Низкие частоты
В отличие от шума охлаждающего вентилятора или шума насоса звук, излучаемый трансформатором, имеет тональный характер, состоящий из четных гармоник частоты мощности. Общепризнано, что основным источником трансформаторных шумов является ядро.
Источники звука в трансформаторах (на фото: оригинальное трансформаторное оборудование 1930-х годов на железнодорожной станции SEPTA Lansdale, установленное железной дорогой чтения)
Низкая частота, тональность этого шума или жужжание затрудняют смягчение, чем широкополосный высокочастотный шум, который поступает из других источников.
Это связано с тем, что низкие частоты распространяются дальше с меньшим затуханием. Кроме того, тональный шум можно воспринимать более остро, чем уровни широкополосного доступа, даже с высокими уровнями фонового шума. Эта комбинация низкого ослабления и высокого восприятия делает тональный шум доминирующей проблемой в соседних сообществах вокруг трансформаторов.
Чтобы решить эту проблему, большинство шумовых указаний налагают штрафы или более строгие требования к тональному шуму.
Несмотря на то, что ядро является основным источником шума в трансформаторах, шум нагрузки, который в основном вызван электромагнитными силами в обмотках, также может быть значительным влиянием в трансформаторах с низким уровнем шума. Обычно шум охлаждения (вентиляторы и насосы) доминирует на очень низких и очень высокочастотных концах звукового спектра, тогда как основной шум преобладает в интермедиатном диапазоне частот от 100 до 600 Гц.
Эти звукообразующие механизмы можно далее охарактеризовать следующим образом.
Распределительные трансформаторы АББ изготавливаются в диапазоне 50 - 30000 кВА для рабочих напряжений до 72, 5 кВ. Трансформаторы трехфазные, заполненные минеральным маслом, естественно охлажденные (ONAN) и могут использоваться во внутренних и наружных работах.
Core Noise
Когда полоска железа намагничена, она претерпевает очень небольшие изменения в своих размерах (как правило, всего несколько частей в миллионе).
Это явление называется магнитострикцией.
Изменение размерности не зависит от направления магнитного потока; поэтому оно происходит при удвоенной частоте линии. Поскольку кривая магнитострикции нелинейна, в результирующей вибрации ядра появляются более высокие гармоники четного порядка при более высоких уровнях индукции (выше 1, 4 Тл).
Плотность потока, материал сердцевины, геометрия ядра и волновая форма напряжения возбуждения являются факторами, влияющими на амплитудные и частотные составляющие уровней шума сердечника трансформатора. Механический резонанс в монтажной конструкции трансформатора, а также в стенках сердечника и резервуара может также иметь значительное влияние на величину вибраций трансформатора и, следовательно, на генерируемый акустический шум.
Шум загрузки
Шум нагрузки вызван вибрациями в стенках резервуара, магнитных экранах и обмотках трансформатора из-за электромагнитных сил, возникающих в результате полей утечки, создаваемых токами нагрузки. Эти электромагнитные силы пропорциональны квадрату токов нагрузки.
Шум нагрузки преимущественно создается осевыми и радиальными колебаниями обмоток трансформатора.
Тем не менее, минимально разработанная магнитная экранировка также может быть значительным источником звука в трансформаторах. Жесткая конструкция для ламинированных магнитных экранов с закреплением фитингов со стенками резервуара может значительно снизить их влияние на уровни общего уровня нагрузки.
Частота шумов нагрузки обычно вдвое превышает частоту мощности. Соответствующая механическая конструкция для ламинированных магнитных экранов может помочь избежать резонанса в стенках резервуара. При проектировании магнитных экранов следует учитывать влияние перегрузок во избежание насыщения, что может вызвать более высокие уровни шума в таких условиях эксплуатации.
Исследования показали, что, за исключением очень больших катушек, радиальные колебания не вносят существенного вклада в шум обмотки.
Сжимающие электромагнитные силы производят осевые колебания и, следовательно, могут быть основным источником звука в слабо поддерживаемых витках. В некоторых случаях естественная механическая частота обмоточных систем зажима может иметь тенденцию резонировать с электромагнитными силами, тем самым сильно усиливая шум нагрузки. В таких случаях для минимизации этого эффекта может потребоваться затухание системы намотки. Наличие гармоник в токе и напряжении нагрузки, особенно в прямоточных трансформаторах, может приводить к колебаниям на удвоенной частоте гармоник и, следовательно, значительному увеличению общего уровня шума трансформатора.
Через несколько десятилетий вклад шумов нагрузки в общий шум трансформатора оставался умеренным.
Однако в трансформаторах, спроектированных с низкими уровнями индукции и улучшенными конструкциями сердечников для обеспечения низких характеристик звукового уровня, зависящий от нагрузки шум обмотки электромагнитного происхождения может стать значительным вкладом в общий уровень шума трансформатора.
Во многих случаях звуковая мощность шума обмотки всего на несколько дБ ниже уровня шума ядра.
Звук вентилятора и насоса
Силовые трансформаторы генерируют значительную теплоту из-за потерь в сердечнике, катушках и других металлических конструктивных элементах трансформатора. Это тепло удаляется вентиляторами, которые продувают воздух над радиаторами или кулерами. Шум, создаваемый охлаждающими вентиляторами, обычно носит широкополосный характер.
Вентиляторы охлаждения обычно вносят больший вклад в общий шум для трансформаторов меньших номинальных значений и для трансформаторов, работающих при более низких уровнях индукции сердечника.
Факторы, влияющие на общий шум вентилятора, включают скорость наконечника, конструкцию лезвия, количество вентиляторов и расположение радиаторов.
Ссылка: Jeewan Puri - Причины и последствия звуковых уровней трансформатора