Sources de son dans les transformateurs
Basses fréquences
Contrairement au bruit du ventilateur ou de la pompe, le sonLes rayonnements émis par un transformateur sont de nature tonale et consistent en des harmoniques uniformes de la fréquence du réseau. Il est généralement admis que la source principale de bruit du transformateur est le noyau.
Sources de son dans les transformateurs (sur la photo: l’équipement original de transformateur des années 1930 à la sous-station de chemin de fer SEPTA Lansdale installé par le chemin de fer de Reading)
La basse fréquenceEn raison de la nature tonale de ce bruit ou de ce bourdonnement, il est plus difficile d’atténuer que le bruit à haute fréquence et à large bande qui provient des autres sources.
Pour résoudre ce problème, la plupart des ordonnances relatives au bruit imposent des pénalités ou des exigences plus strictes en matière de bruit tonal.
Même si le noyau est le bruit principalsource dans les transformateurs, le bruit de charge, qui est principalement causé par les forces électromagnétiques dans les enroulements, peut également être une influence importante dans les transformateurs à faible niveau sonore. L'équipement de refroidissement (ventilateurs et pompes) Le bruit domine généralement les extrémités très basses et très hautes fréquences du spectre sonore, alors que le bruit central domine dans la gamme intermédiaire de fréquences comprises entre 100 et 600 Hz.
Ces mécanismes de production de son peuvent être encore caractérisés comme suit.
Les transformateurs de distribution ABB sont fabriqués enla gamme 50 - 30000 kVA, pour des tensions de fonctionnement jusqu'à 72,5 kV. Les transformateurs sont triphasés, remplis d’huile minérale, refroidis naturellement (ONAN) et peuvent être utilisés dans des opérations intérieures et extérieures.
Bruit de base
Lorsqu'une bande de fer est magnétisée, elle subit une très petite modification de ses dimensions (généralement quelques pièces sur un million).
Le changement de dimension est indépendant de la direction du flux magnétique; donc, il se produit à deux fois la lignela fréquence. La courbe de magnétostriction étant non linéaire, des harmoniques supérieures d'ordre égal apparaissent également dans la vibration centrale résultante à des niveaux d'induction supérieurs (supérieurs à 1,4 T).
La densité de flux, le matériau du noyau, la géométrie du noyau etla forme d'onde de la tension d'excitation sont les facteurs qui influencent les composantes d'amplitude et de fréquence des niveaux sonores du noyau du transformateur. La résonance mécanique dans la structure de montage du transformateur ainsi que dans les parois du noyau et de la citerne peut également avoir une influence importante sur l'amplitude des vibrations du transformateur et, par conséquent, sur le bruit acoustique généré.
Charge de bruit
Le bruit de la charge est causé par vibrations dans les parois du réservoir, boucliers magnétiques, et enroulements de transformateur due aux forces électromagnétiques résultant des champs de fuite produits par les courants de charge. Ces forces électromagnétiques sont proportionnelles au carré des courants de charge.
Cependant, un blindage magnétique conçu de manière marginalepeut également constituer une source sonore significative dans les transformateurs. Une conception rigide des écrans magnétiques laminés avec ancrage solide sur les parois de la citerne peut considérablement réduire leur influence sur les niveaux sonores globaux de la charge.
La fréquence du bruit de charge est généralement le double de lafréquence de puissance. Une conception mécanique appropriée pour les écrans magnétiques laminés peut être utile pour éviter la résonance dans les parois du réservoir. La conception des écrans magnétiques doit prendre en compte les effets des surcharges pour éviter la saturation, ce qui provoquerait des niveaux sonores plus élevés dans de telles conditions de fonctionnement.
Des études ont montré que, sauf dans les très grandes bobines, les vibrations radiales n’apportent aucune contribution significative au bruit de l’enroulement.
Les forces électromagnétiques de compression produisentvibrations axiales et peuvent donc être une source majeure de bruit dans les enroulements mal supportés. Dans certains cas, la fréquence mécanique naturelle des systèmes de serrage d’enroulement peut avoir tendance à résonner avec les forces électromagnétiques, ce qui intensifie considérablement le bruit de la charge. Dans de tels cas, un amortissement du système d'enroulement peut être nécessaire pour minimiser cet effet. La présence d'harmoniques dans le courant et la tension de charge, en particulier dans les transformateurs redresseurs, peut produire des vibrations à deux fois les fréquences harmoniques et donc une augmentation considérable du niveau sonore global d'un transformateur.
Pendant plusieurs décennies, la contribution du bruit de charge au bruit total du transformateur est restée modérée.
Cependant, dans les transformateurs conçus avec une faibleniveaux d'induction et conceptions de noyau améliorées pour respecter les spécifications de faible niveau sonore, le bruit d'enroulement d'origine électromagnétique, dépendant de la charge, peut devenir un contributeur significatif au niveau sonore global du transformateur.
Dans de nombreux cas, la puissance acoustique du bruit de l'enroulement n'est que de quelques dB inférieure à celle du bruit de base.
Ventilateur et son de pompe
Les transformateurs de puissance génèrent une chaleur considérable en raison des pertes dans le noyau, les bobines et autres composants structurels métalliques du transformateur. Cette chaleur est enlevée par des ventilateurs soufflant de l'air sur des radiateurs ou des refroidisseurs. Le bruit produit par les ventilateurs de refroidissement est généralement à large bande.
Les facteurs qui affectent le bruit total généré par le ventilateur sont la vitesse de la pointe, la conception des aubes, le nombre de ventilateurs et la disposition des radiateurs.
Référence: Jeewan Puri - Causes et effets des niveaux sonores du transformateur