Transformatoren sind niemals stumm

Transformatoren sind nicht leise (auf dem Foto: WEG - Ein dreiphasiger Öltransformator mit 225 MVA, 275 kV - zur Verteilung von Energie im Umspannwerk Tealing Grind der Scottish Hydro-Electric Transmission Ltd. in Schottland (eines der größten Energieversorgungsunternehmen Europas)

Woher kommt das ganze Geräusch?

Ja, wir alle wissen, dass Transformatoren es sind niemals schweigen. Das ist eigentlich ziemlich unmöglich, aber in einer umweltbewussten, stark regulierten Welt geht es nicht um den Geräuschpegel, sondern um dessen Natur.

Transformatoren senden ein niederfrequentes, tonales Rauschen Menschen, die in ihrer Nähe leben, als irritierend empfindensummen”Und kann sogar vor einem lauten Hintergrund hören.

Die Energiewirtschaft verfügt über eine Reihe von Lösungen, um das Brummen zu verringern, das im Kern des Transformators und bei Belastung in den Spulenwicklungen entsteht. Kerngeräusche werden durch die erzeugt Magnetostriktion (ändert sich in der Form) der Blechpakete des Kerns, wenn ein Magnetfeld Es ist auch bekannt als Leerlaufgeräusche, da es von der Last abhängig ist, die den Transformator durchläuft.

Das Rauschen des Kerns hängt von der magnetischen Eigenschaft des Kernmaterials ab (Stahlblech) und Flussdichte. Die Tonfrequenz ist niedrig (doppelte Nennfrequenz). Die im Kern gebildeten Magnetkräfte verursachen Vibrationen und Geräusche. Das Lastgeräusch tritt nur bei den geladenen Transformatoren auf und wird zum Leerlauf addiert (Kerngeräusch). Dieses Geräusch wird durch die elektromagnetischen Kräfte aufgrund von Streufeldern verursacht.

Die Geräuschquelle sind Tankwände, magnetische Abschirmungen und Schwingungen der Wicklungen.

Die Geräusche, die durch den Kern und die Wicklungen verursacht werden, sindhauptsächlich im Frequenzbereich von 100 bis 600 Hz. Der Frequenzbereich der Geräusche (Aerodynamik / Luft und Motor / Lagergeräusche), die von Kühlgebläsen verursacht werden, ist im Allgemeinen groß. Die Faktoren, die das gesamte Lüftergeräusch beeinflussen, sind; Geschwindigkeit, Blattstruktur, Anzahl der Lüfter und Anordnung der Kühler.

Das Pumpengeräusch ist nicht wirksam wenn die Lüfter arbeiten und die Frequenz niedrig ist.

Wenn die Kern- oder Tankresonanzfrequenzen mit der Erregerfrequenz übereinstimmen, steigt der Geräuschpegel weiter an.

Hum entsteht auch durch die Vibration, die entsteht, wenn die Laststrom fließt durch die Wicklungen, das mit dem von ihm erzeugten Streufluss interagiert. Dieser Lastgeräuschpegel wird durch die Höhe des Laststroms bestimmt. Es hat immer existiert, wird jedoch proportional bedeutsamer, da es effiziente Mittel gibt, um die Kernrauschquelle zu reduzieren.

In einigen Situationen ist das Lastrauschen das dominierende Rauschen und wird unter neuen Transformatoranwendungen immer wichtiger.

Beachten Sie, dass das Breitbandrauschen von erzeugt wirdLüfter tragen zum Geräuschpegel bei. Da Kühllüfter jedoch in der Industrie weit verbreitet sind, sind die Lösungen nicht spezifisch für die Übertragung und Verteilung und werden daher hier nicht erörtert.

Designfragen

Verbesserungen des Standard-Transformator-Designs und der Materialien reduzieren die Dezibelzahl.

Hochpermeabler (Hi-B) Stahlbeschränkt beispielsweise die Magnetostriktion durch eine Oberflächenbeschichtung mit höheren Kornorientierungsgraden.

Eine weitere zunehmend beliebte Methode isthochpräzises Stapeln der Blechpakete des Kerns in Stufen überlappend, wodurch die Bildung von Luftspalten in den Kernfugen verringert wird. Konzentrieren Sie sich auf die Verbindungen zwischen den Lamellen, um sie nicht zusammenzuschlagen. Dazu gehören das Zusammenkleben der Kanten, das Standardisieren des Klemmdrucks und das Entfernen der Durchgangsschrauben.

Darüber hinaus verhindern robuste, flexible Halterungen an allen Berührungspunkten zwischen Kern und Tank die struktur- oder ölgetragene Resonanzübertragung von einer zur anderen.

Gesunde Sichtweisen

Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Areva T & D setzt Akustik einBildgebung, akustische Holographie und Laservibrometrie zur Lokalisierung von Geräuschen und Vibrationen. Akustische Karten ordnen Geräusche schnell und umfassend ab, indem sie die Schallpegel differenzieren und bestimmen, von wo sie abgestrahlt werden.

Areva T & D und AB Engineering verwendeten 110-Mikrofon-Arrays 2 m vom Tank entfernt, um das Rauschen in den Frequenzbändern von 100 Hz bis 500 Hz zu messen.

Für jede Bande wurde eine identisch skalierte Karte angezeigtrote Hot-Spots auf geräuschfreien blauen Hintergründen erleichtern das Auffinden von Rauschquellen. Akustische Holographie, die Nahfeldrauschen analysiert, wurde kürzlich verwendet, um Transformatorrauschen abzubilden, indem eine 23-Mikrofon-Antenne angeordnet wurde, um ein Raster von 20 x 20 cm großen Quadraten abzutasten. Algorithmenbasierte Software berechnete das Druckfeld und erzeugte die akustische Strahlung, die als räumlich verteilte 2-D-Karten für verschiedene Frequenzen bis 850 Hz angezeigt wurde.

Wenn ein Transformator geladen wird, VibrationsenergieVon der Spule und den Flusssteuergeräten wird der Tank in die Luft und die Umgebung geleitet. Es ist daher wichtig, den Tank so zu gestalten, dass er bei Frequenzen in der Nähe der Erregerfrequenz nicht mitschwingt. Messungen wie Resonanzdämpfer können um 3 dB zunehmen.

Lösungen vor Ort

Eine übliche Methode zur Eindämmung von Schallemissionen vor Ort sind Panzer-gestützte Wandelemente. Sie decken im Allgemeinen nur die Seiten des Panzers ab und bringen Gewinne von zwischen 4 dB und 10 dB abhängig von der Wandfläche, die sie bedecken. Sie können die Kühlung beeinträchtigen, so dass häufig Schallschutzwände verwendet werden, die an einer oder mehreren Seiten in der Nähe des Transformators angebracht sind oder diesen einschließen.

Die einfachste Lösung ist ein starker Akustikschirm, der mindestens so weit über jedes Transformatorende hinausragen muss, dass er die Transformatorhöhe übersteigt. Aber auch einzelne Barrieren können dies niedrigere Geräuschpegel um 10 - 15 dBabhängig von der Position des Beobachters.

Die akustische Holographie wird verwendet, um das Transformatorrauschen abzubilden

Komplettes Gehäuse oben und untennatürlich produziert die radikalsten Ergebnisse,bis zu 25 dB weniger oder sogar 40 dB, wenn das Gehäuse eine massive Struktur aus Beton oder Stahl ist und vollständig schwingungsisoliert ist. Es sollte immer darauf geachtet werden, dass der Abstand zwischen der Tankwand und der Barriere kein gleiches Vielfaches der Hälfte der Wellenlänge der Netzfrequenz beträgt, z. B. 1,7 m, 3,4 m usw. für 50 Hz-Transformatoren.

Das Ergebnis sind stehende Wellen, die verursacht werdenEchos und verstärken die Lautstärke. Die Dämpfung hängt davon ab, wie und wie viele dieser Methoden verwendet werden. Durch die Kombination von Hi-B-Stufenlagen mit Kernschwingungsisolatoren können 6 dB gewonnen werden. Fügen Sie Tank-montierte Wandpaneele hinzu, und das sind 10 dB.

Natürlich können Konstrukteure geräuscharm in Transformatoren eingebaut werden, indem das Induktionsniveau oder die Flussdichte des Kerns verringert wird. Der Kompromiss ist jedoch ein größerer Kern, größere Wicklungen und höhere Kosten.

Bedarf an Forschung und Entwicklung

Forschung und Entwicklung richten sich nach der Notwendigkeit von reduzierten Schallpegeln.

Einige Verringerungstechniken sind bekannt, aberAndere können sehr innovativ sein, wie Resonanzabsorber oder elastische Innenfutterabsorber. Die meisten der ausgewählten Lösungen erfordern gute Kenntnisse der Schallfeld- und Vibrationsabbildung. Es gibt neue Techniken, um diese Informationen zu identifizieren und Lärmquellen besser zu charakterisieren.

Die Vorteile können eine Verringerung der Messzeit, eine vereinfachte Interpretation der Messungen und der Zugriff auf andere Informationen sein (wie bei der Quelllokalisierung), und mehr.

Ressourcen: Transformatoren machen weniger Lärm - Informationen von Areva T & D; Transformatorentests - BALIKESİR ELEKTROMEKANİK SANAYİ TESİSLERİ A.Ş.