مقدمة
تعتبر الضوضاء الصادرة عن المحولات الكهربائية ظاهرة معقدة ناتجة عن تفاعلات كهرومغناطيسية وميكانيكية داخلية. تنتج هذه الضوضاء عن عدة مصادر رئيسية تختلف في طبيعتها وشدتها حسب تصميم المحول وظروف تشغيله.
المصادر الرئيسية للضوضاء في المحولات
1. الضوضاء المغناطيسية (الطنين الأساسي)
- السبب الفيزيائي: تنشأ هذه الضوضاء من ظاهرة مغنطة القلب المغناطيسي (Core Magnetostriction)، حيث يتغير طول الصفائح المعدنية للقلب المغناطيسي بتغير التدفق المغناطيسي.
- الخصائص:
- تردد أساسي 100/120 هرتز (ضعف تردد الشبكة)
- تحتوي على توافقيات عالية تصل إلى 2 كيلوهرتز
- تزداد مع ارتفاع مستوى الفيض المغناطيسي
- العوامل المؤثرة:
- نوعية المواد المغناطيسية (السيليكون الحبيبي الموجه)
- ضغط تجميع القلب المغناطيسي
- تصميم الوصلات بين الأعمدة والياقات
2. ضوضاء اللفات
- آليات التوليد:
- القوى الكهرومغناطيسية: تنتج عن تفاعل التيارات في اللفات مع المجال المغناطيسي
- الاهتزازات الميكانيكية: تسببها قوى لورنتز على الموصلات
- العوامل المؤثرة:
- تصميم نظام تثبيت اللفات (الضغط الميكانيكي)
- خصائص المواد العازلة المستخدمة
- توزيع القوى الشعاعية والمحورية
3. ضوضاء نظام التبريد
- في المحولات المغمورة بالزيت:
- ضوضاء مضخات التداول (ترددات منخفضة)
- ضوضاء مراوح التبريد (ترددات متوسطة وعالية)
- ضوضاء تدفق الزيت (خاصة عند وجود انسداد أو تغير في لزوجة الزيت)
- في المحولات الجافة:
- ضوضاء مراوح التبريد
- اهتزازات القنوات الهوائية
4. ضوضاء التفريغ الجزئي
- الظاهرة: تحدث عند وجود عوازل ضعيفة أو فقاعات غازية
- الخصائص:
- ترددات عالية جداً (كيلوهرتز إلى ميغاهرتز)
- إشارات عشوائية غير دورية
- غالباً ما تكون مؤشراً على عطل في التصميم أو التصنيع
5. ضوضاء التمدد الحراري
- السبب: التغيرات الحرارية في المواد المختلفة
- تظهر عند:
- بدء التشغيل
- تغيرات الحمل المفاجئة
- ظروف الطقس المتغيرة
تقنيات تخفيض الضوضاء
تحسين تصميم القلب المغناطيسي:
- استخدام صفائح ذات مغنطة منخفضة
- تصميم وصلات متداخلة
- أنظمة ضغط محسنة
- أنظمة تثبيت مرنة
- مواد عازلة ماصة للاهتزازات
تحسين أنظمة التبريد:
- تصميم ديناميكي هوائي/هيدروليكي
- استخدام مضخات ومراوح منخفضة الضوضاء
العلاجات الصوتية:
- حواجز صوتية
- مواد عازلة للصوت
- تصميم خزانات ماصة للاهتزازات
الخاتمة
تتطلب إدارة الضوضاء في المحولات فهماً شاملاً للتفاعلات بين الظواهر الكهرومغناطيسية والميكانيكية والديناميكية السائلة. تعتمد شدة الضوضاء على جودة التصنيع وضبط ظروف التشغيل والصيانة الدورية. تبقى الضوضاء المغناطيسية التحدي الأكبر الذي يتطلب ابتكارات في مواد القلب المغناطيسي وتقنيات التصنيع.
