Language
Country/Area
No result found
Неожиданные источники звука: знаете ли вы, как шумят катушки индуктивности и трансформаторы?
В повседневной жизни мы часто слышим жужжание или шипение, исходящее от электроприборов. Основными источниками этих звуков часто являются катушки индуктивности и трансформаторы, на которые мы не обращаем особого внимания. Это явление называется электромагнитно-индуцированным шумом, который возникает из-за вибрации материалов под воздействием электромагнитных сил. В этой статье мы рассмотрим, почему эти устройства издают шумы и как объяснить эти непонятные звуки.
Электромагнитный индуцированный шум — это значительный вибрационный звук, вызываемый материалами, находящимися под воздействием электромагнитной силы.
Электромагнитный индуцированный шум, часто называемый шумом катушки, возникает из-за электромагнитных полей, создаваемых при работе электроприборов. Эти поля вызывают тонкие вибрации в материалах внутри устройства. Когда частота этих колебаний составляет от 20 Гц до 20 кГц, они формируют слышимый звук. Основными источниками этого звука являются такие устройства, как индукторы, трансформаторы и некоторые вращающиеся двигатели. Это акустическое явление можно рассматривать как аналог микрофонного эффекта, который описывает, как механические вибрации или звуки могут вызывать нежелательные электронные помехи.
Основные понятия электромагнитного шума
Источник электромагнитных сил заключается в существовании электромагнитных полей, которые включают силы, вызванные тензором напряжений Максвелла, магнитострикцией и силой Лоренца. Когда эти силы передаются между различными средами, они вызывают деформацию материалов и создают различные вибрации и шумы. Когда собственные частоты структурных мод совпадают с частотами внешних электромагнитных сил, эти колебания усиливаются, что приводит к более громким звукам. Проще говоря, этот звук представляет собой резонанс материала, вызванный изменениями электрических и магнитных полей.
Электромагнитный шум в двигателях
В электродвигателе электромагнитные силы вызывают изменения крутящего момента, которые, в свою очередь, вызывают крутильные колебания в роторе и статоре. Особенно в синхронных машинах с постоянными магнитами «зубцовый крутящий момент» представляет собой существенное изменение, приводящее к структурному шуму. Величина и интенсивность этого шума часто зависят от конструкции устройства, условий его работы и свойств материалов.
Структурный шум возникает из-за диффузии вибраций оси ротора. Когда эти вибрации воздействуют на раму и ось, генерируется дополнительный шум.
Акустические характеристики индукторов и трансформаторов
В индукторе электромагнитная энергия хранится в воздушном зазоре магнитной цепи, а возникающий шум тесно связан с материалом воздушного зазора и геометрией магнитной цепи. То же самое относится и к трансформаторам, где магнитострикция в обмотках и пластинчатом сердечнике может вызывать вибрацию и шум при изменении нагрузки. Конденсаторы могут хранить напряжение, а также производить электроакустические эффекты, когда напряжение нестабильно. Это называется эффектом "поющего конденсатора", и все, что он приносит, удивительно.
Методы снижения электромагнитного шума
Методы снижения электромагнитного шума и вибрации включают в себя, в частности, усовершенствования конструкции, такие как выбор соответствующих комбинаций пазов/полюсов и конструкций обмоток, предотвращение резонанса и повышение демпфирующих свойств материалов. Кроме того, изменения в определенных устройствах, такие как добавление слоя клея к телевизору, могут эффективно снизить «шум катушки». Эти простые решения часто могут значительно улучшить пользовательский опыт.
Улучшения в акустическом дизайне были направлены на снижение интенсивности электромагнитного возбуждения и интенсивности структурной реакции для снижения шума.
Экспериментальные примеры и цифровое моделирование
Чтобы понять, как работает электромагнитный шум, полезно провести эксперименты или численное моделирование. Примеры различных акустических эффектов, наблюдаемых при перемещении постоянного магнитного поля или применении тока переменной частоты, не только расширяют наше понимание генерации шума, но и того, как эти явления происходят при применении правильной физической теории.
Независимо от того, идет ли речь о статическом или вращающемся оборудовании, существование электромагнитного шума является обширной и сложной темой. Изучение и понимание звуков, издаваемых этими устройствами, может помочь нам не только повысить эффективность проектирования двигателей, но и улучшить опыт использования различных продуктов в повседневной жизни. Однако как эти явления повлияют на конструкцию будущих приборов и их использование?
