เมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมาในสหรัฐอเมริกามีการโฆษณาที่ได้รับความนิยมในหัวข้อ "คนรับใช้เงียบ" คำถามเกี่ยวกับไฟฟ้าหรือความสามารถในการทำงานต่าง ๆ อย่างเงียบ ๆ บริษัทเจเนอรัลอิเล็กทริกพยายามใช้วิธีนี้เพื่อดึงความสนใจของผู้บริโภคมาที่เครื่องใช้ในครัวเรือน แต่ถ้าเราสัมผัสถึงกระบวนการทางกายภาพล้วนๆ ของไฟฟ้า กลับกลายเป็นว่ามันไม่ได้ "เงียบ" มากนัก ตัวอย่างคืออุปกรณ์หม้อแปลงที่มีชื่อเสียงซึ่งสามารถส่งเสียงฮัมค่อนข้างดัง แล้วทำไมหม้อแปลงถึงส่งเสียงหึ่งๆ
หม้อแปลงทำงานอย่างไร
เพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งนี้ การจำบทเรียนฟิสิกส์ของโรงเรียนนั้นไม่เสียหาย ซึ่งอธิบายหลักการของหม้อแปลงไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้าทำงานตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ประกอบด้วยขดลวดที่พันด้วยลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันและมีจำนวนรอบต่างกัน ขดลวดเหล่านี้เป็นตัวแทนของขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า มีการเชื่อมต่อระหว่างขดลวด ดำเนินการโดยวงแหวนชนิดหนึ่งที่ทำด้วยเหล็กเฟอร์โรแมกเนติกพิเศษ วงแหวนนี้เรียกว่าแกนกลางและอยู่ภายในขดลวด ออกแบบเองแกนประกอบจากแผ่นบาง
เมื่อกระแสสลับถูกนำไปใช้กับขดลวดปฐมภูมิ มันจะสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นในแกนกลาง ฟิลด์นี้ยังเปลี่ยนแปลงตามกฎของการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่สร้างขึ้น ในทางกลับกัน สนามจะเหนี่ยวนำ EMF การเหนี่ยวนำในขดลวดทุติยภูมิ - กระแสไฟฟ้าที่แปลงแล้ว
วัสดุหลักแบ่งออกเป็นส่วนย่อยหลายส่วน ในแต่ละส่วนดังกล่าวโดยไม่มีแรงดันไฟฟ้าเข้า มีสนามแม่เหล็กของตัวเองซึ่งมักมีทิศตรงข้ามกัน อย่างไรก็ตาม ภายใต้ความตึงเครียด กระแสทั้งหมดเริ่มพุ่งไปในทิศทางเดียว ทำให้เกิดแม่เหล็กที่ทรงพลัง ทั้งหมดนี้มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในมิติทางกายภาพของแกนกลางเอง ตอนนี้คุณสามารถเดาได้ว่าทำไมหม้อแปลงถึงส่งเสียงหึ่ง
เอฟเฟกต์สนามแม่เหล็ก
เนื่องจากสนามมีความแปรปรวน แผ่นแกนเริ่มหดตัวและยืดออกตามกาลเวลา กระบวนการนี้เรียกว่าสนามแม่เหล็ก การเคลื่อนไหวดังกล่าวทำด้วยความถี่สูง 100 เฮิรตซ์ ที่ความถี่ปัจจุบัน 50 เฮิรตซ์ การสั่นสะเทือนแผ่กระจายสู่อวกาศซึ่งมีช่วงการได้ยินและแยกแยะได้ด้วยหูของมนุษย์ นอกจากความถี่มาตรฐานแล้ว กระแสสลับยังมีฮาร์มอนิกที่มีความถี่สูงกว่าอีกด้วย มีมากกว่านั้น ยิ่งโหลดหม้อแปลงมากเท่านั้น และในทางกลับกัน ก็มีการสั่นสะเทือนที่คมชัดและได้ยินมากขึ้น นั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้หม้อแปลงส่งเสียงครวญคราง
สาเหตุอื่นๆ ของเสียงรบกวนของหม้อแปลง
แต่ไม่ใช่เหตุผลทั้งหมดสำหรับ "ความช่างพูด" ของหม้อแปลงไฟฟ้าที่ถูกซ่อนไว้ในสนามแม่เหล็กทำไมหม้อแปลงโหลดส่งเสียงฮัม? ปล่อยเสียงรบกวน:
- ขดลวดหม้อแปลง. เนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กพยายามแทนที่ขดลวดที่สัมพันธ์กับแกนกลาง เสียงจะถูกขยายในกรณีที่ขดลวดพันแผลไม่ดี หากการหมุนไม่พอดีกัน
- จานแกน. ทำไม หม้อแปลงส่งเสียงฮัมบ่อยมากเมื่อใส่ได้พอดีและมีช่องว่างระหว่างพื้นผิวเรียบ จากนั้นนอกจากจะบีบแล้วยังมีเสียงจากเสียงเรียกเข้าของโลหะ
- ข้อบกพร่องหรือความเสียหายต่อฉนวนของลวดทองแดง สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้กับความหนาของขดลวดที่อุณหภูมิสูงขึ้น ในกรณีนี้ประกายไฟอาจกระโดดไปมาระหว่างขดลวดพร้อมกับการคลิก ยิ่งการคายประจุมีพลังมากเท่าไร ก็ยิ่งมีลักษณะเฉพาะและเสียงดังมากขึ้นเท่านั้น
- หลวมทุกส่วนในหม้อแปลง ทำไม? หม้อแปลงส่งเสียงฮัมระหว่างการทำงานขณะที่มันสั่น
เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องนี้ในหม้อแปลงไฟฟ้า จึงได้มีการพัฒนาหม้อแปลงชนิดไม่มีเสียง วงจรของพวกเขาได้รับการออกแบบในลักษณะที่ความถี่ปัจจุบันถูกแปลง (เพิ่มขึ้น) เป็นระดับที่ไม่มีการรับรู้การสั่นสะเทือนในช่วงเสียง นี่คือ 10 kHz ขึ้นไป หม้อแปลงแบบเงียบมีขนาดเล็กกว่ามากทั้งในด้านขนาดและน้ำหนักที่มากกว่าหม้อแปลงทั่วไป
สรุป
เพื่อไม่ให้ถามตัวเองว่าทำไมหม้อแปลงถึงส่งเสียงหึ่งๆ โมเดลที่ทรงพลังทั้งหมดต้องมาจากผู้ผลิตคุณภาพสูงและมีชื่อเสียง พลังงานต่ำไม่ต้องการความแม่นยำในการดำเนินการ แต่ถ้ายังว่างหม้อแปลงส่งเสียงดังระหว่างการทำงานคุณสามารถลองกำจัดมันด้วยการขันสกรูให้แน่นด้วยแผ่น แค่พยายามอย่าหักโหมจนเกินไปและอย่าทำให้แกนโลหะแตกเป็นเสี่ยงๆ หากไม่มีสลักเกลียวให้ใช้วานิชหรือกาวซึ่งเทลงในแกน การกรอเสียงไขลานสามารถกำจัดได้โดยการกรอกลับเท่านั้น