Szum transformatora: przyczyny, pomiar, współczynniki i metody redukcji - Wiedza

Dźwięk transformatorajest czymś, z czym często muszą sobie radzić inżynierowie i kierownicy obiektów, szczególnie w podstacjach, zakładach przemysłowych, budynkach komercyjnych, projektach związanych z energią odnawialną i innych obiektach dystrybucji energii. Ten znajomy, niski, buczący dźwięk może wydawać się nieszkodliwy, ale gdy transformator jest zainstalowany w pobliżu biur, obszarów mieszkalnych, szpitali lub innych miejsc-wrażliwych na hałas, nawet umiarkowany wzrost hałasu może stać się prawdziwym problemem.

Więc gdziehałas transformatorawłaściwie pochodzi? I co można zrobić, żeby to zmniejszyć?

Odpowiedź nie ogranicza się dordzeń transformatora. Wibracje rdzenia, uzwojenia, zbiorniki, wentylatory chłodzące, pompy olejowe, rezonans strukturalny, a nawet sposób, w jaki dźwięk przemieszcza się przez budynek, mogą odgrywać pewną rolę. W praktyce opanowanie hałasu transformatora oznacza spojrzenie na cały system, a nie skupianie się tylko na jednym elemencie.

Hałas transformatora pochodzi głównie z dwóch obszarów:korpus transformatora i jego urządzenia chłodzące. Dla typowego transformatora pracującego w normalnych warunkach,rdzeń magnetycznyjest jednym z najważniejszych źródeł hałasu. Jednak w przypadku większych transformatorów z wymuszonym chłodzeniem wentylatory i pompy olejowe również mogą powodować sporo hałasu.

Najbardziej rozpoznawalnym dźwiękiem transformatora jest ciągłe buczenie lub brzęczenie wytwarzane przez transformatorrdzeń.

Kiedy prąd przemienny przepływa przez uzwojenia transformatora, wytwarza przemienny strumień magnetyczny wewnątrz rdzenia. Wraz ze zmianą pola magnetycznego blachy ze stali krzemowej w rdzeniu ulegają niezwykle małym zmianom wymiarowym. Efekt ten nazywa sięmagnetostrykcja.

Ruch jest niewielki, ale powtarza się i może powodować wibracje rdzenia. Wibracje te przechodzą przez zaciski rdzenia, elementy konstrukcyjne, zbiornik i inne części transformatora. Ostatecznie wibrujące powierzchnie emitują dźwięk do otaczającego powietrza.

Uzwojeniamoże również przyczyniać się do hałasu transformatora. Podczas pracy na uzwojenia działają siły elektromagnetyczne, które mogą powodować wibracje mechaniczne. Jeśli element konstrukcyjny jest luźny lub słabo podparty, może wibrować jeszcze bardziej i wzmacniać oryginalny dźwięk.

Innymi słowy, hałas słyszalny na zewnątrz transformatora może nie pochodzić wyłącznie z jednego elementu. Kilka małych źródeł wibracji może się połączyć i sprawić, że ogólny dźwięk będzie znacznie bardziej zauważalny.

Sprzęt chłodniczyto kolejne ważne źródło hałasu, szczególnie w przypadku dużych transformatorów-zanurzonych w oleju.

W zależności od konstrukcji transformatora chłodzenie może obejmować wentylatory, chłodnice, pompy olejowe lub kombinację tych elementów. Wentylatory chłodzące generują hałas aerodynamiczny, gdy łopatki obracają się i poruszają powietrzem. Silniki i łożyska mogą powodować dodatkowe wibracje mechaniczne.

Pompy olejowe wytwarzają własny hałas mechaniczny i hydrauliczny, gdy cyrkulują olej izolacyjny przez układ chłodzenia.

W przypadku transformatora chłodzonego naturalnie źródła te są zwykle ograniczone. Jednak w przypadku transformatora wykorzystującego wymuszone-wymuszone-chłodzenie powietrzem lub wymuszone-olejem, układ chłodzenia może stanowić znaczną część całkowitego poziomu hałasu.

Hałas transformatora nie przemieszcza się po prostu ze źródła bezpośrednio do otaczającego powietrza. Istnieje kilka możliwych ścieżek.

Drgania mechaniczne mogą przenosić się z rdzenia i uzwojeń do zacisków, zbiornika, grzejników, fundamentów i połączonych konstrukcji. Gdy te elementy zaczną wibrować, mogą zachowywać się jak powierzchnie-wypromieniowujące dźwięk.

W powietrzu słychać także hałas powodowany przez wentylatory chłodzące, pompy i inne urządzenia zewnętrzne. Dźwięk po wejściu do otaczającej przestrzeni może odbijać się od ścian, podłóg, sufitów, budynków i innych twardych powierzchni.

Dlatego kontrola hałasu może czasami być nieco trudna. Transformator może wykazywać akceptowalny poziom hałasu podczas testów w kontrolowanych warunkach, ale po zainstalowaniu w konkretnym budynku lub podstacji wydaje dźwięk znacznie głośniejszy.

Praktycznym sposobem spojrzenia na problem jest:

Źródło hałasu → transmisja strukturalna → promieniowanie dźwięku → otoczenie

Każdy etap ma znaczenie.

Przed podjęciem próby zmniejszenia hałasu transformatora inżynierowie potrzebują wiarygodnych pomiarów. Różne parametry akustyczne opisują różne aspekty dźwięku, dlatego ważny jest wybór właściwej metody pomiaru.

Poziom ciśnienia akustycznego (SPL)opisuje zmianę ciśnienia powietrza spowodowaną dźwiękiem w określonym punkcie pomiarowym. Zwykle wyraża się go w decybelach lub dB.

Należy pamiętać, że ciśnienie akustyczne zależy od miejsca wykonania pomiaru. Odsuń mikrofon dalej od transformatora, a zmierzona wartość zwykle ulegnie zmianie. Ściany, odbicia, hałas w tle i otoczenie również mogą mieć wpływ na wynik.

Natężenie dźwięku odnosi się do ilości energii akustycznej przechodzącej przez jednostkę powierzchni.

Pomiary natężenia dźwięku mogą być przydatne, gdy inżynierowie muszą zlokalizować poszczególne źródła hałasu. Mogą na przykład pomóc w ustaleniu, czy większość hałasu pochodzi z kadzi transformatora, wentylatorów chłodzących czy innego komponentu.

To sprawia, że natężenie dźwięku jest szczególnie przydatne przy rozwiązywaniu problemów z transformatorem charakteryzującym się nieoczekiwanie wysokim poziomem hałasu.

Poziom mocy akustycznejreprezentuje całkowitą energię akustyczną emitowaną przez transformator.

W przeciwieństwie do poziomu ciśnienia akustycznego, moc akustyczna jest w mniejszym stopniu zależna od odległości pomiędzy transformatorem a sprzętem pomiarowym. Dzięki temu jest to przydatne przy porównywaniu różnych transformatorów lub ustalaniu specyfikacji hałasu sprzętu.

Dla producentów i nabywców moc akustyczna może zapewnić bardziej spójny sposób opisu rzeczywistej mocy akustycznej transformatora.

Nie wszystkie dźwięki są jednakowo odbierane przez ludzkie ucho.

Dźwięki o niskiej-częstotliwości i dźwięki o-wysokiej częstotliwości mogą mieć ten sam fizyczny poziom ciśnienia akustycznego, ale mogą nie brzmieć równie głośno dla osoby stojącej w pobliżu. To jest gdziekrzywe jednakowej głośnościstać się użytecznym.

Opisują, jak ludzki słuch reaguje na różne częstotliwości. Ma to znaczenie w przypadku szumu transformatora, ponieważ szum transformatora często zawiera stosunkowo silne komponenty o niskiej-częstotliwości.

Zatem pomiar dźwięku to jedno. Zrozumienie, jak ludzie faktycznie postrzegają ten dźwięk, to zupełnie inna sprawa.

TheMetoda-ważona, wyrażona w dB(A), dostosowuje pomiary dźwięku zgodnie z charakterystyką częstotliwościową ludzkiego słuchu.

Z tego powodu limity hałasu dla urządzeń elektrycznych i oceny hałasu w środowisku często wykorzystują dB(A). Transformator może mieć stosunkowo silną składową o niskiej-częstotliwości, ale wynik ważony A-w większym stopniu uwzględnia częstotliwości, na które ludzie są bardziej wrażliwi.

Dlatego też oceniając hałas transformatora w rzeczywistej instalacji, warto poznać zarówno surową charakterystykę akustyczną, jak i ważony poziom hałasu A-.

Nie ma jednego powodu, dla którego jeden transformator jest cichszy od drugiego. Materiał rdzenia, gęstość strumienia magnetycznego, struktura rdzenia, jakość produkcji, konstrukcja mechaniczna, warunki pracy i rezonans mogą mieć znaczenie.

Magnetostrykcjajest jedną z głównych przyczyn szumów rdzenia transformatora.

Gdy strumień magnetyczny zmienia się wewnątrz rdzenia, arkusze stali krzemowej ulegają drobnym zmianom wymiarowym. Zmiany te zachodzą w sposób ciągły podczas pracy na prąd zmienny i powodują wibracje mechaniczne.

Wielkość magnetostrykcji zależy od właściwości stali elektrotechnicznej, kierunku materiału, gęstości strumienia magnetycznego i warunków pracy.

Stosowanie wysokiej-jakości stali elektrotechnicznej o odpowiednich właściwościach magnetycznych może pomóc w ograniczeniu wibracji rdzenia. Konstrukcja transformatora musi również utrzymywać gęstość strumienia magnetycznego w zamierzonym zakresie roboczym. Jeśli rdzeń zostanie dociśnięty zbyt mocno magnetycznie, może wzrosnąć hałas i inne niepożądane efekty.

Konstrukcja rdzenia ma bezpośredni wpływ na hałas transformatora.

Geometria rdzenia, konstrukcja złącza, układy zaciskowe i sposób rozkładu sił magnetycznych wpływają na wibracje. Odpowiednio zaprojektowany rdzeń pomaga kontrolować ruch mechaniczny.

Nowoczesne konstrukcje transformatorów często korzystają z optymalizacjikrok-okrążenie rdzeniapołączeń i ulepszonych rozwiązań konstrukcyjnych. Podejścia te mogą pomóc w zmniejszeniu zarówno strat w rdzeniu, jak i wibracji.

Nie chodzi tylko o sam materiał. Równie duże znaczenie ma sposób, w jaki materiał został zaprojektowany i zmontowany.

Jakość produkcji może mieć zaskakująco duży wpływ na hałas transformatora.

Złe ułożenie warstw, nieprawidłowe ustawienie złącza, nadmierne naprężenia mechaniczne lub niewystarczające dociśnięcie mogą spowodować, że rdzeń będzie wibrował bardziej niż oczekiwano.

Dlatego proces montażu wymaga starannej kontroli. Z laminatami rdzeniowymi należy obchodzić się prawidłowo, złącza powinny być dokładnie wyosiowane, a siła docisku powinna być odpowiednio ustawiona.

Zbyt małe mocowanie może pozwolić na niepożądany ruch. Zbyt mocne mocowanie również niekoniecznie jest lepsze, ponieważ nadmierne naprężenia mechaniczne mogą również wpływać na charakterystykę drgań rdzenia.

Rezonans może znacznie pogorszyć możliwe do opanowania wibracje.

Każdy element konstrukcyjny ma częstotliwości naturalne. Jeśli częstotliwość wzbudzenia generowana przez transformator zbliży się do jednej z tych częstotliwości naturalnych, wibracje mogą gwałtownie wzrosnąć.

Zbiorniki transformatorów, grzejniki, zaciski, fundamenty i inne części konstrukcyjne mogą mieć różne charakterystyki rezonansowe. Po wystąpieniu rezonansu nawet stosunkowo niewielka siła wzbudzenia może spowodować znacznie większą reakcję na wibracje.

Dobra konstrukcja konstrukcyjna, odpowiednie tłumienie i izolacja drgań mogą pomóc w utrzymaniu rezonansu pod kontrolą.

Redukcja hałasu transformatora zwykle działa najlepiej, gdy stosuje się kilka metod jednocześnie. Inżynierowie mogą zacząć od źródła hałasu, następnie kontrolować drgania konstrukcji, a na koniec zająć się przenoszeniem dźwięku przez otaczające środowisko.

Pierwsze podejście polega na zmniejszeniu wibracji pochodzących z samego transformatora.

Hałas rdzenia można zmniejszyć dzięki odpowiedniej stali elektrotechnicznej, zoptymalizowanej konstrukcji rdzenia, dokładnemu montażowi i właściwemu zaciskaniu mechanicznemu.

Ważne jest również utrzymanie transformatora w zakresie określonej gęstości strumienia magnetycznego. Wysoka-jakość produkcji pomaga zapobiegać luźnym warstwom, słabym połączeniom i innym stanom, które mogą zwiększać wibracje.

Dla producentów transformatorów oznacza to, że kontrola hałasu rozpoczyna się na długo przed dotarciem transformatora do miejsca instalacji.

Ze względu na stosunkowo dużą powierzchnię kadź transformatora może stać się zaskakująco skuteczną-powierzchnią promieniującą dźwięk.

Wzmocnienie zbiornika, zoptymalizowana konstrukcja paneli, ulepszone połączenia mechaniczne i materiały-tłumiące wibracje mogą zmniejszyć ilość dźwięku emitowanego przez zbiornik.

Pomocna może być również izolacja drgań pomiędzy transformatorem a jego fundamentem. Połączenia elastyczne mogą być przydatne tam, gdzie wibracje mechaniczne mogłyby w przeciwnym razie przedostać się do pobliskich konstrukcji.

Nie należy pomijać systemów chłodzenia, zwłaszcza w przypadku dużych transformatorów mocy.

Ciche-wentylatory chłodzące, zoptymalizowana konstrukcja łopatek, odpowiednie prędkości wentylatorów i-izolujący od wibracji montaż mogą pomóc w zmniejszeniu hałasu wentylatora.

Konserwacja też ma znaczenie. Uszkodzone lub niewyważone łopatki wentylatora, zużyte łożysko lub źle ustawiony silnik mogą powodować znacznie większe wibracje niż prawidłowo konserwowany wentylator.

Transformatory chłodzone naturalnie mają na ogół mniej mechanicznych źródeł hałasu, ponieważ nie są uzależnione od zasilanych wentylatorów chłodzących ani pomp olejowych.

Jednak konstrukcja grzejnika i sztywność konstrukcyjna nadal mają znaczenie. Odpowiednio zaprojektowane grzejniki mogą pomóc ograniczyć wibracje i niepotrzebne promieniowanie dźwiękowe, zachowując jednocześnie efektywne odprowadzanie ciepła.

W przypadku systemów z wymuszonym-chłodzeniem oleju wybór-cichych pomp olejowych jest ważnym elementem kontroli hałasu transformatora.

Należy wziąć pod uwagę silnik pompy, łożyska, ścieżkę przepływu oleju i ustawienie instalacji. Regularna konserwacja może również zapobiec nietypowym wibracjom spowodowanym zużyciem podzespołów lub złymi warunkami pracy.

Czasami sam transformator jest już w miarę cichy, ale środowisko instalacji sprawia, że hałas jest bardziej zauważalny.

W takich przypadkach wzdłuż ścieżki propagacji można dodać izolację akustyczną. Bariery akustyczne, ściany dźwiękoszczelne, obudowy transformatorów i specjalnie zaprojektowane pomieszczenia transformatorów mogą zakłócać bezpośrednią transmisję dźwięku.

Jest jeden ważny haczyk: konstrukcja akustyczna musi nadal zapewniać wystarczającą wentylację i odprowadzanie ciepła. Całkowicie zamknięty transformator może być cichszy, ale jeśli ucierpi jego wydajność chłodzenia, stwarza to znacznie większy problem.

Tłumienie hałasu może obejmować izolację wibracji, pochłanianie dźwięku, konstrukcje tłumiące i inne środki mające na celu redukcję dźwięku, zanim dotrze on do wrażliwych obszarów.

Podkładki antywibracyjne-mogą ograniczyć przenoszenie drgań przez fundament. Elastyczne połączenia mogą zmniejszyć przenoszenie wibracji mechanicznych na połączone konstrukcje. Materiały-dźwiękochłonne mogą redukować hałas odbity w powietrzu w pomieszczeniach transformatorowych.

W przypadku podstacji zlokalizowanych w pobliżu budynków mieszkalnych, biur, szpitali, szkół lub innych obszarów-wrażliwych na hałas, środki te najlepiej rozważyć na etapie projektowania.

Próba rozwiązania problemu hałasu po zainstalowaniu transformatora jest zwykle bardziej skomplikowana-i często droższa.

Dźwięk transformatorapochodzi z czegoś więcej niż tylko znajomego szumu rdzenia magnetycznego. Magnetostrykcja, wibracje uzwojenia, wentylatory chłodzące, pompy olejowe, elementy konstrukcyjne i rezonans mogą mieć wpływ na końcowy poziom hałasu. Otaczające środowisko i sposób, w jaki wibracje przechodzą przez instalację, mogą jeszcze bardziej skomplikować sytuację.

Dla producentów transformatorów takich jakTransformator Yawei'a, skuteczna kontrola hałasu zaczyna się od podstaw: odpowiedniej stali elektrotechnicznej, zoptymalizowanej konstrukcji rdzenia, dokładnego montażu, niezawodnej konstrukcji mechanicznej i dobrze-zaprojektowanego sprzętu chłodzącego.

Dodatkową ochronę mogą zapewnić metody instalacji, takie jak izolacja wibracyjna, izolacja akustyczna, bariery akustyczne i tłumienie hałasu.

Celem nie jest po prostu wyciszenie transformatora na papierze. Transformator o naprawdę niskim-szumach powinien dobrze działać w świecie rzeczywistym, gdzie sprzęt dzieli przestrzeń z ludźmi, budynkami i innymi systemami elektrycznymi. Dlatego też hałas transformatora należy brać pod uwagę od momentu projektowania i produkcji, aż po instalację i eksploatację.

Skontaktuj się teraz

P: Jak szybko możesz dostarczyć transformator?

Odp.: To zależy od ilości i wydajności transformatora, zwykle w ciągu jednego miesiąca od daty potwierdzenia przez kupującego.

P: Jak długo możesz zapewnić gwarancję jakości?

Odp.: 24 miesiące od zadziałania transformatora daty.

P: Jaką metodę płatności akceptujesz?

Odp.: Preferowany T/T (przelew bankowy), akceptowane są obie akredytywy.