Влияние конструкции и режимов работы

Зависимость шума трансформатора от размеров магнитной системы.Уровни звуковой мощности трансформаторов пропорциональны их массогабаритным параметрам, хотя на практике эта зависимость может значительно меняться под действием разного рода конструктивно-технологических факторов.

Уровень звуковой мощности трансформатора находится в прямой пропорциональной зависимости от длины стержня магнитной системы и зависит от свойств электротехнической стали, распределения поперечных магнитных потоков в углах и над средним стержнем магнитной системы, а также от высших гармоник магнитострикции и магнитного потока на отдельных участках магнитной системы, что определяет известную приближенность расчета. При прочих равных условиях увеличение длины стержня вдвое повышает уровень звука на 6 дБ.

Характерным для магнитных систем трансформаторов является густой спектр собственных частот в диапазоне 1-3 кГц, обусловленных отдельными пластинами электротехнической стали. Последние не всегда монолитно стянуты, в толще магнитной системы имеются пустоты, определяемые коэффициентом заполнения стали (не менее 0,97 по ГОСТ 21427.2-83), что ведет к высокочастотным резонансным колебаниям пластин и их участков.

Этим, в частности, объясняется высокий уровень звука трансформаторов с частотой питающего напряжения 400 Гц и выше.

Влияние массы и электрической мощности.Существует прямая зависимость уровней звуковой мощности трансформаторов от их электрической мощности. Эта зависимость может меняться с изменением конструкции и материалов, индукции или массы при сохранении на прежнем уровне прочих параметров. Для геометрически подобных трансформаторов их уровень звуковой мощности пропорционален массе (М), или линейным размерам в третьей степени, а также пропорционален электрической мощности трансформатора в степени ¾.

Влияние индукции.Уровень звука трансформатора изменяется на 3 дБ при изменении индукции на 10%. Это соотношение характерно для основной гармоники шума трансформатора.

Высшие гармоники (3-я и 5-я) при снижении индукции уменьшаются быстрее: на 4-5 дБ при снижении индукции на 10%, что связано с улучшением синусоидальности индукции в отдельных участках магнитной системы.

Уровни вибрации и звука трансформатора зависят от характера распределения магнитных потоков по сечению сердечника.

Индукция во внутренних углах шихтованных рамных магнитных систем может достигать удвоенного значения от номинального, что является предпосылкой повышения вибраций и шума.

Для трехфазных магнитных систем характерно повышенное содержание 3-й гармоники шума, что связано как с фазовым сдвигом колебаний отдельных стержней, так и с наличием значительной 3-й гармоники индукции. Повышенным шумом и вибрацией отличаются симметричные трехфазные магнитные системы из навитых магнитопроводов, где 3-я гармоника индукции может достигать 40% от основной гармоники.

Влияние бака и расположенных на баке элементов.Бак обычно повышает уровень звука источника, т.е. активной части трансформатора, как за счет увеличения поверхности звукового излучения, так и за счет резонанса стенок бака. Это повышение характерно для низших гармоник звука. Более высокие гармоники источника, звукоизолированные баком, могут и снижаться.

Передача вибрационной энергии от активной части к стенкам бака происходит через опоры либо через элементы крепления активной части к баку, а также через масло. Из соображений механической прочности стенки баков обычно укрепляют ребрами жесткости. Максимальные вибрации имеют место в центре пластин между ребрами жесткости и зависят от значения собственной частоты пластин.

У плоских баков трансформаторов амплитуда вибрационных смещений случайно зависит от неплоскостности пластины стенки и от полученных ею механических напряжений в процессе сварочных работ. Более закономерный характер распределения максимальных вибраций имеют круглые в плане баки.

Зачастую повышенный шум трансформатора связан с вибрацией резонирующих элементов бака - лестниц, трубопроводов, расширителя и т.д.

Влияние режимов работы трансформатора.Вибрации и шум трансформаторов во многом зависят от режимов их работы.

Спектральное содержание характеристик вибрации и шума трансформаторов связано с частотой питающего напряжения. У трехфазных трансформаторов (частота сети - 50 Гц) наиболее ярко выражены первые три гармоники - 100, 200, 300 Гц, у однофазных - первые две.

Включение трансформатора в работу приводит к повышенному шуму вследствие остаточной намагниченности магнитопровода. Из-за перенасыщения магнитопровода уровень шума может превысить уровень при нормальной работе на 20 дБ. Снижение шума до установившегося состояния после включения может длиться до 6 часов.

Качество питающего напряжения.Определенное влияние на уровень звука трансформаторов оказывают высокочастотные помехи в питающем напряжении сети, в которых работают различные тиристорные устройства. Электрические помехи в таких сетях обычно невелики и составляют доли процента от номинального напряжения. Однако эти составляющие могут повысить уровень звука сухих трансформаторов малой и средней мощности на 20-30 дБ. Это повышение связано с резонансами отдельных пластин магнитной системы, их вибрации и взаимного соударения.

Нормирование шума

Согласно СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» нормативным эквивалентным уровнем звука на рабочих местах является 80 дБА.

Шум на территории, непосредственно прилегающие к жилым зданиям, не должен превышать:

- с 7.00 - 23.00 час 55 дБА,

- с 23.00 - 7.00 час 45 дБА.

В качестве нормируемой величины шумовой характеристики принят корректированный уровень звуковой мощности трансформатора по ГОСТ 23941-2002 «Шум машин. Методы определения шумовых характеристик. Общие требования».

Корректированные уровни звуковой мощности трансформаторов в зависимости от типовой мощности, класса напряжения и вида системы охлаждения по ГОСТ 12.2.024-87 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). «Шум. Трансформаторы силовые масляные. Нормы и методы контроля» должны быть не более значений, указанных в табл. 8.1. Данные величины должны соответствовать на расстоянии 1м.

Таблица 8.1

Корректированные уровни звуковой мощности L_РА, дБА

Система охлаждения вида М естественная циркуляция воздуха и масла

Система охлаждения вида Д принудительная циркуляция воздуха и естественной циркуляцией масла

Система охлаждения вида ДЦ и НДЦ принудительная циркуляция воздуха и масла

Система охлаждения вида Ц, НЦ, МЦ и НМЦ принудительная циркуляция воды и масла