Почему может гудеть трансформатор в колонках, блоке питания, микроволновке, усилителе и других устройствах, а также что делать в такой ситуации. Причины повышенного шума при работе.
Работающий трансформатор зачастую становится источником гула, вызываемого физическими процессами, происходящими в устройстве при обычных условиях эксплуатации. Но, если уровень шума слишком высок или гудит трансформатор в микроволновке, ламповом усилителе и в других бытовых приборах, это может свидетельствовать о неисправности устройств. Почему же гудят нагруженные трансформаторы? Давайте разберемся.
- Принцип работы
- Факторы, влияющие на уровень гула
- Причины шума силового трансформатора
- Шум в бытовых приборах
Принцип работы
В школьные годы на уроках физики нам давали понятие магнитострикции. Не всем, правда, тогда это было интересно. Попытаемся сейчас вернуться к теме и кратко изложить суть процесса. Для начала вспомним, как работает трансформатор.
На рисунке изображен простейший прибор, состоящий из первичной обмотки (А), вторичной обмотки (Б) и сердечника (С) – магнитопровода, собранного из металлических пластин или из материала, обладающего ферромагнитными свойствами.
При подаче на первичную обмотку (А) переменного напряжения, в ней начинает течь ток, под воздействием которого в сердечнике (С) формируется магнитный поток (Ф), индуцирующий ток во вторичной катушке (Б), к которой подключена нагрузка. Происходит преобразование напряжения, величина которого на выходе будет зависеть от соотношений числа витков первичной и вторичной обмоток. Частота при этом останется неизменной.
Магнитострикция – это физический процесс изменения объемов и размеров тела под воздействием магнитного потока, проходящего через это тело. Изменениям подвержены материалы с ярко выраженными магнитными свойствами, из которых и производят сердечники для трансформаторов.
На рисунке представлена периодичность процесса сжатия и растяжения сердечника за цикл перемены магнитного потока. Изменения размеров магнитопровода приводят к возникновению колебаний воздуха. Образуются волны, имеющие частоту в звуковом диапазоне (50 Гц). Это и есть тот самый гул, сопровождающий обычную работу силовых трансформаторов. В ИИП (импульсных источниках питания) такой шум отсутствует, так как частота волн, образующихся в процессе колебаний, не входит в слышимый человеком диапазон.
ПОЧЕМУ ГУДИТ ТРАНСФОРМАТОР
Принцип работы трансформатора?
Рабочая часть трансформатора – это магнитный металлический сердечник с обмотками высокого и низкого напряжения. Последние изготавливаются из проводящего материала. Сам сердечник набирается из отдельных тонких пластин.
На первичную обмотку подается переменный ток. Электрическое поле порождает магнитное, которое передается сердечнику. Сердечник передает магнитное поле на вторичную обмотку. Вместе с магнитным потоком возникает и электрический ток, но уже с другим напряжением. Разница напряжений в первичной и вторичной обмотке пропорционально зависит от числа витков проволоки в них. За счет этой разницы величина напряжения тока в электрической сети поднимается, когда энергия передается от электростанции, и снижается перед тем, как попасть в наши дома.
Почему шумит трансформатор?
Сердечник трансформатора можно условно разделить на микроскопические кусочки. Когда трансформатор стоит без нагрузки, движение магнитных частиц в сердечнике хаотичное. Но под нагрузкой в первичной обмотке появляется магнитное поле, которое передается сердечнику. Так магнитным частицам в сердечнике придается упорядоченное движение. Под воздействием магнитного поля сталь, из которой изготовлен сердечник, деформируется. Она то сжимается, то разжимается. Это и есть явление магнитострикции в действии. При этом сердечник вибрирует. А мы слышим только гул.
В трансформатор подается переменный ток, поэтому и магнитный поток меняет направление два раза за фазу. Так как у нас в сети течет ток частотой 50 Гц, то его рабочая часть совершает колебания в два раза чаще (100 Гц). А в США, например, электрические сети пропускают ток 60 Гц. Соответственно и американские трансформаторы вибрируют с частотой 120 Гц.
Появление гула после перемотки
Если трансформатор перематывается в домашних условиях, то есть большая вероятность того, что при работе он будет издавать характерный шум. Это может быть связано со следующими причинами:
- неправильно собран или не подогнан магнитопровод. Наиболее часто такая проблема возникает после разборки-сборки Ш-образного сердечника. Как правильно собрать такой магнитопровод чтобы устранить проблему, расскажем чуть ниже;
- не закреплена катушка на сердечнике или неплотно намотаны обмотки. Исправить ситуацию можно плотно зафиксировав катушку, перемотав обмотку или пропитав ее парафином (парафиновая ванна). Последний вариант хорошо помогает в том случае, когда гудит тороидальный трансформатор;
- неверно произведен расчет обмоток. Как правило, в этом случае нагруженный трансформатор не только гудит, но и ощутимо нагревается. Для исправления проблемы потребуется проверка расчетов и перемотка с учетом исправленных ошибок.
Как правильно собрать Ш-образный сердечник, чтобы минимизировать шум трансформатора
Магнитопровод такого устройства состоит из двух типов пластин, они показаны на рисунке 5. Это Ш-образная пластина «А» и торцевая – «В».
Чтобы снизить потери на вихревые токи каждая из пластин изолируется с одной стороны. Для этой цели их покрывают лаком или производят отжиг до появления окисла. Для уменьшения магнитного зазора и, как следствие, потери на магнитный поток рассеяния, после перемотки пластины следует устанавливать поочередно с каждой стороны. Как это делать продемонстрировано на рисунке 6.
Собрав примерно половину сердечника, следует установить две Ш-пластины с одной стороны (без торцевых пластин) не задвигая их до конца. Далее продолжаем сборку, пока магнитопровод не будет набран на 2/3. В оставшейся части устанавливаем только Ш-пластины. В итоге останется около двух десятков торцевых вставок и несколько Ш-образных, которые уже не пролазят в каркас.
Оставшиеся вставки устанавливаем между двух выдвинутых на середине (см. рисунок 7) и осторожно забиваем их деревянной киянкой, стараясь не погнуть.
На завершающем этапе сборки вставляем торцевые пластины.
Проверка трансформатора и устранение неисправностей
Диагностика поможет выявить причину проблемы и устранить неисправность. Межвитковое замыкание определяется путём внешнего осмотра. Если наблюдаются повреждения изоляционного слоя, тёмные следы на обмотке, это говорит об указанной проблеме.
В этом случае устройство нуждается в перемотке катушек.
Если внешний осмотр не дал результатов, потребуется более глубокое исследование.
Если имеется мультиметр, можно выполнить следующие операции:
- в режиме мегомметра выполняются замеры сопротивления изоляции и сравниваются с нормативными, приведёнными в справочной литературе. Если фактическое значение превышает номинальное более 50 процентов, это говорит о наличии межвиткового замыкания;
- проводится аналогичное измерение для технически исправного прибора. О неисправности предупреждает величина расхождения более 20 процентов.
Также читайте: Что такое ограничитель перенапряжений(ОПН)
При изучении понижающего прибора можно замерить значение напряжения для выходной обмотки, подключив устройство к сети. Если при включении появляется дым или треск, прибор следует немедленно выключить – это говорит о выходе из строя первичной катушки.
Нередко гудеть начинает самостоятельно перемотанный трансформатор. Это происходит по следующим причинам:
- неправильно собран или неплотно подогнан сердечник – его следует плотно скомпоновать, проверить плотность соединения пластин;
- недостаточно закреплена обмотка – катушку необходимо укрепить;
- зазоры между витками обмотки – катушка пропитывается парафином, заполняющим просветы;
- неверно рассчитано количество витков – перемотку придётся выполнять повторно.
Чтобы после ремонта трансформатор работал правильно, работу должен выполнять профессионал. При отсутствии соответствующих знаний, навыков и опыта не следует вмешиваться в устройство прибора.
Если при работе трансформатора появился сильный гул, необходимо провести диагностику. В противном случае дальнейшее использование устройства грозит выходом из строя, с опасностью безопасной эксплуатации остального оборудования.
Видео
Что делать если гудит трансформатор
Разбираем и решаем проблему трансформатора:
Почему шумит масляный трансформатор?
Все шумы, можно разделить на функциональные, то есть, естественные для такого рода оборудования и требующие внимания. Масляный трансформатор при нормальной работе может гудеть, но потрескивания, появление хлопков, резких звуков, жужжания, дребезжания – являются поводом к срочному осмотру прибора и возможному ремонту.
С чем же связан функциональный гул?
При намагничивании, то есть при прохождении магнитного потока, размеры/объемы материала меняются, как и при нагревании металл может расширяться. Свойство это носит название – магнитострикция. И именно она и есть причина естественного гудения прибора, идущего от сердечника.
Сейчас решением проблемы считается механическое снижение шумовой нагрузки. То есть использование звукоизоляционных щитов. Есть даже специальные нормы, регламентирующие уровень шума и соблюдать которые необходимо.
Сильно гудит трансформатор, причина, почему трансформатор гудит при работе?
На мой взгляд, нужно вначале определиться с типом трансформатора, с моделью, (маркой) так как уровень шума у них может быть разным.
Другими словами, уровень шума может быть одним и тем же, но для одного трансформатора это нормально, для другого шум этого же уровня (силы) означает поломку.
Издают звуки (гул) практически все трансформаторы, силовые трансформаторы на подстанциях
гудят довольно сильно и это в принципе нормально.
Но если речь о силовом трансформаторе, то гудение должно быть равномерным, без резких звуков, без «жужжания» и дребезжания.
То есть не только уровень гула может свидетельствовать о поломке, но и неравномерный звук (гудение) говорит о том же (поломка, проблемы).
А причины сильного гула могут быть следующими:
Размеры устройства (см. фото выше) силовые трансформаторы гудят и очень сильно и это нормально, если звук равномерный.
Превышена нагрузка на трансформатор, то есть нагрузка выше номинальной на которую рассчитан трансформатор, в таких условиях он долго не проработает.
У Вас мощный трансформатор, работают с таким гулом вентиляторы охлаждения, или проблемы с вентиляторами.
Работают с гулом масляные наносы, трансформаторное масло используется в высоковольтных трансформаторах, основная его задача, это охлаждение (температура обмоток трансформатора увеличивается во время скачков напряжения и без охлаждения не обойтись).
Причина гула может быть и в сердечнике трансформатора, если точней, то в материале его изготовления и структуре.
Или же разошлись пластины сердечника (довольно часто встречающаяся проблема).
Ил же не правильно, некачественно подогнанные пластины сердечника трансформатора, возникает вибрация которая может привести к сильному гулу.
Ил же трансформатор закрепили некачественно, не надежно, опять же создается вибрация которая может привести к гулу.
А возможно катушка не закреплена, или обмотка недостаточно плотная (тут лучше обмотку перемотать), тоже может вызвать сильный гул работающего трансформатора.
Или же причина в ошибки при расчетах первичной обмотки трансформатора.
Трансформатор будет не только гудеть, но и греться.
Это всё общие причины, но могут быть и нюансы связанные с конкретной моделью и видом трансформатора.
Какой уровень шума нормален
Главная причина гудения трансформатора при его функционировании – явление магнитострикции. Этим термином обозначают изменение параметров ферромагнитного металла, на который воздействует переменное магнитное поле. Кроме явления магнитострикции, продуцировать шум способны вентиляторы охладительных систем и масляные насосы. При этом электромеханические устройства, которые регулируют напряжение выдаваемого тока под нагрузкой, также выступают источниками характерного гудения. Показатели шума, которые соответствуют норме, зависят от таких факторов:
- габариты – чем больше устройство, тем громче гул;
- физические свойства и структура материала сердечника;
- нагрузка – при ее завышении уровень шума устройства также возрастет.
Для силового трансформатора некоторый издаваемый им шум – нормальное рабочее состояние. К примеру – звук устройств, которые расположены на высоковольтных подстанциях и электростанциях, может быть слышен за несколько сотен метров. При функционировании экспериментального силового прибора, он станет гудеть так, что из соседней комнаты в панельном доме его будет хорошо слышно. При рассмотрении встроенного в какой-то прибор трансформатора, звук его работы будет едва заметен. Что касается импульсных устройств – бесшумность функционирования обеспечивают тем, что генерируемый ими звук просто вне пределов человеческого восприятия.
Почему гудит слишком сильно
Если аппарат – экспериментального типа или встроенный в какой-то другой прибор, ранее работал бесшумно – хорошо, он исправен. Но когда он начал чрезмерно гудеть или же издавать странный присвистывающий звук – это ненормально. Нужно искать причину того, почему произошли такие изменения. Чтобы ее установить, требуются некоторые электротехнические знания, минимум инструментов и навыки их использования.
Причина сильного гула может быть заключена в том, что могли разойтись пластины, из которых набран сердечник. Когда трансформатор броневого типа, то их просто стягивают хомутом из металла. Но, если кроме повысившегося гудения присутствует нагрев устройства, то это одно из характерных проявлений межвиткового замыкания. Чтобы проверить производят следующие манипуляции:
- Когда в распоряжении из нужного инструмента присутствует только мультиметр, выяснить – есть ли короткое замыкание (КЗ), тяжело. В этой ситуации помогает тщательный осмотр. Указателями КЗ выступают признаки подгара, расплавления или потемнения изоляции, а также характерный запах горелой пластмассы.
- Если признаков КЗ нет, то ищут паспортные сведения силового аппарата и проводят их прозвонку мультиметром. Для этого измерительный прибор выставляют в позицию «мегаомметр» (мегомметр).
- Когда значения от данных в паспорте зафиксированы с разницей 50% и свыше – это явный показатель межвиткового короткого замыкания. Но если погрешность малая, значит все нормально.
На заметку!
Проверить состояние трансформаторного силового устройства можно и другими методами, но для этого нужны более сложные измерительные приборы и условия, приближенные к лабораторным.
Когда силовой трансформатор издает мощный гул на подстанции или электростанции, то это – признак его исправности и работы в стандартном режиме. Но, когда начинает шуметь устройство в какой-то бытовой технике, которая ранее работала неслышно – это показатель поломки. Неисправность надо устранять, перед этим выяснив конкретную причину. Чтобы определить и ликвидировать сбой работы трансформатора, надо иметь некоторые электротехнические знания, опыт работы с измерительными приборами, а также соблюдать технику безопасности.
