Verursacht Trafobrummen nennenswerte Energieverschwendung?

AFAIK-Transformatoren summen, weil magnetische Wechselfelder dazu führen, dass sich Blechpakete leicht verformen und vibrieren, und das ist einfach ein Nebenprozess der Funktionsweise von Transformatoren. Bei gleichem Modell, gleicher Leistungsaufnahme und gleichem Alter brummen manche Trafos jedoch mehr als andere. Letzteres wird manchmal behauptet, dass Spulen etwas weniger eng gewickelt sind, so dass sie über die Lebensdauer des Transformators zunächst weniger vibrieren und diese Vibration dazu führt, dass sich die Spulen etwas dehnen und mehr Vibrationen zulassen. Ein anderes Szenario ist, wenn ein Transformator altert und laminierte Teile die dünne Isolierung zwischen sich leicht schleifen .

Ich würde vermuten, dass eine erhöhte Vibration etwas Leistung erfordern sollte, um zu funktionieren, und dies würde den Wirkungsgrad des Transformators verringern.

Verursacht Trafobrummen nennenswerte Energieverschwendung?

Definiere "bemerkenswert". Es ist offensichtlich, dass etwas Energie verschwendet wird, aber ob es nennenswert ist, hängt ganz von Ihrer Definition ab.
@PlasmaHH Ich denke, es muss mit anderen Verlusten vergleichbar sein, um "bemerkenswert" zu sein. Wenn es sonst so gut wie nichts im Vergleich zu Widerstandsverlusten ist, warum sollte es uns interessieren?
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Antworten (2)

Das Brummen selbst ist wahrscheinlich kein signifikanter Verlustfaktor, jedoch kann die Reibungserwärmung, wenn sich die Lamellen bewegen (wobei das Brummen ein Nebenprodukt ist), aufgrund der Magnetostriktion eine sein. Tatsächlich können Versuche, das hörbare Rauschen zu reduzieren, die Verluste erhöhen.

Rechts. Die Schallleistung ist erstaunlich niedrig. Die definierte Hörschwelle, 0dBSPL, beträgt nur 1pW/m^2. (Picowatt pro Quadratmeter) Die definierte Schmerzschwelle, 130dBSPL, ist 10W/m^2. Ich würde vermuten, dass Ihr Transformator wahrscheinlich etwa einen Meter (3 Fuß) entfernt etwa 30 dBSPL ist, was 1 nW / m ^ 2 entspricht. (Nanowatt pro Quadratmeter) Eine Kugel mit einem Radius von 1m hat eine Fläche von 4*pi ~= 12m^2, bei einer Gesamtverlustleistung von 12nW. Das kann um ein oder zwei Größenordnungen (10-20 dB) variieren, ist aber immer noch winzig.

Natürlich verursacht es eine "merkliche" Energieverschwendung. Offensichtlich wird genug akustische Energie abgestrahlt, damit Sie es hören können - also ist es für Sie per Definition bereits bemerkenswert.

Die Schallabstrahlung ist jedoch nicht der einzige Weg, auf dem Transformatoren Energie verlieren. Es gibt auch akustische Energie, die an die Gebäudestruktur geleitet wird, die elektromagnetische Strahlung, die Widerstandsverluste in den Wicklungen und verschiedene Arten von Kernverlusten.

Damit die Schallabstrahlung signifikant und nicht nur bemerkenswert ist, müssten Sie ihre Leistung sowie die durch andere Verluste verlorene Leistung messen. Schließlich könnten Sie versuchen, die Schallabstrahlung zu reduzieren, ohne die anderen Verluste zu erhöhen. Dies ist ein Designoptimierungsproblem, und es kann sich durchaus herausstellen, dass es entweder unmöglich ist, die Schallabstrahlung zu reduzieren, ohne die Summe anderer Verluste zu erhöhen. Oder es kann einfach sein, dass die über die Lebensdauer des Transformators abgeschriebenen Kosten der durch Schallabstrahlung verlorenen Energie viel niedriger sind als die amortisierte Erhöhung der Transformatorkosten, die erforderlich wären, um die Schallabstrahlung in einer Umgebung zu mindern, die niemanden interessiert solche Strahlung. Schließlich zielen Sie möglicherweise auf eine akustisch sensible Umgebung ab,

Sie können die Design-Kompromisse nicht wirklich entscheiden, es sei denn, Sie haben einen bestimmten Markt und eine bestimmte Anwendung im Auge. Die umformulierte Frage, ob der Energieverlust signifikant ist oder nicht, braucht also einen Kontext, den wir hier einfach nicht haben - und kann daher nicht beantwortet werden.