Zgomotul transformatorului: cauze, măsurători, factori și metode de reducere

Zgomotul transformatoruluieste ceva cu care trebuie să se ocupe adesea inginerii și managerii de instalații, în special în substații, fabrici industriale, clădiri comerciale, proiecte de energie regenerabilă și alte instalații de distribuție a energiei. Acest zgomot scăzut familiar poate părea inofensiv, dar atunci când un transformator este instalat în apropiere de birouri, zone rezidențiale, spitale sau alte locații-sensibile la zgomot, chiar și o creștere moderată a zgomotului poate deveni o problemă reală.

Deci, undezgomotul transformatoruluiprovin de fapt? Și ce se poate face pentru a o reduce?

Răspunsul nu se limitează lamiezul transformatorului. Vibrația miezului, înfășurările, rezervoarele, ventilatoarele de răcire, pompele de ulei, rezonanța structurală și chiar modul în care sunetul circulă printr-o clădire pot juca un rol. În practică, ținerea sub control a zgomotului transformatorului înseamnă să te uiți la întregul sistem, mai degrabă decât să te concentrezi pe o singură componentă.

Zgomotul transformatorului provine în principal din două zone:corpul transformatorului și echipamentul său de răcire. Pentru un transformator tipic care funcționează în condiții normale,miez magneticeste una dintre cele mai importante surse de zgomot. La transformatoarele mai mari cu răcire forțată, totuși, ventilatoarele și pompele de ulei pot adăuga și un pic de zgomot.

Cel mai recunoscut sunet de transformator este zumzetul sau bâzâitul constant produs demiez.

Când curentul alternativ trece prin înfășurările transformatorului, acesta creează un flux magnetic alternativ în interiorul miezului. Pe măsură ce câmpul magnetic se modifică, foile de oțel siliciu din miez suferă modificări dimensionale extrem de mici. Acest efect se numeștemagnetostricție.

Mișcarea este mică, dar se întâmplă în mod repetat și poate provoca miezul să vibreze. Aceste vibrații se deplasează prin clemele de bază, componentele structurale, rezervorul și alte părți ale transformatorului. În cele din urmă, suprafețele vibratoare radiază sunet în aerul din jur.

Înfăşurăripoate contribui, de asemenea, la zgomotul transformatorului. Forțele electromagnetice acționează asupra înfășurărilor în timpul funcționării și pot provoca vibrații mecanice. Dacă o componentă structurală este slăbită sau slab susținută, poate vibre și mai mult și amplifica sunetul original.

Cu alte cuvinte, zgomotul pe care îl auzi în afara transformatorului poate să nu provină doar de la o singură componentă. Mai multe surse mici de vibrații se pot combina și face sunetul general mult mai vizibil.

Echipamente de răcireeste o altă sursă importantă de zgomot, în special la transformatoarele mari-immerse în ulei.

În funcție de designul transformatorului, răcirea poate implica ventilatoare, radiatoare, pompe de ulei sau o combinație a acestor componente. Ventilatoarele de răcire generează zgomot aerodinamic pe măsură ce palele se rotesc și mișcă aerul. Motoarele și rulmenții pot introduce vibrații mecanice suplimentare.

Pompele de ulei își creează propriul zgomot mecanic și hidraulic pe măsură ce circulă uleiul izolator prin sistemul de răcire.

Pentru un transformator răcit natural, aceste surse sunt de obicei limitate. Cu toate acestea, pentru un transformator care utilizează răcirea forțată cu-aer sau cu ulei-forțat, sistemul de răcire poate deveni o parte semnificativă a nivelului total de zgomot.

Zgomotul transformatorului nu se deplasează pur și simplu de la sursă direct în aerul din jur. Există mai multe căi posibile.

Vibrațiile mecanice se pot muta de la miez și înfășurări în cleme, rezervor, radiatoare, fundație și structurile conectate. Odată ce aceste componente încep să vibreze, ele pot acționa ca niște suprafețe-care radiază sunet.

Există, de asemenea, zgomot în aer de la ventilatoare de răcire, pompe și alte echipamente externe. După ce intră în spațiul înconjurător, sunetul poate fi reflectat de pereți, podele, tavane, clădiri și alte suprafețe dure.

Acesta este motivul pentru care controlul zgomotului poate fi uneori puțin complicat. Un transformator poate avea un nivel de zgomot acceptabil atunci când este testat în condiții controlate, dar sună considerabil mai puternic după ce a fost instalat într-o anumită clădire sau substație.

O modalitate practică de a analiza problema este:

Sursa de zgomot → transmisie structurală → radiație sonoră → mediul înconjurător

Fiecare etapă contează.

Înainte de a încerca să reducă zgomotul transformatorului, inginerii au nevoie de măsurători fiabile. Parametrii acustici diferiți descriu diferite aspecte ale sunetului, așa că este importantă alegerea metodei de măsurare potrivite.

Nivelul presiunii sonore (SPL)descrie variația presiunii aerului cauzată de sunet la un anumit punct de măsurare. În mod normal, este exprimat în decibeli sau dB.

Lucrul important de reținut este că presiunea acustică depinde de locul în care se face măsurarea. Deplasați microfonul mai departe de transformator, iar valoarea măsurată se va schimba în mod normal. Pereții, reflexiile, zgomotul de fundal și mediul înconjurător pot afecta, de asemenea, rezultatul.

Intensitatea sunetului se referă la cantitatea de energie acustică care trece printr-o unitate de suprafață.

Măsurătorile intensității sunetului pot fi utile atunci când inginerii trebuie să localizeze surse individuale de zgomot. De exemplu, ele pot ajuta la determinarea dacă cea mai mare parte a zgomotului provine de la rezervorul transformatorului, ventilatoarele de răcire sau o altă componentă.

Acest lucru face ca intensitatea sunetului să fie deosebit de utilă atunci când depanați un transformator cu zgomot neașteptat de mare.

Nivel de putere sonorăreprezintă energia acustică totală emisă de un transformator.

Spre deosebire de nivelul presiunii sonore, puterea sonoră depinde mai puțin de distanța dintre transformator și echipamentul de măsurare. Acest lucru îl face util atunci când se compară diferite transformatoare sau se stabilesc specificațiile de zgomot ale echipamentelor.

Pentru producători și cumpărători, puterea sonoră poate oferi o modalitate mai consistentă de a descrie puterea acustică reală a unui transformator.

Nu toate sunetele sunt percepute în mod egal de urechea umană.

Un sunet de joasă-frecvență și un sunet de-înaltă frecvență pot avea același nivel fizic de presiune a sunetului, dar este posibil să nu sune la fel de tare pentru o persoană care stă în apropiere. Aici este loculcurbe de volum egaldevin utile.

Ei descriu modul în care auzul uman răspunde la diferite frecvențe. Acest lucru contează pentru zgomotul transformatorului, deoarece zgomotul transformatorului conține adesea componente de joasă-frecvență relativ puternice.

Deci, măsurarea sunetului este un lucru. Înțelegerea modului în care oamenii percep de fapt acel sunet este alta.

TheO-metodă ponderată, exprimat în dB(A), ajustează măsurătorile sunetului în funcție de răspunsul în frecvență al auzului uman.

Acesta este motivul pentru care limitele de zgomot pentru echipamentele electrice și evaluările de zgomot din mediu folosesc adesea dB(A). Un transformator poate avea o componentă de frecvență joasă-relativ puternică, dar rezultatul ponderat A- acordă o atenție mai mare frecvențelor la care oamenii sunt mai sensibili.

Atunci când se evaluează zgomotul transformatorului într-o instalație reală, este, prin urmare, util să se înțeleagă atât caracteristicile acustice brute, cât și nivelul de zgomot ponderat A-.

Nu există un singur motiv pentru care un transformator este mai silentios decât altul. Materialul miezului, densitatea fluxului magnetic, structura miezului, calitatea fabricației, construcția mecanică, condițiile de funcționare și rezonanța pot face toate diferența.

Magnetostricțieeste una dintre principalele cauze ale zgomotului miezului transformatorului.

Pe măsură ce fluxul magnetic se modifică în interiorul miezului, foile de oțel siliconic suferă mici modificări dimensionale. Aceste modificări apar continuu în timpul funcționării AC și produc vibrații mecanice.

Cantitatea de magnetostricție depinde de proprietățile oțelului electric, de direcția materialului, de densitatea fluxului magnetic și de condițiile de funcționare.

Utilizarea oțelului electric de{0}}înaltă calitate cu caracteristici magnetice adecvate poate ajuta la reducerea vibrațiilor miezului. Designul transformatorului trebuie, de asemenea, să mențină densitatea fluxului magnetic în intervalul de funcționare prevăzut. Dacă miezul este împins prea tare magnetic, zgomotul poate crește împreună cu alte efecte nedorite.

Construcția miezului are o influență directă asupra zgomotului transformatorului.

Geometria miezului, proiectarea îmbinărilor, aranjamentele de prindere și modul în care sunt distribuite forțele magnetice afectează toate vibrațiile. Un miez proiectat corespunzător ajută la menținerea mișcării mecanice sub control.

Modelele moderne de transformatoare folosesc adesea optimizatepas-nucleu de turîmbinări și amenajări structurale îmbunătățite. Aceste abordări pot ajuta la reducerea atât pierderilor de miez, cât și vibrațiilor.

Nu este vorba doar despre materialul în sine. Modul în care este proiectat și asamblat acest material contează la fel de mult.

Calitatea fabricației poate face o diferență surprinzător de mare la zgomotul transformatorului.

Stivuirea proastă a laminatelor, alinierea incorectă a îmbinărilor, solicitarea mecanică excesivă sau strângerea insuficientă pot face miezul să vibreze mai mult decât se aștepta.

Prin urmare, procesul de asamblare necesită un control atent. Laminarea miezului trebuie manipulată corect, îmbinările trebuie aliniate cu precizie, iar presiunea de prindere trebuie setată corect.

Prea puțină strângere poate permite mișcări nedorite. Nici prea multă strângere nu este neapărat mai bună, deoarece solicitarea mecanică excesivă poate afecta și caracteristicile de vibrație ale miezului.

Rezonanța poate înrăutăți mult o vibrație altfel gestionabilă.

Fiecare componentă structurală are frecvențe naturale. Dacă frecvența de excitație generată de transformator se apropie de una dintre aceste frecvențe naturale, vibrația poate crește brusc.

Rezervoarele transformatoare, radiatoarele, clemele, fundațiile și alte părți structurale pot avea toate caracteristici de rezonanță diferite. Odată ce are loc rezonanța, chiar și o forță de excitație relativ mică poate crea un răspuns de vibrație mult mai mare.

Designul structural bun, amortizarea adecvată și izolarea vibrațiilor pot ajuta la menținerea rezonanței sub control.

Reducerea zgomotului transformatorului funcționează de obicei cel mai bine atunci când mai multe metode sunt utilizate împreună. Inginerii pot începe de la sursa de zgomot, apoi pot controla vibrațiile structurale și în cele din urmă se pot ocupa de transmiterea sunetului prin mediul înconjurător.

Prima abordare este reducerea vibrațiilor de la transformator în sine.

Zgomotul miezului poate fi redus prin oțel electric adecvat, design optimizat al miezului, asamblare precisă și prindere mecanică adecvată.

Menținerea transformatorului în densitatea de flux magnetică specificată este, de asemenea, importantă. Producția de-înaltă calitate ajută la prevenirea laminațiilor slăbite, îmbinările defectuoase și alte condiții care pot crește vibrațiile.

Pentru producătorii de transformatoare, aceasta înseamnă că controlul zgomotului începe cu mult înainte ca transformatorul să ajungă la locul de instalare.

Rezervorul transformatorului poate deveni o suprafață de sunet-surprinzător de eficientă datorită suprafeței sale relativ mari.

Întărirea rezervorului, structurile optimizate ale panourilor, conexiunile mecanice îmbunătățite și materialele de amortizare-vibrațiilor pot reduce cantitatea de sunet radiat din rezervor.

Izolarea vibrațiilor dintre transformator și fundația acestuia poate ajuta, de asemenea. Conexiunile flexibile pot fi utile acolo unde vibrațiile mecanice ar putea ajunge altfel în structurile din apropiere.

Sistemele de răcire nu trebuie trecute cu vederea, în special la transformatoarele mari de putere.

Ventilatoarele de răcire cu-zgomot redus, designul optimizat al palelor, vitezele adecvate ale ventilatorului și montarea-izolată de vibrații pot ajuta la reducerea zgomotului ventilatorului.

Contează și întreținerea. Un ventilator deteriorat sau dezechilibrat, un rulment uzat sau un motor prost aliniat pot crea mult mai multe vibrații decât un ventilator întreținut corespunzător.

Transformatoarele răcite natural au, în general, mai puține surse de zgomot mecanic, deoarece nu se bazează pe ventilatoare de răcire alimentate sau pompe de ulei.

Designul radiatorului și rigiditatea structurală contează în continuare. Radiatoarele proiectate corespunzător pot ajuta la limitarea vibrațiilor și a radiațiilor sonore inutile, menținând în același timp o disipare eficientă a căldurii.

Pentru sistemele de răcire forțată cu ulei-, selectarea pompelor de ulei cu-zgomot redus este o parte importantă a controlului zgomotului transformatorului.

Trebuie luate în considerare motorul pompei, rulmenții, calea fluxului de ulei și alinierea instalării. Întreținerea regulată poate preveni, de asemenea, vibrațiile anormale cauzate de uzura componentelor sau de condițiile proaste de funcționare.

Uneori, transformatorul în sine este deja rezonabil de silențios, dar mediul de instalare face zgomotul mai vizibil.

În aceste cazuri, izolarea fonică poate fi adăugată de-a lungul căii de propagare. Barierele acustice, pereții izolați fonic, carcasele transformatoarelor și încăperile special concepute pentru transformatoare pot întrerupe transmisia directă a sunetului.

Există o captură importantă: designul acustic trebuie să permită totuși suficientă ventilație și disiparea căldurii. Un transformator complet închis poate fi mai silentios, dar dacă performanța sa de răcire are de suferit, aceasta creează o problemă mult mai mare.

Atenuarea zgomotului poate include izolarea vibrațiilor, absorbția acustică, structurile de amortizare și alte măsuri menite să reducă sunetul înainte ca acesta să ajungă în zonele sensibile.

Tampoanele anti-vibrații pot limita transmiterea vibrațiilor prin fundație. Conexiunile flexibile pot reduce transferul vibrațiilor mecanice în structurile conectate. Materialele-absorbante de sunet pot reduce zgomotul reflectat din aer în încăperile transformatoarelor.

Pentru substațiile situate în apropierea clădirilor rezidențiale, birourilor, spitalelor, școlilor sau altor zone sensibile la zgomot{0}}, aceste măsuri ar trebui să fie luate în considerare în mod ideal în faza de proiectare.

Încercarea de a rezolva o problemă de zgomot după ce transformatorul a fost deja instalat este de obicei mai complicată-și adesea mai costisitoare.

Zgomotul transformatoruluivine din mai mult decât zumzetul familiar al miezului magnetic. Magnetostricția, vibrațiile înfășurării, ventilatoarele de răcire, pompele de ulei, componentele structurale și rezonanța pot contribui toate la nivelul final de zgomot. Mediul înconjurător și modul în care vibrațiile se deplasează prin instalație pot face situația și mai complicată.

Pentru producătorii de transformatoare precumTransformator Yawei, controlul eficient al zgomotului începe cu elementele de bază: oțel electric adecvat, design optimizat al miezului, asamblare precisă, construcție mecanică fiabilă și echipamente de răcire bine proiectate-.

De acolo, metodele de instalare, cum ar fi izolarea vibrațiilor, izolarea fonică, barierele acustice și atenuarea zgomotului pot oferi protecție suplimentară.

Scopul nu este pur și simplu de a face un transformator mai silentios pe hârtie. Un transformator cu zgomot redus-ar trebui să funcționeze bine în lumea reală, unde echipamentele împart spațiul cu oamenii, clădirile și alte sisteme electrice. De aceea, zgomotul transformatorului trebuie luat în considerare de la proiectare și fabricație până la instalare și exploatare.

Contactați acum

Î: Cât de curând puteți livra transformatorul?

R: Depinde de cantitatea și capacitatea transformatorului, în mod normal în termen de o lună de la data desenului confirmată de cumpărător.

Î: Cât timp puteți oferi garanția de calitate?

R: 24 de luni de la data în funcțiune a transformatorului.

Î: Ce metodă de plată acceptați?

A: Se preferă T/T (transfer bancar), L/C ambele acceptate.