Dlaczego transformator buczy lub brzęczy? Przyczyny, normalne poziomy dźwięku i poprawki

Laminowany transformator o mocy 500 VA umieszczony na stole warsztatowym emituje stały, niski ton, który można usłyszeć z drugiego końca pokoju i nie ma w tym nic złego. Przy zasilaniu o częstotliwości 50 Hz nuta mieści się w pobliżu 100 Hz; przy zasilaniu o częstotliwości 60 Hz mieści się w pobliżu 120 Hz. Ten dźwięk to dźwięk zmieniający kształt stali w polu magnetycznym, a nie element, który wkrótce ulegnie awarii.

Krótka odpowiedź: szum pochodzi głównie z magnetostrykcji, niewielkiego rozszerzania i kurczenia się stali rdzenia w miarę odwracania się pola magnetycznego, a także sił magnetycznych działających na uzwojenia. Niezależnie od tego, do czego przykręcony jest transformator, wzmacnia to wibracje. Stały dźwięk o dwukrotnie większej częstotliwości linii jest normalnym zachowaniem.

Stały niski ton, stała wysokość: normalny szum rdzenia.
Buczenie, które wznosi się i opada wraz z obciążeniem: siły uzwojenia i prowadzenia.
Trzeszczący szum po dodaniu prostownika lub napędu: polaryzacja prądu stałego lub harmoniczne.
Trzaski, trzaski, uderzenia lub nagła zmiana tonu: zatrzymaj się i zbadaj.

W pozostałej części tego artykułu opisano każde źródło, pokazano, jak oddzielić normalny buczenie od usterki i wymieniono, co faktycznie zmniejsza hałas.

Skąd pochodzi szum

Dominuje magnetostrykcja. Stal krzemowa o ziarnie zorientowanym, materiał, z którego wykonany jest prawie każdy laminowany rdzeń, zmienia wymiary w bardzo niewielkim stopniu pod wpływem namagnesowania, przy naprężeniu rzędu kilku części na milion. Ponieważ zmiana zachodzi w obu połowach cyklu, rdzeń wibruje z częstotliwością 100 Hz przy zasilaniu o częstotliwości 50 Hz i przy 120 Hz przy zasilaniu o częstotliwości 60 Hz, z harmonicznymi ułożonymi na górze. Rdzeń napędzany momentem od 1,6 T do 1,7 T porusza więcej niż rdzeń napędzany momentem 1,2 T, dlatego też ciche konstrukcje wykorzystują więcej stali rdzenia i więcej zwojów, a nie po prostu większą moc znamionową kVA.

Uzwojenia są na drugim miejscu. Prąd w sąsiednich przewodnikach wytwarza siły proporcjonalne do kwadratu prądu, więc wibracje uzwojenia rosną wraz z obciążeniem, podczas gdy szum rdzenia pozostaje prawie taki sam od stanu bez obciążenia do pełnego obciążenia. Na małej jednostce EI zmiana jest ledwo słyszalna; na dużej jednostce suchej może osiągnąć kilka decybeli.

Struktura jest na trzecim miejscu i często jest największym mnożnikiem. Transformator przymocowany do elastycznego panelu stalowego, ściany szkieletowej lub pustej podłogi emituje znacznie więcej dźwięku niż to samo urządzenie na betonowym cokole. Panele obudowy, kanały kablowe i kanały montażowe mają swój własny rezonans, a panel, który rezonuje przy 100 Hz, może zamienić niewielkie wibracje w drona wypełniającego pomieszczenie. Wentylatory i pompy, jeśli są zamontowane, generują własne szumy szerokopasmowe.

Magnetostrykcja rdzenia: 58%
Siły uzwojenia i prowadzenia: 16%
Rezonans obudowy: 16%
Wentylatory i urządzenia pomocnicze: 10%

Orientacyjny rozkład słyszalnego hałasu dla obciążonego transformatora suchego, mierzony z odległości jednego metra. Równowaga zmienia się wraz z rozmiarem, materiałem rdzenia i montażem.

Dlaczego Buzz staje się głośniejszy

Gęstość strumienia zależy od przyłożonego napięcia i częstotliwości, a nie od obciążenia. Transformator zaprojektowany na napięcie 220 V przy 50 Hz pracuje w pobliżu strumienia projektowego; podnieś napięcie do 240 V, a rdzeń będzie napędzany o około 9% mocniej. Poniżej kolana krzywej namagnesowania dodatkowy dźwięk jest skromny. Powyżej rdzeń nasyca się przez część każdego półcyklu, przebieg prądu ulega zniekształceniu, a szum staje się głośniejszy, ostrzejszy i bogatszy w harmoniczne.

Przepięcie i efekt nocny

Napięcie sieciowe wzrasta, gdy zapotrzebowanie spada, dlatego transformator często pracuje głośniej późno w nocy. Jeżeli szum w jednostce dystrybucyjnej zauważalnie wzrasta wieczorem, przed założeniem usterki należy zmierzyć zasilanie miernikiem rzeczywistej wartości skutecznej. Zmiana zaczepu lub niewielka redukcja napięcia pierwotnego często przywraca pierwotny poziom dźwięku.

stronniczość DC

Prąd stały w uzwojeniu popycha rdzeń asymetrycznie w kierunku nasycenia i zamiast gładkiego tonu wytwarza ostre buczenie. Prostowniki półfalowe, niefiltrowane ładowarki i niektóre urządzenia spawalnicze są częstymi przyczynami w zakładzie; zaburzenia geomagnetyczne robią to samo z dużymi transformatorami sieciowymi.

Harmoniczne i rezonans

Przemienniki częstotliwości, zasilacze impulsowe i sterowniki LED pobierają prąd w krótkich impulsach. Te prądy harmoniczne tworzą własny układ sił w uzwojeniach i nadają buczeniu chrapliwy charakter. W innych przypadkach nic w elektryce się nie zmieniło: wzbudzenie o częstotliwości 100 Hz lub 120 Hz po prostu odpowiada częstotliwości rezonansowej panelu, a najszybszym sposobem na jej znalezienie jest przyciśnięcie dłoni do obudowy podczas słuchania.

Normalny szum czy znak ostrzegawczy?

Normalny szum jest stały, niski i przewidywalny. Usterki i problemy elektryczne rzadko są tak grzeczne, a każdą nagłą zmianę dźwięku warto zbadać samodzielnie.

Typowe dźwięki transformatora, ich prawdopodobne przyczyny i odpowiednia pierwsza reakcja.
Co słyszysz	Prawdopodobna przyczyna	Pierwsza odpowiedź
Stały niski ton przy 100 lub 120 Hz	Magnetostrykcja w rdzeniu	Normalny; zamontuj uchwyty izolacyjne, jeśli w pomieszczeniu jest cicho
Buczenie, które rośnie wraz z obciążeniem	Siły uzwojenia i prądy harmoniczne	Sprawdź profil obciążenia i widmo harmonicznych
Głośniej w nocy lub przy wysokim napięciu zasilania	Nadmierne wzbudzenie rdzenia	Zmierz napięcie zasilania i sprawdź ustawienie zaczepu
Ostry szum od czasu zainstalowania prostownika	stronniczość DC or high harmonic current	Zamontuj blokadę prądu stałego lub przejrzyj projekt obciążenia
Metaliczna grzechotka, która zatrzymuje się po naciśnięciu panelu	Luźny panel, śruba lub wspornik	Dokręć ponownie mocowania i dodaj tłumienie
Trzaska, trzaska, skwierczy	Łuk elektryczny lub naprężenie izolacji	Natychmiast odłącz zasilanie i oddaj urządzenie do przeglądu
Głośne uderzanie lub uderzanie	Luźne zaciskanie rdzenia lub usterka wewnętrzna	Wycofaj z eksploatacji i sprawdź
Bulgotanie lub bulgotanie w urządzeniu napełnionym olejem	Gaz w oleju	Pobieranie próbek oleju i pełna kontrola

Co faktycznie redukuje hałas

Instalacja i montaż

Unikaj ścian szkieletowych, sufitów podwieszanych i pustych podłóg; zamontować na sztywnej, obciążonej masą powierzchni.
Trzymaj urządzenia z dala od narożników, klatek schodowych i wąskich korytarzy, gdzie gromadzi się odbity dźwięk.
W przypadku małych jednostek EI i toroidalnych należy stosować podkładki neoprenowe oraz izolatory sprężynowe lub gumowe na ścinanie powyżej około 50 kVA.
Należy używać elastycznych przewodów i plecionek, aby drgania nie przenosiły się wzdłuż sztywnych rurociągów.

Poprawki mechaniczne

Dokręcić ponownie zaciski rdzenia i mocowania obudowy do figur producenta; cykle termiczne rozluźniają je.
Dodaj do paneli winyl lub piankę akustyczną napełnioną masą, utrzymując drożność dróg wentylacyjnych.
Sprawdź prześwity. Kabel dotykający wibrującej osłony będzie brzęczał znacznie bardziej niż sam transformator.

Wybory projektowe

Określ niższą gęstość strumienia; ciche jednostki przenoszą więcej stali rdzeniowej i więcej zwojów.
Poproś o połączenia rdzeniowe z zakładkami schodkowymi, które zaciskają się sztywniej niż proste połączenia doczołowe.
Z rdzeniami amorficznymi należy obchodzić się ostrożnie: zmniejszają straty bez obciążenia, ale zwykle pracują głośniej.
W przypadku typów toroidalnych i audio lakier próżniowy lub zalewanie blokuje zespół i usuwa większość szumu.

Określanie ciszy od początku

Jeżeli transformator będzie umieszczony w pobliżu stacji roboczych, sal pacjentów lub mieszkań, hałas należy uwzględnić w karcie specyfikacji. Fabryczne testy dźwiękowe przeprowadzane są w cichym otoczeniu; ta sama jednostka w prawdziwym pomieszczeniu zwykle mierzy od 3 dB do 5 dB więcej z powodu odbić i szumu tła.

Typowe poziomy dźwięku na jednym metrze dla popularnych typów transformatorów. Wartości mają charakter orientacyjny i zależą od konstrukcji, obciążenia i zastosowanej normy.

Wszystko, co ma znaczenie, należy zapisać w zamówieniu:

Gwarantowany poziom dźwięku w dB(A) na metr, mierzony zgodnie z normą IEC 60076-10 dla transformatorów mocy lub odpowiednią normą typu suchego.
Maksymalna gęstość strumienia przy napięciu znamionowym plus 5%, przy założeniu, że projekt pozostanie poniżej tej wartości.
Widmo harmoniczne i dowolna składowa prądu stałego obciążenia, dzięki czemu można dobrać do niego rdzeń i uzwojenie.
Niezależnie od tego, czy w zestawie znajdują się mocowania izolacyjne, elastyczne połączenia i wentylowana obudowa dźwiękochłonna.
Raport z testu dźwięku z widmem 1/3 oktawy dla miejsc wrażliwych na hałas.

W większości przypadków dodatkowy stalowy rdzeń kosztuje mniej niż okap akustyczny i usuwa hałas u jego źródła. Producent, który nawija i testuje własne jednostki, zazwyczaj może podać obie opcje, dlatego prosząc o dostawę, należy podać docelową liczbę decybeli i warunki montażu. niestandardowy projekt transformatora .

Często zadawane pytania

Czy buczący transformator jest niebezpieczny?

Prawie nigdy. Buczenie pojawia się natychmiast po zasileniu urządzenia, nawet gdy do obwodu wtórnego nie jest podłączone żadne urządzenie. Trzaski, trzaski, zapach spalenizny lub nagła zmiana tonu to sygnały wymagające uwagi.

Dlaczego w nocy brzmi głośniej?

Napięcie zasilania rośnie wraz ze spadkiem zapotrzebowania i spadkiem poziomu hałasu w budynku. Obydwa efekty wpychają ten sam szum głębiej w twoją świadomość.

Czy transformator może być całkowicie cichy?

Nie. Każdy rdzeń pod napięciem wibruje. Realistyczny cel to poziom niższy od hałasu otoczenia w miejscu odsłuchu.

Czy większa moc znamionowa kVA oznacza mniejszy hałas?

Nie samodzielnie. Standardowe wartości znamionowe są projektowane przy podobnych gęstościach strumienia. Hałas spada tylko wtedy, gdy określono niższą gęstość strumienia i opłacono ją w materiale rdzenia.

Czy obciążenie zmienia szum?

Buczenie rdzenia pozostaje mniej więcej stałe od braku obciążenia do pełnego obciążenia. Siły uzwojenia rosną wraz z kwadratem prądu, więc dźwięk rośnie i twardnieje wraz ze wzrostem obciążenia.

Hałas transformatora jest kwestią projektowania i instalacji na długo przed tym, zanim stanie się problemem związanym z konserwacją. Stały ton o częstotliwości 100 Hz lub 120 Hz informuje, że rdzeń wykonuje swoją pracę; nowa grzechotka, trzask lub zmiana tonu każe ci przyjrzeć się bliżej. Pomiar napięcia zasilania, harmonicznych obciążenia i poziomu dźwięku z odległości jednego metra zwykle pozwala zidentyfikować przyczynę po południu, a te same trzy liczby określają, o co należy zapytać przy następnym zamówieniu. Nasze doświadczenie w produkcji laminowanych transformatorów EI, toroidalnych i transformatorów z rdzeniem C podsumowano na stronie: o stronie .