Из за чего гудят трансформаторы: Почему гудит трансформатор? — самые полезные статьи в интернет-магазине радиодеталей и радиоэлектроники Electronoff

Почему гудит трансформатор: основные причины и способы устранения

Работающий трансформатор зачастую становится источником гула, вызываемого физическими процессами, происходящими в устройстве при обычных условиях эксплуатации. Но, если уровень шума слишком высок или гудит трансформатор в микроволновке, ламповом усилителе и в других бытовых приборах, это может свидетельствовать о неисправности устройств. Почему же гудят нагруженные трансформаторы? Давайте разберемся.

• Принцип работы
• Факторы, влияющие на уровень гула
• Причины шума силового трансформатора
• Шум в бытовых приборах

Принцип работы

В школьные годы на уроках физики нам давали понятие магнитострикции. Не всем, правда, тогда это было интересно. Попытаемся сейчас вернуться к теме и кратко изложить суть процесса. Для начала вспомним, как работает трансформатор.

На рисунке изображен простейший прибор, состоящий из первичной обмотки (А), вторичной обмотки (Б) и сердечника (С) – магнитопровода, собранного из металлических пластин или из материала, обладающего ферромагнитными свойствами.

При подаче на первичную обмотку (А) переменного напряжения, в ней начинает течь ток, под воздействием которого в сердечнике (С) формируется магнитный поток (Ф), индуцирующий ток во вторичной катушке (Б), к которой подключена нагрузка. Происходит преобразование напряжения, величина которого на выходе будет зависеть от соотношений числа витков первичной и вторичной обмоток. Частота при этом останется неизменной.

Магнитострикция – это физический процесс изменения объемов и размеров тела под воздействием магнитного потока, проходящего через это тело. Изменениям подвержены материалы с ярко выраженными магнитными свойствами, из которых и производят сердечники для трансформаторов.

На рисунке представлена периодичность процесса сжатия и растяжения сердечника за цикл перемены магнитного потока. Изменения размеров магнитопровода приводят к возникновению колебаний воздуха. Образуются волны, имеющие частоту в звуковом диапазоне (50 Гц). Это и есть тот самый гул, сопровождающий обычную работу силовых трансформаторов. В ИИП (импульсных источниках питания) такой шум отсутствует, так как частота волн, образующихся в процессе колебаний, не входит в слышимый человеком диапазон.

Факторы, влияющие на уровень гула

Насколько сильно шумит трансформатор, зависит от:

• степени загруженности;
• габаритных размеров;
• физических характеристик материала, из которого изготовлен магнитопровод.

Перегруженный трансформатор будет гудеть громче, чем работающий при номинальной нагрузке. А характерный шум, возникающий при работе больших силовых преобразователей на подстанциях, является нормальным.

Причины возникновения в трансформаторе побочных звуков:

1. При неплотной намотке катушки, под воздействием магнитного потока, стремящегося сдвинуть обмотки устройства относительно сердечника, возникает вибрация, сопровождающаяся гулом.
2. В процессе работы, при плохой подгонке пластин сердечника и образовании между ними зазоров, возникает вибрация, сопровождающаяся металлическим звоном, впоследствии шумом.
3. При нарушении целостности проводов обмотки катушка может искрить. Процесс сопровождается хлопками. При мощных разрядах звук интенсивнее.
4. Плохо закреплённый трансформатор и его детали также вибрируют и гудят.

Причины шума силового трансформатора

Нормально работающий силовой трансформатор гудит без внезапных резких звуков, дребезжаний, жужжаний. Если слышны неритмичные шумы и потрескивания, аппарат необходимо срочно вывести из эксплуатации.

Для установления причины гула проводят диагностику. Для этого вначале проводят визуальный осмотр трансформатора. Если видны следы потеков, сгоревшая изоляция, почерневшие участки, то делают вывод, что произошло межвитковое замыкание.

Если диагностируют понижающий трансформатор, можно включить его в сеть для проверки напряжения на вторичной обмотке. При возникновении потрескивания, дыма, систему тут же обесточивают.

Если при включении, трансформатор гудит и греется, это говорит о повышенной токовой нагрузке. Причины явления — неисправности в цепи потребителей.

Если устройство гудит после перемотки и сборки, это означает что:

• Неправильно собран или подогнан сердечник.
• Не закреплена катушка или недостаточно плотно намотаны обмотки. В этом случае нужно зафиксировать катушку, перемотать обмотку или залить устройство парафином.
• Неверно произведен расчет обмоток (особенно первичной). В этом случае трансформатор под нагрузкой будет гудеть и греться. Потребуется корректировка расчетов и правильная перемотка.

Причины повышенного шума могут быть в ослаблении болтов крепления составных частей: сердечника, корпуса, крышки, выхлопной трубы, расширительного бака и прочих.

Как устранить неполадку? Необходимо отключить трансформатор и протянуть крепёж.

При вибрации листов магнитопровода крайние листы расклинивают. Для этой цели подойдет электрокартон.

Если трансформатор гудит по причине:

• перегрузки, нужно снизить нагрузку, отключив часть наименее значимых объектов потребления;
• несимметричной нагрузки, потребуется равномерно перераспределить нагрузку по фазам;
• электрических разрядов между обмоткой и корпусом, необходимо вывести трансформатор в ремонт с разборкой и изъятием активной части найти, и устранить место возникновения разряда.

Шум в бытовых приборах

Влияние магнитострикции на сетевые трансформаторы, работающие в бытовых приборах, ничтожно мало, поэтому причины гудения в большинстве случаев указывают на нештатную ситуацию.

Почему гудит трансформатор в сети переменного тока? В чем причина назойливых звуков и что делать, чтобы от них избавиться?

В светильниках и люстрах явление происходит из-за высокой мощности галогеновых 12 вольтовых лампочек. Чтобы избавиться от нежелательного эффекта, нужно снизить мощность источников освещения или установить электронный трансформатор большей мощности (помогает не всегда, иногда нужно просто купить качественный и дорогой источник питания).

Если в совершенно новом телевизоре, при правильно настроенном ресивере слышен свист, скорее всего, его источником является некачественно собранные трансформаторы или дроссели. Нужно дополнительно пропаять детали и, для устранения вибрации, залить обмотки клеем или цапонлаком.

Трансформатор, входящий в устройство блока питания для светодиодной ленты, имеет один большой недостаток. Он пищит при большой нагрузке, а еще чаще писк слышен при диммировании. Проблема уходит после установки герметичного блока питания, через корпус которого, говоря простыми словами, звук просто не пробивается. Ещё можно попробовать найти в продаже диммер с высокой частотой ШИМ.

Если гудит сабвуфер, проблема может быть в неисправности сглаживающих конденсаторов блока питания и в усилителе звука, вышедшем из строя. Тогда в колонках возникает постоянный гул, избавиться от которого поможет замена, пришедших в негодность, деталей. Если элементы усилителя исправны, то следует увеличить ёмкость фильтрующих конденсаторов после диодного моста в блоке питания, чрезмерное увеличение может привести к выходу из строя диодного моста при запуске.

Если микроволновка гудит и вибрирует при включении, скорее всего, произошла поломка силового трансформатора. Прежде чем трогать внутренние элементы, нужно отключить питание и принудительно разрядить высоковольтный конденсатор через лампочку. Повреждения могут быть и в первичной, и во вторичной обмотке. В этом случае лучше обратится в сервисный центр.

Если микроволновка трещит, возможно, проблема в высоковольтных пробоях. Обычно это «лечится» удалением загрязнений и подкрашиванием тех частей корпуса (внутри микроволновки) с которых отвалилась краска, или заменой слюды.

Писк в зарядном устройстве на 12 вольт также наблюдается при некачественном закреплении деталей или если выставлен слишком высокий зарядный ток. Также возможно аккумулятор уже пора менять, так как закоротили пластины его банок между собой. Со временем, если это заводской брак, вибрации данных элементов могут расшатать пайку, образовав в этом месте повышенные контактные сопротивления, которые под действием тока будет нагревать весь участок. Это может привести к короткому замыканию и возгоранию зарядки. В связи с этим, при возникновении проблемы лучше сразу поменять устройство на новое.

Итак, подытожим. Если силовой трансформатор на электрической подстанции гудит равномерно, без внезапных резких звуков – это нормальный естественный процесс работы. Если же мы слышим, как гудит аппарат, который раньше не издавал подобных звуков, нужно заняться его ремонтом.

При отсутствии необходимых знаний и опыта не стоит вмешиваться в устройство прибора. Это может быть опасно. Доверьтесь профессионалам.

Материалы по теме:

• Почему микроволновка не греет еду
• Почему гудит стиральная машина
• Чем отличается трансформатор от автотрансформатора

Опубликовано 02.03.2020 Обновлено 02.03.2020 Пользователем Александр (администратор)

Почему возникает шум электрического трансформатора и как его уменьшить

Содержание

Когда речь идет о регулировании мощности, трансформаторы — это все. Повышающие и понижающие трансформаторы могут повышать или понижать напряжение для подачи любого уровня мощности, необходимого для данного приложения, и до тех пор, пока шум трансформатора не является частью электрической системы, они будут выполнять свою работу надежно и эффективно. .

Но шум трансформатора может стать серьезной проблемой. Даже небольшое количество может застопорить работу и предотвратить силовые трансформаторы не должны работать так, как они спроектированы, поэтому важно точно знать, что такое шум трансформатора, что его вызывает и как его предотвратить.

Далее следует обзор этих трех элементов характеристик трансформатора, а также некоторые соответствующие рекомендации и обзор двух лучших трансформаторов в отрасли.

Что вызывает гудящий шум в электрическом трансформаторе?

Одним из наиболее распространенных симптомов чрезмерного шума трансформатора является знакомое гудение, которое издают трансформаторы. Но определить, является ли количество шума чрезмерным, сложнее, чем кажется.

Почему? Потому что все трансформаторы «гудят» в той или иной степени из-за протекания через трансформатор переменного тока, оказывающего магнитное воздействие на железный сердечник этих устройств.

Определенное количество гудения является нормальным явлением, но существуют меры по его устранению, если измерения производительности трансформатора выходят за указанные параметры для тока, напряжения или того и другого. Это также может быть необходимо сделать в определенных рабочих ситуациях, чтобы сотрудники были более эффективными и продуктивными.

Давайте рассмотрим несколько приемов, которые можно использовать для уменьшения или устранения слышимого гудения, начиная с некоторых шагов, которые можно предпринять во время установки и монтажа.

Как предотвратить появление шума трансформатора?

Выберите место установки с низким трафиком

Первым шагом в снижении шума трансформатора является выбор подходящего места с низким трафиком. В данном случае под «трафиком» понимается как передвижение людей, так и наличие других электрических устройств. Любой из них может вызвать чрезмерное гудение, но гораздо более вероятно, что виновником будут другие устройства, особенно в офисных помещениях, где присутствуют компьютеры и другая электроника.

Избегайте углов, лестничных клеток и коридоров

Следующий шаг связан с интервалами. В частности, размещение трансформаторов в ограниченном пространстве усиливает шум и гудение, а также отражает любые помехи, которые могут присутствовать. Чтобы противостоять этому, по возможности убедитесь, что ваши трансформаторы не расположены в углах, коридорах или на лестничных клетках.

Установка устройства на твердой поверхности

Кроме того, всегда устанавливайте трансформаторы на твердой поверхности. Поверхности из фанеры усиливают шум, как и тонкие стены, которые в основном используются в качестве занавесок во внутренних конструкциях. Для достижения идеальной производительности трансформаторы лучше всего работают при установке на тяжелых и плотных поверхностях, таких как бетонные полы или стены, поэтому по возможности вам следует отдавать предпочтение именно этим поверхностям.

Затяните болты на корпусах

Если вам необходимо установить их в других местах, вы можете использовать гибкое крепление, чтобы уменьшить контакт с металлом и уменьшить передачу шума. Где бы вы ни устанавливали трансформаторы, убедитесь, что болты и винты на трансформаторе затянуты надлежащим образом. Незакрепленные детали будут добавлять вибрацию, которая увеличивает шум, и вы всегда должны следить за тем, чтобы не поднимать рым-болты, так как они также могут увеличить шум, если они используются во время установки.

Использовать звукопоглощающий материал

Кроме того, есть несколько упреждающих шагов, которые вы можете использовать, чтобы уменьшить влияние гудения на тех, кому приходится работать в местах, где присутствуют трансформаторы.

Один из них заключается в использовании звукопоглощающего материала, который поможет предотвратить распространение шума. Акустическая плитка — один из лучших демпфирующих материалов, которые вы можете использовать, а стекловолокно и кимсул — другие хорошие примеры хорошего демпфирующего материала.

Другим вариантом является использование таких материалов, как масляные барьеры или амортизирующие прокладки. Это не устранит шум, но облегчит людям, работающим в зоне трансформаторов, борьбу с гулом, который может вызывать раздражение.

И последнее замечание о гудении трансформатора — всегда следуйте рекомендациям производителя при установке и настройке трансформаторов.

Эти спецификации, как правило, очень конкретны, когда речь идет об использовании демпферов, винтов и болтов, и внимание к деталям, содержащимся в спецификациях, важно, когда речь идет о получении максимальной отдачи от ваших трансформаторов.

CHINT Power Transformer Solution

Силовой трансформатор 220 кВ

Когда дело доходит до трансформаторных решений, силовой трансформатор 220 кВ является одним из примеров отличного решения.

Он подходит для ряда применений, где важна мощность, включая электростанции, подстанции и крупные промышленные предприятия.

Этот трансформатор соответствует всем необходимым спецификациям, включая IEC 60076-1, ANSI, AS, IEEE и другим стандартам IEC. Диапазон напряжения составляет 50/60 Гц при 220 кВ с мощностью от 16 000 до 780 000 кВА. Эти трансформаторы обеспечивают высокую надежность и безопасность работы, а их эффективность превосходна.

Этот трансформатор также обеспечивает дополнительную прочность изоляции и защиту от короткого замыкания, а также компактную, легкую конструкцию и низкий уровень шума. Кроме того, их можно легко настроить и быстро доставить.

Сухой трансформатор с сердечником из аморфного сплава

Сердечник из аморфного сплава Сухой трансформатор — еще один отличный выбор для таких применений, как высотные здания, коммерческие помещения, метро, ​​аэропорты и т. д.

Он также соответствует стандарту IEC 60076-11 с мощностью 30-2500 кВА и номинальным напряжением высокого напряжения 10 кВ. Эти силовые трансформаторы обладают аналогичными высокими характеристиками, включая механическую прочность, превосходную термическую стабильность и возможность увеличения мощности в небольшом и легком корпусе.

Сводка

Никому не нравится шум трансформаторов. Тем не менее, с помощью приведенных выше советов вы почти наверняка сможете уменьшить шум, создаваемый вашим трансформатором, и обеспечить более тихую жилую и рабочую среду.

Объяснение гудящего шума трансформатора

— статьи

Уровень собственного шума всех трансформаторов зависит от размера и типа сборки сердечник/обмотка. В зависимости от условий эксплуатации трансформатора измерения уровня звука на месте установки могут существенно отличаться от тех, которые были получены на заводе.

Хотя сердечники трансформаторов обычно считаются основным источником звука трансформатора, электромагнитные силы в обмотках, известные как шум нагрузки, также могут оказывать значительное влияние на трансформаторы с низким уровнем шума наряду с другими электрическими и механическими факторами.

Таким образом, звуковые механизмы трансформаторов можно охарактеризовать следующим образом:

1.

Звук ядра

Когда полоска железа намагничивается, возникает явление, известное как магнитострикция, заставляющее железо изменять свои физические размеры. Когда намагничивание снимается, железная полоса возвращается к своему первоначальному состоянию и форме. Это изменение физического размера обычно составляет лишь несколько миллионных долей.

Сердечники трансформаторов изготавливаются путем укладки слоев тонких пластин железа, отделенных от соседних слоев тонким непроводящим слоем изоляции. Когда сердечник намагничивается, магнитное поле действует между соседними пластинами, растягивая и сжимая клей и изоляцию между ними.

Трансформатор магнитно возбуждается переменным напряжением и током, так что он растягивается и сжимается дважды в течение полного цикла намагничивания. Фото: Викимедиа.

Трансформатор магнитно возбуждается переменным напряжением и током, так что он растягивается и сжимается дважды в течение полного цикла намагничивания. Это изменение размера не зависит от направления магнитного потока и происходит при удвоенной частоте сети.

Почему трансформаторы с возрастом становятся громче?

Со временем клей для сердечника трансформатора начинает отслаиваться, и ламинированные слои немного отделяются друг от друга. Вибрация этих слоев представляет собой жужжание, которое вы можете услышать, и как только клей начинает разрушаться, звук становится громче.

Плотность магнитного потока, материал сердечника, геометрия сердечника и форма волны напряжения возбуждения являются факторами, влияющими на величину и частотные составляющие уровней звука сердечника трансформатора. Поскольку кривая магнитострикции является нелинейной, более высокие четные гармоники также появляются в результирующей вибрации сердечника при более высоких уровнях индукции.

Низкочастотный тональный характер шума сердечника трансформатора затрудняет его устранение по сравнению с более высокочастотным шумом от других источников. Это связано с тем, что низкие частоты распространяются дальше с меньшим затуханием.

2. Звук нагрузки

В трансформаторах шум нагрузки в основном создается осевой и радиальной вибрацией обмоток. Шум нагрузки также может быть вызван вибрациями стенок бака трансформатора и магнитных экранов из-за электромагнитных сил, создаваемых токами нагрузки. Эти электромагнитные силы пропорциональны квадрату токов нагрузки.

Частота шума нагрузки обычно вдвое превышает частоту сети. В некоторых случаях собственная механическая частота систем зажима обмотки может резонировать с электромагнитными силами, тем самым сильно усиливая шум нагрузки.

Присутствие гармоник в токе и напряжении нагрузки (например, в выпрямительных трансформаторах) может привести к вибрациям с вдвое большей частотой гармоник и, таким образом, к значительному увеличению общего уровня шума трансформатора.

Гармоники в токе нагрузки и напряжении могут вызывать вибрации с вдвое большей частотой гармоник в трансформаторах. Фото: Викимедиа.

Величина и угол сдвига фаз токов нагрузки также изменяют внутреннее падение напряжения в обмотках трансформатора. Таким образом, условия нагрузки трансформатора могут изменить уровень индукции сердечника и значительно повлиять на уровни шума сердечника.

Содержание гармоник в токе нагрузки оказывает большее влияние на уровень звука, чем можно было бы ожидать от амплитуды гармонических токов, поскольку они взаимодействуют с током нагрузки промышленной частоты. Гармоники тока являются основным источником повышения уровня шума в трансформаторах высокого напряжения постоянного тока и выпрямительных трансформаторах. Нелинейные нагрузки вызывают гармоники в напряжении возбуждения, что приводит к увеличению уровня шума в сердечнике.

3. Звук вентилятора и насоса

Основным источником тепловыделения в силовых трансформаторах являются потери в меди в обмотках и сердечнике (I ² R потери). Это тепло часто отводится охлаждающими вентиляторами, которые обдувают радиаторы или охладители. Шум, производимый охлаждающими вентиляторами, обычно вносит больший вклад в общий шум трансформаторов меньшей мощности и трансформаторов с низкой индукцией.

Тепло трансформатора часто отводится охлаждающими вентиляторами, которые обдувают радиаторы. Фото: Викимедиа.

Факторы, влияющие на общий уровень шума вентилятора трансформатора, включают:

• скорость наконечника
• конструкция лезвия
• количество вентиляторов
• расположение радиаторов

Шум холодильного оборудования обычно преобладает в очень низкочастотном и очень высокочастотном диапазонах звукового спектра, тогда как основной шум преобладает в промежуточном диапазоне частот между 100 Гц и 600 Гц.

4. Механический и структурный звук

Механический резонанс в монтажной конструкции трансформатора, стенках сердечника и бака может иметь значительное влияние на величину вибраций трансформатора и, следовательно, на создаваемый акустический шум. Незначительное магнитное экранирование также может быть значительным источником звука в трансформаторах.

5. Звук, вызванный постоянным намагничиванием

Даже умеренное постоянное намагничивание сердечника трансформатора приведет к значительному увеличению уровня слышимого шума трансформатора. В дополнение к увеличению уровня мощности нормальных гармоник в колебаниях трансформатора (т. е. четных гармоник частот сети), постоянное намагничивание добавит нечетные гармонические тона к общему уровню звука трансформатора.

Современные ядра имеют высокую плотность остаточного потока. При подаче питания уровни шума активной зоны могут быть на 20 дБ выше, чем значения, полученные при заводских испытаниях. Поэтому рекомендуется, чтобы трансформатор находился под напряжением в течение приблизительно шести часов перед оценкой уровня его шума.

Традиционно источниками полей постоянного тока в трансформаторах были цепи, такие как фидеры постоянного тока для транспортных систем. Однако с увеличением использования силового электронного оборудования в системах передачи электроэнергии и в промышленности увеличивается количество возможных источников намагничивания постоянным током. Геомагнитные бури также могут вызвать сильное намагничивание постоянного тока в трансформаторах, подключенных к длинным линиям электропередачи.

6. Акустический резонанс

На распространение звука влияют многие факторы, такие как атмосферное поглощение, промежуточные барьеры и отражающие поверхности. Звуковые волны могут усиливаться за счет отраженных волн и/или излучаемых волн через стены, полы, потолки, механических колебаний воздуховодов, трубопроводов и монтажных оснований. Средние ожидаемые уровни звука сухих трансформаторов см. в NEMA ST-20.

Трансформаторы сухого типа чаще всего применяются внутри зданий. В помещении со стенами с низким коэффициентом звукопоглощения звук от трансформатора будет отражаться между стенами, что приводит к увеличению уровня звука в помещении.

Средний уровень шума трансформаторов согласно ANSI C89.2. Фото: Дженерал Электрик.

Методы снижения чрезмерного шума в трансформаторах

Если трансформаторы должны быть расположены в зонах, чувствительных к шуму, следует принять меры предосторожности, чтобы избежать усиления звука трансформатора:

• Ослабьте анкерные болты между трансформатором и корпусом и дайте устройству опирайтесь только на виброподушки. (Кроме сертифицированных сейсмостойких блоков.)
• Используйте гибкие кабелепроводы и шинные соединения.
• Избегайте установки трансформаторов на стены, балконы и полы с небольшой массой.
• Избегайте неровных монтажных поверхностей.

Чтобы соответствовать среднему уровню шума, указанному NEMA, трансформатор должен быть установлен в месте, где со всех сторон, кроме пола или земли, есть зазор в 10 футов (10 футов). Устройства, расположенные в непосредственной близости от твердых поверхностей, могут создавать уровень шума выше среднего.