Почему трансформатор гудит или гудит? Причины, нормальный уровень звука и способы устранения

Ламинированный трансформатор мощностью 500 ВА, стоящий на верстаке, издает устойчивый низкий тон, который слышен через всю комнату, и в этом нет ничего плохого. При питании частотой 50 Гц нота находится около 100 Гц; при питании с частотой 60 Гц она составляет около 120 Гц. Этот звук исходит от стали, меняющей форму в магнитном поле, а не от компонента, который вот-вот выйдет из строя.

Короткий ответ: шум возникает в основном из-за магнитострикции, незначительного расширения и сжатия стального сердечника при изменении магнитного поля, а также магнитных сил, действующих на обмотки. Независимо от того, к чему прикреплен трансформатор, усиливает эту вибрацию. Устойчивый тон на удвоенной частоте линии является нормальным поведением.

Устойчивый низкий тон, постоянная высота: нормальный гул ядра.
Гул, нарастающий и падающий при нагрузке: намотка и ведущая сила.
Резкий шум после добавления выпрямителя или привода: смещение постоянного тока или гармоники.
Треск, хлопок, стук или внезапное изменение звука: остановитесь и осмотритесь.

В оставшейся части статьи объясняется каждый источник шума, показано, как отличить нормальный шум от неисправности, и перечислены факторы, которые на самом деле снижают шум.

Откуда исходит гул

Магнитострикция преобладает. Кремниевая сталь с ориентированной структурой зерен, материал почти каждого ламинированного сердечника, очень незначительно меняет размеры при намагничении, с деформацией порядка нескольких частей на миллион. Поскольку изменение происходит в обеих половинах цикла, ядро вибрирует с частотой 100 Гц при питании с частотой 50 Гц и с частотой 120 Гц при питании с частотой 60 Гц, причем гармоники располагаются сверху. Сердечник, приводимый в движение от 1,6 до 1,7 Тл, перемещается больше, чем сердечник, приводимый в движение при 1,2 Тл, поэтому в тихих конструкциях используется больше стали сердечника и больше витков, а не просто больший номинал кВА.

Обмотки на втором месте. Ток в соседних проводниках создает силы, пропорциональные квадрату тока, поэтому вибрация обмотки возрастает с увеличением нагрузки, в то время как шум сердечника остается практически одинаковым от холостого хода до полной нагрузки. На небольшом блоке EI изменение едва слышно; на большом агрегате сухого типа он может достигать нескольких децибел.

Структура стоит на третьем месте, и зачастую она является самым большим мультипликатором. Трансформатор, прикрепленный к гибкой стальной панели, каркасной стене или полому полу, излучает гораздо больше звука, чем тот же блок на бетонном постаменте. Панели корпуса, кабелепроводы и монтажные каналы имеют собственный резонанс, а панель, резонирующая на частоте 100 Гц, может превратить скромную вибрацию в гул, заполняющий комнату. Вентиляторы и насосы, если они установлены, сами добавляют широкополосный шум.

Магнитострикция ядра: 58%
Усилия обмотки и вывода: 16%
Резонанс корпуса: 16%
Вентиляторы и вспомогательное оборудование: 10%

Ориентировочное распределение звукового шума для нагруженного трансформатора сухого типа, измеренное на расстоянии одного метра. Баланс меняется в зависимости от размера, материала сердцевины и монтажа.

Почему шум становится громче

Плотность потока зависит от приложенного напряжения и частоты, а не от нагрузки. Трансформатор, рассчитанный на напряжение 220 В при частоте 50 Гц, работает вблизи расчетного потока; поднимите напряжение до 240 В, и ядро будет работать примерно на 9% тяжелее. Ниже колена кривой намагничивания дополнительный звук скромный. Выше него ядро в течение части каждого полупериода насыщается, форма сигнала тока искажается, а гул становится громче, резче и богаче гармониками.

Перенапряжение и эффект ночного времени

Напряжение в сети возрастает, когда спрос падает, поэтому поздно ночью трансформатор часто звучит громче. Если вечером шум на распределительном устройстве заметно усиливается, измерьте подачу с помощью счетчика истинного среднеквадратичного значения, прежде чем предполагать неисправность. Переключение ответвлений или небольшое снижение первичного напряжения часто восстанавливает первоначальный уровень звука.

Смещение постоянного тока

Постоянный ток в обмотке асимметрично подталкивает сердечник к насыщению и создает резкое жужжание вместо плавного тона. Полупериодные выпрямители, зарядные устройства без фильтров и некоторое сварочное оборудование являются распространенными причинами на предприятии; геомагнитные возмущения делают то же самое с большими сетевыми трансформаторами.

Гармоники и резонанс

Частотно-регулируемые приводы, импульсные источники питания и драйверы светодиодов потребляют ток короткими импульсами. Эти гармонические токи создают в обмотках свою собственную силовую структуру и придают гулу резкий оттенок. В других случаях в электричестве вообще ничего не изменилось: возбуждение 100 или 120 Гц просто соответствует резонансной частоте панели, и прижатие руки к корпусу во время прослушивания — самый быстрый способ найти его.

Обычный гул или предупреждающий знак?

Нормальный гул устойчивый, низкий и предсказуемый. Неисправности и проблемы с электричеством редко бывают настолько вежливыми, и любое внезапное изменение звука стоит расследовать самостоятельно.

Распространенные звуки трансформатора, их вероятные причины и соответствующие меры первой реакции.
Что ты слышишь	Вероятная причина	Первый ответ
Устойчивый низкий тон с частотой 100 или 120 Гц.	Магнитострикция в ядре	Нормальный; установите изолирующие крепления, если в комнате тихо
Гул, усиливающийся при нагрузке	Силы обмотки и гармонические токи	Проверьте профиль нагрузки и спектр гармоник.
Громче ночью или при высоком напряжении питания	Перевозбуждение ядра	Измерьте напряжение питания и проверьте настройку ответвителя.
Резкий гул после установки выпрямителя.	Смещение постоянного тока or high harmonic current	Установите блокировку постоянного тока или пересмотрите конструкцию нагрузки
Металлическая погремушка, которая останавливается при нажатии на панель.	Ослабленная панель, болт или кронштейн	Повторно затяните крепления и добавьте демпфирование.
Треск, хлопанье, шипение	Дуга или напряжение изоляции	Немедленно обесточьте устройство и проверьте его.
Громкий стук или стук	Ослабление зажима сердечника или внутренняя неисправность.	Снять с эксплуатации и проверить
Бульканье или пузырение в маслонаполненном агрегате	Газ в масле	Отбор проб масла и полная проверка

Что на самом деле снижает шум

Установка и монтаж

Избегайте каркасных стен, подвесных потолков и полых полов; монтировать на твердую, нагруженную массой поверхность.
Держите устройства подальше от углов, лестничных клеток и узких коридоров, где накапливается отраженный звук.
Используйте неопреновые прокладки для небольших ЭУ и тороидальных блоков, а также пружинные или резиновые изоляторы мощностью выше примерно 50 кВА.
Используйте гибкий кабелепровод и плетеные соединения, чтобы вибрация не распространялась по жесткому трубопроводу.

Механические исправления

Повторно затяните зажимы сердечника и крепления корпуса по фигуркам производителя; термоциклирование ослабляет их.
Добавьте к панелям винил или акустический пенопласт, чтобы обеспечить чистоту вентиляционных путей.
Проверьте зазоры. Кабель, касающийся вибрирующей крышки, будет гудеть гораздо сильнее, чем сам трансформатор.

Выбор дизайна

Укажите меньшую плотность потока; Тихие агрегаты содержат больше стали и больше витков.
Попросите ступенчатые соединения под углом, которые зажимаются более жестко, чем простые стыковые соединения.
Обращайтесь с аморфными сердечниками осторожно: они снижают потери на холостом ходу, но обычно работают громче.
Для тороидальных и аудио-типов вакуумная лакировка или заливка фиксирует сборку и устраняет большую часть шума.

Установка режима тихого режима с самого начала

Если трансформатор будет установлен рядом с рабочими местами, палатами пациентов или квартирами, шум должен быть указан в технических характеристиках. Заводские звуковые испытания проводятся в тихой обстановке; то же устройство в реальной комнате обычно измеряет на 3–5 дБ выше из-за отражений и фонового шума.

Типичные уровни звука на расстоянии одного метра для обычных типов трансформаторов. Значения являются ориентировочными и зависят от конструкции, нагрузки и используемого стандарта.

Все, что имеет значение, должно быть записано в приказе:

Гарантированный уровень звука в дБ(А) на расстоянии одного метра, измеренный в соответствии со стандартом IEC 60076-10 для силовых трансформаторов или соответствующим стандартом сухого типа.
Максимальная плотность потока при номинальном напряжении плюс 5 %, при условии, что конструкция останется ниже этого значения.
Спектр гармоник и любая составляющая постоянного тока нагрузки, поэтому сердечник и обмотка могут быть подобраны с учетом этого.
Включены ли изолирующие крепления, гибкие соединения и вентилируемый звукоизоляционный кожух.
Отчет о звуковых испытаниях со спектром 1/3 октавы для чувствительных к шуму объектов.

В большинстве случаев дополнительный стальной сердечник стоит дешевле, чем акустический кожух, и устраняет шум в его источнике. Производитель, который производит и тестирует свои собственные устройства, обычно может предложить оба варианта, поэтому указывайте целевое значение в децибелах и условия монтажа, когда вы запрашиваете индивидуальный дизайн трансформатора .

Часто задаваемые вопросы

Опасен ли гудящий трансформатор?

Почти никогда. Гул появляется, как только на устройство подается питание, даже если к вторичной обмотке ничего не подключено. Треск, треск, запах гари или внезапное изменение звука — сигналы, требующие внимания.

Почему ночью звук громче?

Напряжение питания возрастает по мере падения спроса, а фоновый шум в здании падает. Оба эффекта углубляют один и тот же шум в ваше сознание.

Может ли трансформатор быть абсолютно бесшумным?

Нет. Каждое ядро, находящееся под напряжением, вибрирует. Реальной целью является уровень ниже фонового шума комнаты в месте прослушивания.

Означает ли больший номинал кВА меньший уровень шума?

Не сам по себе. Стандартные номиналы рассчитаны на аналогичные плотности потока. Шум снижается только тогда, когда меньшая плотность потока указана и предусмотрена в материале сердечника.

Изменяется ли нагрузка на гул?

Гул ядра остается примерно постоянным от холостого хода до полной нагрузки. Силы обмотки растут пропорционально квадрату тока, поэтому звук усиливается и усиливается по мере увеличения нагрузки.

Шум трансформатора — это вопрос проектирования и установки задолго до того, как он станет вопросом технического обслуживания. Устойчивый сигнал частотой 100 или 120 Гц говорит о том, что ядро выполняет свою работу; новый скрежет, треск или изменение тона подскажут вам присмотреться. Измерение напряжения питания, гармоник нагрузки и уровня звука на расстоянии одного метра обычно выявляет причину за полдня, и те же три цифры определяют, что спросить при следующем заказе. Наш опыт в производстве ламинированных трансформаторов с электроуправлением, тороидальных трансформаторов и трансформаторов с C-образным сердечником обобщен на странице о странице .