Из за чего гудит трансформатор
Перейти к содержимому

Из за чего гудит трансформатор

  • автор:

Откуда берется гудение трансформатора?

Otkuda beretsya gudenie transformatora.jpg

Основная часть шума от трансформатора под нагрузкой – это результат магнитострикции. Суть этого явления вы поймете, если вспомните механизм работы трансформатора.

Принцип работы трансформатора?

Рабочая часть трансформатора – это магнитный металлический сердечник с обмотками высокого и низкого напряжения. Последние изготавливаются из проводящего материала. Сам сердечник набирается из отдельных тонких пластин.

На первичную обмотку подается переменный ток. Электрическое поле порождает магнитное, которое передается сердечнику. Сердечник передает магнитное поле на вторичную обмотку. Вместе с магнитным потоком возникает и электрический ток, но уже с другим напряжением. Разница напряжений в первичной и вторичной обмотке пропорционально зависит от числа витков проволоки в них. За счет этой разницы величина напряжения тока в электрической сети поднимается, когда энергия передается от электростанции, и снижается перед тем, как попасть в наши дома.

Почему шумит трансформатор?

Сердечник трансформатора можно условно разделить на микроскопические кусочки. Когда трансформатор стоит без нагрузки, движение магнитных частиц в сердечнике хаотичное. Но под нагрузкой в первичной обмотке появляется магнитное поле, которое передается сердечнику. Так магнитным частицам в сердечнике придается упорядоченное движение. Под воздействием магнитного поля сталь, из которой изготовлен сердечник, деформируется. Она то сжимается, то разжимается. Это и есть явление магнитострикции в действии. При этом сердечник вибрирует. А мы слышим только гул.

В трансформатор подается переменный ток, поэтому и магнитный поток меняет направление два раза за фазу. Так как у нас в сети течет ток частотой 50 Гц, то его рабочая часть совершает колебания в два раза чаще (100 Гц). А в США, например, электрические сети пропускают ток 60 Гц. Соответственно и американские трансформаторы вибрируют с частотой 120 Гц.

Почему усиливается гул трансформатора?

Есть ряд причин, которые приводят к изменению звука работающего трансформатора.

  • Плохая изолированы витки катушек.

При нарушении изоляции проводник может начать искрить. Тогда к гудению трансформатора добавляется пощелкивание. Это явление мы наблюдаем, когда высоковольтные ЛЭП начинают сильнее гудеть в сырую погоду.

Важно! без специальных приборов уловить изменения в звуке трансформатора не так просто. Если вы слышите явное потрескивание, скорее всего изоляция сильно повреждена. Поэтому мы рекомендуем время от времени проводить замеры уровня шума работающего трансформатора.

  • Недостаточно прочно закрепленные детали трансформатора.

Плохо соединенные провода, зажимы сильно колеблются в трансформаторе под нагрузкой. Вибрация создает звук, который мы слышим. Чаще всего это просто гул, но порой из-под оболочки может слышаться настоящее грохотание.

Трансформатор не должен сильно шуметь. Допустимый уровень шума для масляных трансформаторов, например, прописан в отдельном ГОСТе 12.2.024-87. Если подстанция слишком сильно гудит, то рядом нужно устанавливать специальные экраны. В некоторых моделях можно сразу предусмотреть глушители шума.

Почему гудит трансформатор?

Главная причина шума работающего трансформатора – это явление магнитострикции. Чтобы понять его суть, вспомните, как работает трансформатор.

Как работает трансформатор?

Трансформатор состоит из двух катушек с намотанной проволокой. Они окружены металлическим сердечником с выраженными магнитными свойствами (ферромагнитный материал). Сердечник состоит из тонких пластин, скрепленных между собой.

В трансформатор под нагрузкой поступает переменный электрический ток. Он попадает в первичную обмотку, создавая в ней электромагнитное поле. Оно передается сердечнику, а затем и вторичной обмотке. Магнитное поле во вторичной обмотке создает электрический ток, но уже с другим значением напряжения. Напряжение на выходе из трансформатора зависит от количества витков проволоки в обмотках. Так при помощи трансформатора понижается напряжение электрического тока с высоковольтной линии до значений, которые используются в бытовых электрических сетях.

Где и почему рождается шум трансформатора?

Металлический сердечник состоит из зон микроскопического размера. В выключенном трансформаторе магнитное поле сердечника беспорядочно. Но как только в первичной катушке возникает магнитный поток – магнитное поле в сердечнике упорядочивается. В результате материал сердечника немного деформируется. Так сердечник сжимается и разжимается. Это и есть магнитострикция. А в результате возникают вибрации. Они производят характерный гул низкой частоты, который мы слышим при работе трансформатора.

Так как через трансформатор пропускается переменный электрический ток, то и магнитное поле меняет свое направление дважды за фазу. То есть, если наши сети работают с током частоты 50 Гц, то обмотки трансформатора колеблются с частотой в два раза больше – 100 Гц. А вот американские трансформаторы работают с током 60 Гц, поэтому гудят с частотой 120 Гц.

Почему некоторые трансформаторы гудят сильнее?

Есть и другие причины, которые заставляют трансформатор гудеть.

  • Плохая изоляция витков катушки.

Если изоляция витков нарушена, то между ними могут проскакивать искры. В этом случае мы слышим звуковые щелчки. По той же причине в сырую погоду сильнее гудят провода высоковольтной линии электропередач.

Важно! На деле звук работающего трансформатора ощутимо меняется, если изоляция уже окончательно повреждена. Поэтому регулярно проверяйте трансформатор, замеряйте уровень шума.

  • Плохо закрепленные части трансформатора.

Незакрепленные провода и зажимы тоже начинают колебаться при работе оборудования. Вибрация создает звуковые колебания. А мы слышим гул или даже грохотание из-под обшивки трансформатора.

Уровень шума трансформатора не должен превышать определенных величин. Например, на масляные силовые трансформаторы распространяется ГОСТ 12.2.024-87. Для снижения шумового загрязнения рядом с трансформаторами устанавливают специальные экраны или в конструкции их самих предусматривают глушители.

Гудит силовой трансформатор: почему

Характерным признаком работы трансформатора выступает гудение. Но есть установленные пределы шума, превышение которых говорит о наличии неисправностей силового оборудования. Почему гудит трансформатор? В исправном состоянии шум вызван явлением, которое в учебниках физики носит название магнитострикции.

Суть заключается в изменении параметров ферромагнитного металла, из которого сделан сердечник оборудования. Воздействие на него магнитного поля приводит к тому, что шумит трансформатор. Дополнительными причинами появления характерного шума выступает работа вентиляторов и других систем охлаждения. Устройства, регулирующие напряжение тока, также гудят при работе.

От чего зависит уровень шума:

  • от размеров трансформатора (чем больше габариты силового оборудования, тем сильнее гул при работе);
  • возможности повышения нагрузки (ее увеличение отражается на «шумовом» эффекте);
  • от свойств ферромагнитного материала сердечника.

Учитывая эти факторы, можно сказать, что если силовой трансформатор гудит в допустимых пределах, это не говорит о его поломке. Исключение: импульсное силовое оборудование. Шум, что возникает в исправном состоянии, находится за пределами слышимости, воспринимаемыми человеком.

Почему трансформатор начал гудеть

Оборудование, изначально работающее с нормальным уровнем шума, вдруг стало гудеть? Дополнительно слышен нехарактерный свистящий или дребезжащий звук? Это явный признак неисправности. Распространенная причина: нарушение структуры сердечника. Длительный срок эксплуатации наряду с постоянными колебаниями уровня нагрузки приводят к тому, что пластины сердечника расходятся. Учитывая принцип передачи звуковых волн, наличие зазоров между пластинами выступает фактором, повышающим уровень шума работающего трансформатора. Как устранить? Заново стянуть сердечник по принципу магнитопривода.

Интересует, почему шумит трансформатор, одновременно нагреваясь при этом? Причина заключается в повышении токовой нагрузки, которое возникает из-за межвиткового замыкания, или неисправностей в цепи. Как определить замыкание? Наблюдаются подтеки, оплавленная изоляция, почернения корпуса? Требуется вызов электриков для устранения межвиткового соединения. Если визуально неполадки не диагностируются, то определить факт замыкания можно при помощи мультиметра, сравнив полученные показания с данными паспорта прибора.

Но в любом случае причина сильного гула трансформатора – это нарушение номинального режима работы. Как его устранить? Обязательным выступает вызов электротехнического персонала, который продиагностирует силовое оборудование и устранит неисправность.

Обращение к мастерам

Интересует покупка трансформатора надежного производства? Нужна квалифицированная помощь по вопросам выбора и обслуживания? Обращайтесь к специалистам нашей компании. Они предметно расскажут, почему трансформатор гудит при работе, и ответят на другие вопросы, связанные с эксплуатацией силового оборудования.

Прямое сотрудничество с заводами-производителями обеспечивает постоянное расширение модельного ряда, предлагаемого на страницах нашего содержательного каталога. Мы гарантируем оперативную обработку заявок, помогая в решении спорных вопросов. Быстро доставим заказ по указанному адресу, благодаря сотрудничеству с национальными транспортными компаниями.

Нужна дополнительная информация? На главной странице указаны действующие контакты операторов. Здесь же есть актуальный график работы.

Почему трансформатор гудит при работе?

С детства каждому известно: гул, доносящийся из трансформаторной будки – это нормально, это часть работы установленного там оборудования. Тем не менее, немногие задумывались, почему же именно так происходит, что обуславливает шумы и насколько это безопасно. Именно в этих вопросах мы сегодня и будем разбираться.

Часто можно услышать упрощённое объяснение, что звуки, исходящие от будки или подстанции, обусловлены вибрацией установки. Однако, должна же быть и причина у такой вибрации. Чуть более осведомлённые люди уже обычно описывают происходящие внутри трансформатора процессы как разбалтывание витков или обмоток, которые стучат о металлическую рамку, однако снова встаёт вопрос, отчего же в условно монолитном устройстве начинается движение части элементов. Может ли случиться так, что намотка «болтается» между рамкой, сердечником и наружной рамкой? Влияет ли частота тока на частоту колебаний внутренних узлов? Давайте разбираться.

Трансформатор в разрезе

Научное объяснение

Правильное название явления, которое обуславливает шумы и вибрацию при работе трансформатора – магнитострикция. Этим словом обозначают изменение формы и размера ферромагнита, возникающее под воздействием переменного поля. В принципе, те же процессы происходят и в привычных нам проводах и кабелях, только их строение обычно не позволяет достичь уровня слышимого звука. А вот при значительном повышении напряжения – до тех величин, при которых работают высоковольтные ЛЭП, услышать шумы всё же возможно даже без применения специального оборудования.

Если попытаться объяснить рассматриваемый процесс по-простому, то можно сказать, что настоящий источник шума – это точечная, фрагментарная деформация сердечника. Однако, рассмотрим всё по порядку. Для начала необходимо правильно себе представить, что такое трансформатор: обычно это две катушки с намотанной на них проволокой, которые окружены металлическим сердечником. При этом важно понять, что этот самый сердечник представляет собой не монолитное изделие из металла, а составлен из множества тонких пластинок, соединённых воедино. При работе на трансформатор поступает переменный ток, который попадает на первичную обмотку и генерирует в ней электромагнитное поле. Через сердечник оно передаётся и вторичной обмотке, а на ней, в свою очередь, возникает ток с отличающимся вольтажом. Выходная величина напряжения будет зависеть от количества витков в обеих обмотках, потому между уровнем вольтажа и размерами катушек есть прямая связь.

Из-за того, что общий сердечник системы – это не цельный объект, в нём имеется множество микроскопических зон, о которых наука знает лишь, что в неработающем состоянии магнитное поле там не упорядочено. Когда же на первичную катушку подаётся ток, структура поля упорядочивается, и это заставляет сам материал сердечника немного деформироваться – в отдельных зонах сжиматься, в других – разжиматься. Именно этот процесс и называется магнитострикцией, а вибрации и шум, который они провоцируют, являются лишь следствием комплекса происходящих процессов.

Частота гула довольно низкая, что и позволяет человеческому уху его улавливать. Будь она выше, мы бы, скорее всего, ничего даже не слышали. Поскольку речь идёт о переменном токе, магнитное поле успевает дважды за фазу сменить своё направление, «раскачивая» все микрообласти металла сердечника. Как мы знаем, в Украине бытовая электрическая сеть на 220 В работает при частоте 50 Гц, и это означает, что трансформаторные обмотки колеблются вдвое чаще – с частотой 100 Гц. А вот в США, где общие сети выдают 110 В при 60 Гц, и трансформаторы звучат выше – при 120 Гц.

Исследование явления изменения формы и размеров ферромагнитных тел проводились ещё в ХІХ-том веке. Широко известный английский учёный-исследователь Джеймс Джоуль в 1842-ом году заметил, что при помещении тонкого железного объекта в магнитное поле металл удлиняется в одном направлении и сокращается в другом, сохраняя прежний объём. Естественно, что такая деформация сопровождается звуками – ведь каждому легко себе представить, что он услышит при попытке согнуть лист металла или даже обычной фольги. Ну а в условиях действия электромагнитного поля подобные процесс систематизируются и обретают стабильную частоту.

Наибольшее влияние на общий уровень шума оказывают габариты трансформаторов и величина нагрузки, под которой они постоянно работают. Вдобавок, немалое значение имеет и сталь, которая используется для формирования наборного сердечника. Обычно вся трансформаторная установка собирается довольно плотно, потому как таковой люфт деталей почти исключается, из-за чего устройство вибрирует почти как единое целое. Листы сердечника многократно искривляются-колеблются, это передаётся маслу и опорным частям конструкции, а оттуда – масляным бакам, кабелям и системам прокладки кабеля, защитным кожухам и стенам помещений. Исследования показали, что при работе установки для обеспечения домов током обычной частоты, длина волны в трансформаторном масле составляет около 12 м. При этом стенка бака с ним находится на чрезвычайно малом расстоянии от опорной части сердечника, а потому при нарастании слоя пыли на масле эти два элемента почти срастаются. Таким образом бак не просто принимает вибрации и резонирует вместе с ядром трансформатора, но даже воспроизводит звук и увеличивает его громкость.

Сегодня существует огромное количество исследований на тему того, как именно между собой коррелируют вибрация, шум и процессы внутри трансформатора. Известно, что электротехнические стали, в зависимости от метода прокатки, по-разному ведут себя в составе сердечников и провоцируют возникновение звуков с отличающимися тонами. Физические свойства этих металлов оказывают влияние на саму природу магнитострикции, притом совершенно естественная неидентичность листов, составляющих сердечник, вносит дополнительный вклад в то, как трансформатор будет звучать при работе. Сегодня известно, что и продольные, и поперечные колебания пластин формируют примерно одинаковый по интенсивности звук. Потому даже при попытке подавить вибрацию в одном направлении, в другом она останется в полной мере, а общее прогнозируемое снижение зашумлённости составит всего 3 дБ, что можно назвать почти несущественным.

Трансформаторная подстанция

Другие причины шума и гула

Разумеется, столь комплексные процессы, как описанные выше, имеют огромное количество нюансов и не все из них можно передать простыми словами людям без специальной подготовки. Тем не менее, любой человек в силах отметить, что трансформаторы звучат неодинаково, хотя сеть по всей стране одна. Почему же тональность всё-таки различается? На самом деле для этого есть сразу несколько причин.

  1. Катушки плохо изолированы. Если изоляция обмоток окажется недостаточна или будет фрагментарно повреждена, между витками начнут проскакивать искры. Для человеческого уха это будет слышно как щелчок или потрескивание. С увеличением количества щелчков и их частоты изменится и общее восприятие трансформаторного гула. В сущности, та же самая причина вызывает гул высоковольтной ЛЭП при высокой влажности или после дождя. При критическом повреждении изоляции обмоток трансформатора шум меняется кардинально и щелчки уже почти начинают заглушать звук от вибрации стенок пластин сердечника. Данную ситуацию можно смело называть предаварийной.
  2. Компоненты плохо закреплены. Зачастую в трансформаторах разбалтываются только те части, которые собираются на месте или крепятся мастерами непосредственно для коммутации. Это либо клеммы, либо зажимы проводов, которым вибрация просто передаётся при работе, из-за чего они начинают уже сами колебаться при отличающейся частоте. Кроме того, части кабелей, которые выходят из-под короба, защищающего трансформатор, и направляются к распределительным щитам, могут постукивать об обшивку, сопровождая мерный гул дополнительным и даже устрашающим грохотом.
  3. Работа вспомогательного оборудования. На трансформаторных подстанциях установлены не только сами трансформаторы, но и ряд устройств, обеспечивающих жизнедеятельность этого объекта инфраструктуры. Потому в небольших зданиях из белого кирпича могут также шуметь вентиляционные установки, охлаждающие основное оборудование, или насосы, перекачивающие масло для самой работы трансформаторов.

Отметим, что уровень шума, который будет исходить от работающих трансформаторов, официально нормируется – по правилам он не должен превышать определённых величин. Лимиты задаются как по абсолютным значениям уровня шума, так и по ряду относительных – в зависимости от удалённости от жилой постройки или целого населённого пункта, от той мощности, на которую рассчитан трансформатор, от типа его конструкции и пр. На каждый случай имеется либо ГОСТ/ДСТУ, либо распространяется норма из СНиП, ГСН или ПУЭ. Для того, чтобы снизить эффекты шумового загрязнения, рядом с трансформаторами обычно монтируют особые экраны, обладающие звукопоглощающими свойствами, либо же вообще вносят некие изменения в конструкцию аппаратуры, организуя глушители.

Высоковольтный трансформатор

Гудение автоматики в домашнем щитке

Нередко люди жалуются на то, что гул, похожий на трансформаторный, они слышат из бытового щитка. Защитная автоматика действительно может порой гудеть, потому что внутри неё содержатся блоки с принципом действия, напоминающим тот, что описан выше. Безусловно, в быту на первое место выходит не техническая сторона вопроса, а безопасность. Жильцы сильно беспокоятся: нормально ли, что при этом нет запаха гари, не станет ли шум причиной возгорания, опасен ли он, надо ли с ним бороться и, если да, то насколько срочно.

На все эти вопросы ответить относительно нетрудно. Если вспомнить, как устроен любой современный автоматический выключатель, то станет ясно, что искать причину можно только в одном узле. Разъясним: в данных устройствах сегодня имеется тепловой и электромагнитный расцепитель. Первый представляет собой пластину из биметалла, которая нагревается под воздействием тока и замыкает/размыкает цепь, а второй состоит из катушки с подвижным сердечником. В тепловом расцепителе попросту нет элементов, которые способны вибрировать мгновенно – только плавно изгибаться, и то при особых условиях. Зато в электромагнитном расцепителе есть и катушка (потенциальный источник гула и треска), и подпружиненный стержень, который предназначен для перемещения по каналу от края до края. Зачастую как раз люфт этого сердечника внутри своего канала и заставляет домашнюю автоматику гудеть. В устройстве много металла и подвижных компонентов, из-за чего дребезг усиливается даже при несущественной в абсолютном измерении вибрации.

При значительной мощностной нагрузке на сеть, а особенно – обеспечиваемой несколькими устройствами с разным принципом потребления энергии, токи могут поместить сердечник в такую область внутри катушки, где он будет постоянно издавать звук. При этом пружина, которая должна его стабилизировать, наоборот, послужит неким дополнительным резонатором. Одновременно подключив в розетки своей квартиры пылесос, утюг и болгарку, можно перевести сердечник в то самое неудачное положение, поскольку профиль тока, питающего каждое из этих устройств будет отличаться. «Сбросить настройки» можно просто отключив всю мощную технику и дав автоматике немного отдохнуть.

Ответ на вопрос о том, как себя следует вести при гудении автоматов, тоже довольно лёгок. Практически всегда небольшой шум – это нормально с точки зрения эксплуатации. Он не может привести к пожару или вывести из строя технику, не спровоцирует другие неполадки. Скорее всего, это просто недоработка проектировщиков такой автоматики – особенно, если она была дешёвой. Нужно ли менять такой модуль? Обязательного требования нет. Заменять его стоит только в том случае, если он действительно своим шумом выводит жильцов из психического равновесия. Если гудящий автомат не мешает, о нём можно забыть и относиться столь же равнодушно, как к стоящей во дворе трансформаторной подстанции.

Безопасное напряжение в быту

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *