Гудение трансформатора — явление распространенное, в большинстве случаев оно не влечет неприятных последствий. Но потребителям оно может создавать дискомфорт, а изменение его громкости в сочетании с другими признаками — говорить о появлении технических проблем, которые можно устранить после проверки и обслуживания электрооборудования. Поэтому нужно знать, почему гудит трансформатор и как решить эту проблему.
Магнитострикция — основная причина
При намагничивании некоторые материалы и детали, в том числе ферромагнит, меняют свои размеры и форму. Это явление называется магнитострикцией. Такие процессы происходят даже в электрических кабелях, но гул настолько слабый, что человек его не слышит. Трансформирующие блоки бытовых электроприборов также работают тихо, что связано с их небольшими габаритами. Но на силовых подстанциях вызванные магнитострикцией акустические колебания сильно слышны. Это обусловлено высокой мощностью техники, наличием внешних кожухов, дополнительными устройствами для охлаждения.
Трансформатор в упрощенном виде представляет собой две катушки, на которые намотана проволока, обычно медная, и сердечник (магнитопровод) из ферромагнитного сплава. От количества витков в обеих катушках зависит выходное напряжение. А от магнитопровода — характеристики магнитного потока. Элемент состоит из тонких пластин, соединенных в одну деталь.
Конструкцией не предусмотрены подвижные элементы, поэтому звуковых колебаний быть не должно. Но они возникают из-за незначительных изменений линейных размеров, которые визуально заметить невозможно. Прохождение поля через магнитопровод воздействует на кристаллическую структуру ферромагнетиков, из которых сделана эта деталь.
При работе агрегата переменный ток проходит через первичную катушку. Под его воздействием создается электромагнитное поле, проходящее через сердечник на вторичную обмотку. Ферромагнит незначительно меняет свои размеры под воздействием поля, и это приводит к возникновению механических вибраций. Они передаются на корпус устройства и вызывают гудящий звук.
Ферромагнит меняет свои размеры циклично. Создаются волны, из-за колебания воздуха, окружающего сердечник, и работающий прибор гудит ритмично. При стандартных параметрах сети частота волны достигает 50 Гц, она преобразуется в акустические колебания обмотки с частотой — 100 Гц (тогда будет слышно характерное дребезжание). Это нормальная ситуация.
Но магнитострикция как явление не приводит к сильному неравномерному гулу, тем более — с дополнительными проявлениями вроде нагрева или появления дыма. Все это — свидетельство неполадок.
От чего зависят показатели при магнитострикции
Исследования показали, что интенсивность, с которой гудит агрегат, зависит от:
- его размеров — чем больше габариты составных частей, тем сильнее слышно;
- частота электрического тока (стандартное значение — 50 Гц, при нем техника ощутимо гудит, а перепады частоты могут усиливать его);
- величины постоянной рабочей нагрузки;
- качество сплава, из которого формируется сердечник (различные типы стали по-разному реагируют на электромагнитное поле, от них зависит и скорость перемагничивания).
Уровень шума, исходящий от электротехнических приборов этого типа, нормируется отраслевыми правилами. Нормативно-правовые документы устанавливают лимиты допустимого (их абсолютные значения для всех случаев и дополнительно граничные показатели в конкретных ситуациях — при установке на определенном расстоянии от жилого дома или населенного пункта). Эти вопросы регулируются соответствующими ГОСТами, ТУ, строительными нормативами.
Вихревые токи, неправильная установка или неисправность?
Гудение, которое издает работающая техника, может быть обусловлено:
- Вихревыми токами, возникающими в сердечнике, из-за чего он нагревается, а вибрации усиливаются, издаваемый звук тоже. Это происходит из-за того, что вихревые токи создают собственные магнитные поля, противодействующие полю катушки и способствующие его ослаблению. Также потери на перемагничивание могут усиливать громкость. Снижение сопротивлению вихревым токам в сердечнике уменьшает нагревание и интенсивность звучания, повышает эффективность эксплуатации. Этого можно добиться улучшением изоляции.
- Механические вибрации в катушке обмоток, вызванные тем, что они немного сдвигаются под действием электромагнитного поля.
- Неправильная сборка или установка. К повышенному уровню шума приводит неравномерное натяжение крепежа, ослабленные детали крепления. Обычно это те детали, которые устанавливают уже на месте сборки, например, клеммы или зажимы проводов. Иногда причиной становятся кабели, выходящие из-под короба и постукивающие об обшивку. В любом случае оборудование нуждается в профилактическом осмотре и проверке.
- Плохая изоляция катушек или их частичное повреждение. В этом случае будут слышны щелчки или потрескивания, не только гудение. Если щелчки заглушают обычный гул, значит, изоляция сильно повреждена, прибор работает в предаварийном режиме.
- Перегрузка и внутренние неисправности оборудования, например проблемы с обмоткой. При этом вибрации со временем усиливаются.
- Резонанс с частотой питающего тока, из-за чего гудение усиливается
Причиной гудящего звука становится включение вспомогательного электрооборудования, установленного рядом. Например, это могут быть вентиляционные установки, необходимые для охлаждения агрегата, а также работающие масляные насосы.
Как и зачем проводится проверка
Хотя гудящий звук, издаваемый работающим прибором — обычное явление, иногда оно может говорить об опасных процессах. Если агрегат стал работать громче или изменился характер звучания (стало неравномерным), появился запах гари или дым, стали часто срабатывать защитные устройства (предохранители, выключатели) нужно прочно принимать меры. Главное — сразу отключить прибор после появления опасных признаков и вызвать специалистов для его осмотра и ремонта.
Определить причину неполадок поможет диагностика, для проведения которой требуются специальные инструменты. Внешний осмотр может выявить повреждение изоляции. Он проводится с соблюдением правил техники безопасности. При наличии признаков сильного повреждения нельзя находится слишком близко к корпусу, особенно если вы заметили течь масла — это опасно. Запрещается проводить осмотр людям, которым был установлен кардиостимулятор.
Если будут найдены темные пятна на обмотке, это говорит о межвитковом замыкании. Если при включении виден дым и слышен треск, это подтверждает выход из строя первичной катушки. Прибор нужно сразу выключить. Но внешний осмотр не всегда позволяет установить причину поломки.
Необходим замер основных параметров работы устройства. Для этого понадобится мультиметр. В режиме мегаомметра можно выполнить замеры сопротивления и сравнить их с нормативными значениями, указанными в технической документации, написанной производителем. Небольшие отклонения допускаются. Но если фактическая величина превышает нормативную на 50%, это является свидетельством межвиткового замыкания.
Сравнивать показатели рекомендуется также с параметрами аналогичных моделей. Если разница превышает 20%, это может говорить о замыкании витков.
Что может быть причиной поломки
В этом электрооборудовании часто выходят из строя обмотка и переключающие устройства, потому что они сильнее изнашиваются в процессе эксплуатации.
Нарушение изоляции может приводить к повреждению магнитопровода, к выходу из строя сердечника. Последнее возможно при ухудшении межлистовой изоляции. Это может привести к выгоранию пластин, и тогда придется полностью их менять. Для предотвращения этой ситуации используют изоляционные лаки, характеризующиеся маслостойкостью и формирующие прочный слой, устойчивый к нагреванию.
Опасность представляют посторонние примеси, попадающие внутрь корпуса. Остатки растворители, различные газы могут влиять на параметры изоляции и громкость гудения. Влага не менее опасна, она повышает риск коррозии деталей оборудования.
Как избавиться от гула
Из-за особенностей конструкции трансформаторы не могут работать беззвучно. Но уровень шума при этом может заметно различаться. Это обусловлено конструкцией и особенностями установки. Еще при разработке проекта монтажа нужно учесть несколько моментов:
- Устройство устанавливают только на ровной поверхности.
- Для монтажа нужно твердое основание из материала высокой плотности, например, из бетона), фанера и различные навесные конструкции для этого не подходят — они только усилят издаваемый звук.
- Монтаж не производится на лестничных клетках или в коридорах. Не рекомендуется устанавливать оборудование в углу. Если места между устройством и стеной будет мало, то звук усилится. Нужно обеспечить достаточно свободного пространства.
- Крепежные элементы, установленные в верхней части прибора должны быть плотно затянуты. В противном случае детали при включении агрегата будут вибрировать, и шум усилится.
- Следует использовать звукопоглощающие материалы. Резиновые прокладки, барьеры их мягких материалов помогают уменьшить шум, хотя и не убирают его полностью. При использовании этих материалов нужно обеспечить соответствующее охлаждение. Это делается на этапе проектирования.
Уровень шума рекомендуется регулярно измерять и сравнивать с нормативным значением. Если он значительно превышает норму, то убрать громкое гудение поможет:
использование специального плотного основания для установки;
правильный выбор амортизирующих материалов которые устанавливают между трансформатором и основанием для уменьшения передачи вибрации;
регулярное техническое обслуживание.
Использование изоляционных материалов
Снизить интенсивность вибрации и уменьшить громкость гудения при работе оборудования помогут специальные пропитки. Для этого используются трансформаторные масла. Это минеральные составы низкой вязкости и высокой степени очистки. Трансформаторные масла обладают демпфирующими свойствами, поэтому они уменьшают вибрации. Но также масло отводит тепло, это предотвращает перегрев и связанное с ним повышение уровня шума при работе.
Если гудит перемотанный трансформатор, то проблема может быть в том, что количество мотков рассчитали неверно. Тогда перемотку нужно делать заново. Если между витками обмотки получились слишком большие зазоры, используют парафин для заполнения просветов.
Лучше всего поручить работу профессионалу, чтобы он провел диагностику и устранил неполадки. При отсутствии знаний и навыков проводить такие работы опасно.
