I progettisti che sviluppano impianti energetici prestano molta attenzione alla riduzione del significato o all'eliminazione completa dei fattori sfavorevoli che accompagnano il funzionamento di tali dispositivi. Eppure, alcuni degli effetti negativi non possono essere completamente eliminati. Uno di questi è il rumore e il ronzio dei trasformatori.
Il principio di funzionamento del trasformatore
Un trasformatore è un dispositivo tecnico che trasferisce energia elettrica da una bobina fissa ad un'altra bobina dello stesso tipo, che non è collegata alla prima in modo elettrico. L'energia viene trasmessa attraverso un flusso magnetico che collega gli avvolgimenti e che cambia continuamente direzione e grandezza ("Ingegneria elettrica elementare per radioamatori", AD Batrakov, 1950).
Quando una corrente alternata scorre attraverso la bobina primaria, crea un campo magnetico. Le potenti linee di forza di questo campo penetrano non solo nel primo, ma anche nel secondo avvolgimento del trasformatore. Le linee sono saldamente chiuse attorno ai conduttori, che diventano magneticamente anziché elettricamente collegati.
Il grado di connessione tra le due bobine è determinato dalla distanza tra loro.
Quando le estremità della bobina secondaria sono collegate a un consumatore di elettricità, nel circuito si genera una corrente elettrica e il dispositivo incluso nel circuito riceve energia. A causa della differenza nel numero di spire delle bobine primarie e secondarie, è possibile ottenere qualsiasi tensione richiesta all'uscita. Questa è considerata la principale proprietà utile di qualsiasi trasformatore.
Perché il trasformatore fa rumore?
I trasformatori di corrente di potenza ad alta potenza sono una fonte di rumore dannoso che spesso può essere avvertito negli ambienti industriali. Il rumore che assomiglia a un ronzio è spesso causato da forti vibrazioni degli elementi attivi del dispositivo, che vengono amplificate da fenomeni di risonanza.
Perché si verificano vibrazioni? Nella maggior parte dei casi, è dovuto a un fenomeno chiamato magnetostrizione. Questo effetto è una sorta di deformazione del reticolo cristallino che costituisce il materiale magnetico. La magnetostrizione si verifica durante la magnetizzazione degli elementi strutturali, durante la quale l'induzione aumenta, causando lo spostamento dei cristalli del materiale.
I cristalli iniziano a ruotare, per cui le dimensioni lineari del metallo cambiano con elevata periodicità. È questo fenomeno che porta a vibrazioni e rumore.
Un altro motivo per il ronzio del trasformatore è la manifestazione di forze magnetiche. Questo effetto è particolarmente pronunciato in corrispondenza delle articolazioni degli elementi del dispositivo. I singoli fogli del nucleo del trasformatore vengono piegati da queste forze trasversali, generando un'onda sonora e aumentando l'effetto magnetostrittivo. Il trasformatore inizia a ronzare intensamente.
Il livello di rumore dei trasformatori dipende direttamente dalle loro dimensioni e dal loro peso. La lunghezza dell'asta del sistema magnetico, così come la qualità dell'acciaio, possono influenzare la forza del suono. L'ingresso del sistema in risonanza o il danneggiamento delle spire della bobina può aumentare notevolmente il rumore del trasformatore operativo.
