ, bởi

vì sau khi làm nóng lõi từ tính nó được polyme hóa hoàn toàn và rút ngắn, dẫn đến

thắt chặt mạnh lá thép biến áp trong trụ của lõi từ Làm nóng ở nhiệt độ 1400C trong

120 phút

Hình 2.3 Phương pháp ghép các lá thép biến áp thông dụng

a) Ghép nối gần nhau

b) Ghép các mối nối dải theo chiều dày lõi

Hình 2.4 Lực từ trong các khu vực xung quanh ghép nối của lá thép biến áp

giữa các thành phần của các trụ và gông từ của lõi

a) Ghép các mối nối gần nhau b) Ghép các mối nối dải theo chiều dày lõi