Transformers são nunca silenciosos

Transformers são nunca calados (na foto: WEG - Transformador trifásico de óleo 225 MVA, 275 kV - para distribuição de energia na subestação Tealing Grind, da Scottish Hydro-Electric Transmission Ltd., na Escócia, uma das maiores concessionárias de energia da Europa.

De onde vem todo esse barulho?

Sim, todos nós sabemos que os transformadores são nunca calado. Isso é realmente impossível, mas em um mundo ambientalmente consciente e altamente regulado, a questão não é o nível de ruído, mas sua natureza - e é muito importante.

Transformadores emitem um ruído tonal de baixa frequência que as pessoas que vivem em sua vizinhança experimentam como um irritante "cantarolar”E pode ouvir até mesmo contra um fundo barulhento.

A indústria de energia tem uma gama de soluções para diminuir o zumbido, que se origina no núcleo do transformador e, quando é carregado, nos enrolamentos da bobina. O ruído central é gerado pelo magnetostriction (mudanças de forma) das laminações do núcleo, quando um campo magnético passa através delas. Também é conhecido como ruído sem carga, como é dependente da carga passando pelo transformador.

O ruído do núcleo depende da propriedade magnética do material do núcleo (chapa de aço) e densidade de fluxo. A frequência do som é baixa (duas vezes a frequência nominal). As forças magnéticas formadas no núcleo causam vibração e ruído. O ruído de carga ocorre apenas nos transformadores carregados e é adicionado ao sem carga (ruído do núcleo). Este ruído é causado pelas forças eletromagnéticas devido a campos de vazamento.

A fonte do ruído são as paredes do tanque, as blindagens magnéticas e as vibrações dos enrolamentos.

Os ruídos causados ​​pelo núcleo e enrolamentos sãoprincipalmente na banda de frequência de 100-600 Hz. A faixa de freqüência do ruído (aerodinâmico / ar e ruído do motor / rolamento) causada por ventiladores de resfriamento é geralmente ampla. Os fatores que afetam o ruído total do ventilador são; velocidade, estrutura da lâmina, número de ventiladores e arranjos dos radiadores.

O ruído da bomba não é eficaz quando os fãs estão trabalhando e a frequência é baixa.

Quando as freqüências de ressonância do núcleo ou do tanque coincidem com a freqüência de excitação, o nível de ruído aumenta ainda mais.

Hum também surge através da vibração causada quando o corrente de carga passa pelos enrolamentos, interagindo com o fluxo de vazamento gerado. Este nível de ruído de carga é determinado pela magnitude da corrente de carga. Ele sempre existiu, mas está se tornando proporcionalmente mais significativo, pois há meios eficientes de reduzir a fonte central de ruído.

Em algumas situações, o ruído de carga é o ruído dominante e está aumentando a preocupação crescente entre as novas aplicações de transformadores.

Note que o ruído de banda larga gerado poros ventiladores de resfriamento contribuem para os níveis gerais de ruído. Mas como os ventiladores de resfriamento são amplamente utilizados na indústria, as soluções não são específicas para transmissão e distribuição e, portanto, não são discutidas aqui.

Assuntos de design

Melhorias no design padrão de transformadores e materiais estão reduzindo a contagem de decibéis.

Aço de alta permeabilidade (Hi-B), por exemplo, restringe a magnetostricção através de um revestimento de superfície com maior grau de orientação dos grãos.

Outro método cada vez mais popular éEmpilhamento de alta precisão das laminações do núcleo em padrões de degrau, reduzindo a formação de lacunas de ar nas juntas do núcleo. Concentre-se nas ligações entre as laminações para impedir que elas colidam umas com as outras, incluindo a colagem de suas bordas juntas, padronizando a pressão da braçadeira e removendo os parafusos passantes.

Além disso, montagens flexíveis e robustas em todos os pontos de contato entre o núcleo e o tanque inibem a transmissão de ressonância estrutural ou por óleo de um para o outro.

Maneiras de ver

O departamento de pesquisa e desenvolvimento da Areva T & D empregaimagem, holografia acústica e vibrometria a laser para localizar ruídos e vibrações. Os mapas acústicos emitem ruído de forma rápida e abrangente, diferenciando os níveis de som para determinar de onde ele é irradiado.

A Areva T & D e a AB Engineering usaram matrizes de 110 microfones a 2 m do tanque para medir o ruído nas faixas de freqüência de 100 Hz a 500 Hz.

Para cada banda, um mapa identicamente escalado mostroupontos quentes vermelhos em fundos azuis sem ruído, facilitando a identificação de fontes de ruído. Holografia acústica que analisa o ruído de campo próximo, foi recentemente usada para mapear o ruído do transformador, organizando uma antena de 23 microfones para escanear uma grade de quadrados de 20 x 20 cm. O software baseado em algoritmo calculou o campo de pressão e forneceu a radiação acústica, exibida como mapas 2D distribuídos espacialmente para diferentes freqüências de até 850 Hz.

Quando um transformador é carregado, a energia de vibraçãoda bobina e de quaisquer dispositivos de controle de fluxo são transmitidos para o tanque e, em seguida, para o ar e o ambiente local. Portanto, é importante projetar o tanque para que ele não ressoe em freqüências próximas à freqüência de excitação. Medidas como absorvedores de ressonância podem ganhar 3 dB.

Soluções no local

Um método comum no local de conter radiação de ruído é o painel de parede suportado por tanques. Eles geralmente cobrem apenas os lados do tanque, trazendo ganhos de entre 4 dB e 10 dB dependendo da área da parede que eles cobrem. Eles podem afetar o resfriamento, portanto, as barreiras acústicas são frequentemente usadas, montadas próximas ao transformador em um ou mais lados ou fechadas.

A solução mais simples é uma tela acústica alta, que deve se estender além de cada extremidade do transformador, pelo menos tanto quanto exceder a altura do transformador. Mas mesmo barreiras únicas podem níveis de ruído mais baixos em 10 - 15 dB, dependendo da posição do observador.

Holografia acústica é usada para mapear o ruído do transformador

Invólucro superior completo inferior e lateralclaro, produz os resultados mais radicais,até 25 dB de redução, ou mesmo 40 dB, se o recinto for uma estrutura maciça feita de concreto ou aço e totalmente isolada de vibrações. Deve ter-se sempre cuidado para que o espaço entre a parede do tanque e a barreira não seja um múltiplo par da metade do comprimento de onda da frequência de energia, por exemplo, 1,7 m, 3,4 m, etc., para transformadores de 50 Hz.

O resultado é ondas estacionárias que causarãoecoa e amplifica os níveis de som. A atenuação depende de como e quantos desses métodos são usados. A combinação de laminação de núcleo lapidado Hi-B com isoladores de vibração do núcleo pode ganhar 6 dB. Adicione painéis de parede montados em tanque e isso é 10 dB.

É claro que os projetistas podem criar baixo ruído nos transformadores, diminuindo o nível de indução do núcleo ou a densidade de fluxo. Mas o trade-off é um núcleo maior, enrolamentos maiores e custos mais altos.

Necessidade de pesquisa e desenvolvimento

Pesquisa e desenvolvimento está lidando com a necessidade de níveis de ruído reduzidos.

Algumas técnicas de redução são bem conhecidas, masoutras podem ser muito inovadoras, como absorvedores de ressonância ou absorvedores de revestimento internos resilientes. A maioria das soluções selecionadas requer um bom conhecimento do campo de ruído e mapeamento de vibração. Novas técnicas estão disponíveis para identificar essas informações e caracterizar melhor as fontes de ruído.

Os benefícios podem ser uma redução do tempo de medição, interpretação facilitada de medições, acesso a outras informações (como na localização de origem), e mais.

Recursos: Transformadores fazem menos barulho - Informações da Areva T & D; Testes de transformadores - BALIKESİR ELEKTROMEKANİK SANAYİ TESİSLERİ A.Ş.