Меню

Почему гудит трансформатор тока

Почему гудит трансформатор

Ответ на простой вопрос: «Почему гудит трансформатор?» дается еще в школе на уроках физики, когда по плану доходят до объяснения такого явления, как магнитострикция. В этом материале мы с вами освежим (или выучим) что такое магнитострикция, а также что означает, когда трансформатор ни с того ни с сего стал гудеть в нагруженном состоянии.

Что такое магнитострикция

Для того чтобы понять это явление, для начала давайте вспомним принцип работы любого трансформатора.

Итак, давайте внимательно изучим рисунок, на котором показан простейший трансформатор. Он состоит из первичной обмотки, обозначенной «А» и вторичной обмотки «Б», а также сердечника «С», который реализован из наборных Ш-образных пластин из материала с ферромагнитными свойствами.

Итак, когда переменный ток протекает через обмотку «А», он создает магнитный поток «Ф», который, в свою очередь, индуцирует электрический ток во вторичной катушке «Б», к которой подключена нагрузка.

При этом частота остается неизменной, а уже величина напряжения напрямую зависит от соотношения числа витков в первичной и вторичной обмотках.

Так вот магнитострикция — это такое физическое явление, которое вызывает изменение размеров и объем материала, через которые проходит магнитный поток.

При этом наиболее подвержены такому явлению материалы с ярко выраженными магнитными свойствами, из которых как раз и собираются сердечники трансформаторов.

Периодичность растяжения и сжатия сердечника за один цикл изменения магнитного потока выглядит следующим образом:

Именно эти линейные колебания и провоцируют в окружающем воздухе звуковые волны определенной частоты. Следовательно, сердечник претерпевает как минимум одно растяжение и одно сжатие за один цикл. Значит, при частоте в 50 Гц создается звуковая волна с частотой в 100 Гц. Вот именно этот звук мы с вами и слышим при работе трансформатора.

Сразу вспоминается старый добрый анекдот: Профессор спрашивает у студента: «Скажи мне, пожалуйста, мил человек, как работает трансформатор?» На что студент отвечает: «Вот так: У-у-у-у-у-у-у-у-у…»

От каких факторов зависит уровень шума

Уровень шума зависит от следующих факторов:

· Размер устройства. Я думаю, если вы когда-либо бывали возле работающего силового трансформатора на подстанции, то наверняка знаете какой характерный звук при этом от него исходит. Так вот такое звучание для него это вполне нормальное явление.

· Нагрузка. Да, тональность звука также зависит от нагрузки. Так у сильно нагруженного трансформатора гул будет проявляться гораздо сильнее, чем у трансформатора, который работает в нормальном режиме (без перегруза).

· Материал, из которого собран сердечник, а также его параметры.

Из всего ранее сказанного можно сделать вывод, что, например, импульсные трансформаторы функционируют «бесшумно» по причине того, что производимый ими звук расположен за границей человеческого восприятия. И если импульсный трансформатор загудел, то он явно неисправен.

Причины шума силового трансформатора

Если трансформатор, который до этого работал тихо и исправно, а потом вдруг резко загудел, то, вероятнее всего, разошлись пластины, из которых собран его сердечник. Если у вас трансформатор так называемого броневого типа, то ремонт сводится к простой стяжке пластин с помощью металлического хомута.

Если же помимо шума происходит сильный нагрев трансформатора, то это явный признак межвиткового короткого замыкания.

Для того чтобы определить межвитковое замыкание, может помочь обычный осмотр. Ведь КЗ вызывает сильный нагрев проводника и, осматривая трансформатор, вы можете найти область с потемневшей или же оплавленной изоляцией, или же вообще обнаружить прогар.

Это явный признак неисправного изделия. Если же внешний осмотр не указал на явные признаки КЗ, то можно вооружиться мультиметром и справочником. По справочнику выясняем конкретное сопротивление именно этого трансформатора, а мультиметром (в режиме мегаомметра) определяем его сопротивление. Так вот если оно (сопротивление) отличается от паспортных (примерно) на 50%, то это межвитковое КЗ. А если отличие незначительно от паспортных данных, то трансформатор цел.

Выводы

Гул во время работы силового трансформатора на подстанциях – это естественный процесс, указывающий на работу устройства. Если же вдруг загудел трансформатор в электроприборе (а раньше вел себя тихо), то это явно указывает на неисправность, которую нужно срочно исправлять.

Понравился материал? Тогда оцениваем его и незабываем подписаться, чтобы не пропустить еще более интересные выпуски. Спасибо за внимание!

Источник

Почему гудит трансформатор

Работа трансформатора нередко сопровождается характерным гулом. Это явление не стоит считать ненормальным, поскольку шум вызывается физическими процессами, протекающими в устройстве. Но иногда высокий уровень шума свидетельствует о проблемах с прибором, особенно если речь идёт о бытовом трансформаторе в блоке питания или усилителе. Рассмотрим причины возникновения шума и варианты решения проблемы, если гул связан с неисправностью прибора.

  1. О принципе работы трансформатора
  2. Основные причины гула
  3. Факторы, влияющие на уровень гула
  4. Проверка трансформатора и устранение неисправностей
  5. Видео
  6. Что делать если гудит трансформатор
  7. Разбираем и решаем проблему трансформатора:

О принципе работы трансформатора

Трансформатор в процессе функционирования преобразует характеристики электрического тока или напряжения, повышая или понижая указанные параметры, в зависимости от необходимых потребителю условий.

Прибор состоит из следующих узлов:

Принцип работы трансформатора

  • сердечника;
  • первичной обмотки;
  • вторичной обмотки.

Принцип работы трансформатора

Сердечник комплектуется из отдельных пластин, формируемых в пакет. При протекании тока через первичный контур образуется магнитное поле, возбуждающее ток во вторичной обмотке.

Основные причины гула

Магнитострикция – эффект изменения размеров тела, пропускающего через себя заряженные частицы. Это характерно для материалов, поддающихся воздействию магнитного поля, используемых для изготовления сердечника.

Читайте также:  Резистор 6 ампер постоянный ток

В результате указанного эффекта процесс функционирования аппарата сопровождается звуковыми волнами определённой частоты – гудением.

Кроме магнитострикции причинами шума могут быть:

  • работающие масляные насосы
  • вентиляторы систем охлаждения мощных трансформаторов,
  • вихревые токи(токами Фуко) – называются электрические токи, возникающие из-за электромагнитной индукции в проводящей среде при изменении пронизывающего ее магнитного потока. Вихревые токи порождают свои собственные магнитные потоки, которые, по правилу Ленца, противодействуют магнитному потоку катушки и ослабляют его,

Электродинамические усилия в обмотках и электромеханические устройства, регулирующие напряжение под нагрузкой, также создают шум.

Факторы, влияющие на уровень гула

Звук гудения возникает, если функционирование агрегата производится в определённых режимах. За один цикл работы трансформатора растяжение и сжатие сердечника происходит дважды. Если частота электросети стандартна при переменном токе (50 Гц), прибор начинает гудеть.

Частота звука в два раза превышает этот показатель для электрического тока.

Сила гудения трансформатора определяется следующими факторами:

  1. Степенью загруженности;
  2. Габаритными размерами составных элементов;
  3. Физическими характеристиками, материалом, использованным для изготовления магнитопровода.

трансформаторы

Гул может происходить в связи со следующими особенностями конструкции трансформатора:

конструкция

  • воздействие магнитного потока стремится сдвинуть обмотки устройства относительно магнитопровода. Если катушка намотана недостаточно плотно, возникает вибрация вследствие неплотного прилегания витков с соответствующим гудением(чёрная стрелка показывает катушку);
  • при плохой подгонке пластин сердечника между ними возникают зазоры. В ходе работы вибрация пластин сопровождается характерным металлическим звоном, переходящим в гудение(красная стрелка показывает пластины сердечника);
  • при дефектах или повреждениях медных проводов обмоток катушка может искрить, с хлопками при каждой искре. Для мощных разрядов характерен более интенсивный звук;
  • в приборе недостаточно закреплены отдельные детали, в связи с чем возникает вибрация и шум.

Сильный гул характерен для силовых трансформаторов, используемых в промышленном производстве. Но если работа бытового прибора небольшой мощности начинает сопровождаться значительным гулом, это повод для проведения диагностики с целью выявления и устранения неисправности.

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.

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:

Источник

Почему гудит нагруженный трансформатор и как устранить это явление

Природа характерного звука, издаваемого трансформатором при работе, объясняется в школьном курсе физики (явление именуется магнитострикцией). Но влияние этого физического процесса на устройства, работающие в бытовых приборах ничтожно мало, поэтому причины гудения в большинстве случаев указывают на нештатную работу. Попробуем разобраться, почему гудит трансформатор в люстре, блоке питания или в усилителе, и как устранить это явление. Начнем с азов.

Природа магнитострикции

Для объяснения этого явления кратко напомним о принципе работы электромагнитных приборов, преобразовывающих переменное напряжение, то есть трансформаторов. Его упрощенное изображение показано на рисунке 1.

Устройство трансформатора

Рисунок 1. Устройство трансформатора

Представленное на рисунке устройство состоит из первичной обмотки «А», вторичной -«В» и проходящего через них сердечника — «С», выполненного из тонких наборных железных пластин или другого материала с ферримагнитными свойствами.

Прохождение переменного напряжения через обмотку «А», приводит к образованию переменного магнитного поля «D» в сердечнике, способствующего появлению электрического тока в катушке «В». При этом частота тока остается неизменной, а величина напряжения зависит от соотношения количества витков между катушками.

Теперь напомним, что представляет собой магнитострикция. Это физический эффект приводящий к изменению линейных размеров и объема тела, через которое проходит магнитный поток. Наибольшим изменениям подвергаются сильномагнитные материалы, именно из них, в большинстве случаев, изготавливают сердечники трансформаторов. На рисунке 2 показана периодичность растяжения-сжатия сердечника на протяжении одного цикла изменения магнитного потока.

Изменение линейных размеров сердечника на протяжении одного цикла

Рисунок 2. Изменение линейных размеров сердечника на протяжении одного цикла

Под воздействием линейных колебаний в прилегающем воздухе создаются звуковые волны соответствующей частоты. То есть, если в течение одного цикла сердечник растягивается-сжимается дважды, то при стандартной частоте сети переменного тока 50 Гц будут формироваться звуковые волны частотой 100 Гц. Это и есть характерный гул, который производит трансформатор при работе.

Читайте также:  Что такое магнитное действие тока в физике определение

Учитывая вышесказанное можно объяснить, почему импульсный трансформатор неслышно при работе. Частота производимых звуковых колебаний этого устройства находится за границей восприятия человеческого уха.

Уровень шума напрямую зависит от следующих факторов:

  • габаритные размеры устройства;
  • величина нагрузки;
  • структура и физические характеристики материала сердечника.

Учитывая перечисленные факторы, можно констатировать, что для устройств, работающих в бытовых приборах, повышенный уровень шума, скорее, исключение, чем правило. Это указывает на нештатную работу трансформатора, следовательно, необходимо найти и устранить неисправность.

Сильно шумит силовой трансформатор, возможные причины

Если устройство свистит или гудит, хотя ранее работало нормально, то это может свидетельствовать о разошедшихся пластинах сердечника. В данном случае потребуется идеальный подгон железа, чтобы исключить зазоры, помимо этого обеспечить хорошую стяжку. Если трансформатор броневого типа, то сделать это можно при помощи обычного водопроводного хомута, затянув его по периметру сердечника, как показано на рисунке 3.

Стягивание сердечника при помощи червячного хомута

Рисунок 3. Стягивание сердечника при помощи червячного хомута

Когда устройство не только шумит, а и значительно нагревается, то такие признаки характерны при большой нагрузке по току. Причина может крыться как в самом трансформаторе (межвитковое замыкание), так и в проблемах цепи, питающегося от него устройства (например, утечка в электролитических конденсаторах).

Необходимо сразу предупредить, что произвести диагностику на предмет межвиткового замыкания, используя только мультиметр, довольно затруднительно. Но, при поверхностном осмотре обнаружить дефект, вполне возможно. КЗ между витками вызывает местный нагрев. Следствием этого может быть почернение, подтеки, подпалины, вздутие заливки, характерный запах сгоревшей изоляции и т.д.

Характерные следы межвиткового замыкания

Характерные следы межвиткового замыкания

Если визуальный осмотр не дал результатов, а в наличии из измерительных приборов только мультиметр, то проверить работоспособность устройства можно двумя способами:

  1. Измерить сопротивление первичной и вторичной обмотки, переведя прибор в режим мегомметра. После чего сравнить полученные значения с указанными в справочнике (если определен тип устройства). Расхождение в показателях более 50% свидетельствуют о межвитковом замыкании.

В тех случаях, когда установить штатное сопротивление обмотки не представляется возможным, вычислить его можно по сечению, типу провода и количеству витков. Как правило, эти параметры указаны на трансформаторе.

Также можно провести диагностику, имея в наличии аналогичное, заведомо рабочее устройство. В этом случае достаточно измерить сопротивление обмоток и сравнить их, расхождение не должно превышать 20%.

  1. Понижающий трансформатор иногда тестируют, включением в сеть, после чего проверяют напряжение на кабеле (подключенным к вторичной обмотке). Если после включения слышится треск или появляется дым, устройство необходимо сразу обесточить, такие признаки характерны при неисправности первичной обмотки.

Проводя измерения, следует проявлять осторожность, чтобы избежать контакта с токоведущими частями. Показания прибора должны соответствовать ожидаемым. Если напряжение на вторичной обмотке меньше необходимого на 20%, то это свидетельствует о межвитковом замыкании.

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».

Пластины Ш-образного сердечника

Рисунок 5. Пластины Ш-образного сердечника

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.

Поочередная установка пластин

Рисунок 6. Поочередная установка пластин

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.

Рисунок 7. Установка в магнитопровод оставшихся пластин

Рисунок 7. Установка в магнитопровод оставшихся пластин

На завершающем этапе сборки вставляем торцевые пластины.

Источник



Почему гудит трансформатор?

При работе трансформатора появляется характерный звук гудения. Это нормальное явление, объясняющееся появлением магнитострикции. Физическое явление оказывает минимальное воздействие на бытовые приборы. Если гудит трансформатор подобного типа, возможно, система функционирует неправильно. В этом потребуется разобраться. Если характерный звук определяется в блоке питания, в усилителе или подобных приборах, необходимо найти причину и устранить ее. Что делать в этом случае, будет рассмотрено далее.

Читайте также:  Генератор переменного тока потребляет энергию переменного тока

почему гудит трансформатор

  • 1 Понятие магнитострикции
  • 2 Уровень шума
  • 3 Силовой трансформатор
    • 3.1 Диагностика
  • 4 Перемотка
    • 4.1 Интересное видео: Перемотка трансформатора своими руками
    • 4.2 Перемотка Ш-подобного сердечника
  • 5 Видео: Что делать, если сильно гудит трансформатор?

Понятие магнитострикции

Чтобы разобраться, почему сильно гудит усилитель, блоки питания различных бытовых приборов или иные трансформаторы, следует рассмотреть азы работы этой техники. Трансформатором называется агрегат, который призван преобразовывать электрический ток в соответствии с требованиями потребителя. Прибор состоит в самом простом виде из таких частей:

  1. Сердечник (магнитопривод).
  2. Первичный контур.
  3. Вторичный контур.

Магнитопривод состоит из железных пластин, характеризующихся ферромагнитными свойствами. В процессе прохождения по первичной обмотке электрического тока появляется магнитное поле. Оно способствует возникновению во вторичном контуре энергии. Частота тока остается неизменной. В зависимости от количества витков катушек напряжение в сети может увеличиваться или уменьшаться.

Схема устройства трансформатора

Магнитострикцией же называется эффект, который приводит к изменению размера тела, через которое проходит поток заряженных частиц. На подобные изменения реагируют материалы с сильными магнитными характеристиками. Из них изготавливают сердечник.

Изменения размеров влияют на появление колебаний воздуха возле магнитопривода. Возникают звуковые волны. Они имеют определенную частоту. Возникает гудение. В импульсных устройствах такого звука не слышно. Их колебания формируются с частотой, которую не воспринимает ухо человека.

Уровень шума

Гудящий звук появляется при определенных условиях работы агрегата. Он зависит от некоторых параметров оборудования. В течение одного цикла работы магнитопривод растягивается и сжимается два раза. Если частота сети соответствует стандартному значению для переменного тока (50 Гц), появится звуковая волна. Ее частота составит 100 Гц. Человек при этом услышит звук гудения. Он отличается своей интенсивностью.

Автотрансформатор 220 кВ

Сила, с которой гудят трансформаторы, зависит от нескольких особенностей оборудования. К таким факторам относятся:

  • Уровень нагрузки.
  • Габариты составных частей системы.
  • Физические характеристики, структура сердечника.

Для усилителя, блока питания и прочих небольших бытовых приборов появление шума при работе не является нормой. Если такое устройство начинает гудеть, необходимо найти причину неисправности и устранить ее.

Силовой трансформатор

Среди всех разновидностей трансформаторов одним из самых востребованных является силовой тип. Если такой агрегат гудел раньше тихо, но потом шум усилился, это может свидетельствовать о нарушениях структуры сердечника. Его пластины со временем могут разойтись. Потребуется устранить зазоры, создать хорошую стяжку. Проще всего такой ремонт производится для прибора броневого типа. Для этого применяется обычный сантехнический хомут, который затягивается по периметру магнитопривода.

Ремонт силовых трансформаторов 10/0.4

Возможно, трансформатор не только стал сильно шуметь, но и нагреваться. Это говорит о повышенной токовой нагрузке. Причиной такому явлению может стать межвитковое замыкание, неисправности в цепи потребителя.

Также рекомендуем ознакомиться: как проводят ремонт силовых трансформаторов?

Диагностика

Чтобы отремонтировать оборудование, потребуется произвести его диагностику. Сначала исключается возможность межвиткового замыкания. Мультиметром такую неисправность определить затруднительно. В этом случае потребуется произвести поверхностный осмотр. Если визуально определяются подтеки, почернение, сгоревшая изоляция, можно сказать, что причина гудения установлена.

Если поверхностный осмотр не выявил отклонений, потребуется произвести более глубокую диагностику. При наличии только мультиметра можно воспользоваться одним из двух возможных подходов:

  1. Тестер переводится в положение мегомметра. Определив тип устройства, следует сравнить результаты замера с номинальным значением (представлено в соответствующем справочнике). Если отклонение составляет более 50%, в трансформаторе появилось межвитковое замыкание.
  2. Измеряют аналогичный рабочий прибор. При этом исследуется сопротивление обмоток. Если их расхождение составляет 20%, причина заключается в замыкании между витками.

Если диагностика проводится для понижающего трансформатора, можно включить его в сеть и проверить напряжение на кабеле вторичной обмотки. Если появится дым, потрескивание, систему сразу же обесточивают. Неисправна первичная обмотка.

Перемотка

Если пользователь силового прибора сделал перемотку самостоятельно, существует большая вероятность появления гула. Причин тому может быть несколько:

  • Магнитопровод собран или подогнан неправильно. Часто неприятность возникает при перемотке Ш-подобного сердечника.
  • Катушка не закреплена хорошо.
  • Обмотка намотана неплотно. Пропитать ее можно парафином.
  • Расчет витков произведен неправильно. В этом случае определяется не только шум, но и нагрев. Расчет потребуется произвести снова, устранить допущенные ошибки.

Интересное видео: Перемотка трансформатора своими руками

Чтобы выполнить перемотку правильно, рекомендуется обратиться к профессионалам. Если же пользователь желает научиться выполнять такое действие самостоятельно, необходимо рассмотреть тонкости этого процесса.

Перемотка Ш-подобного сердечника

Гул после перемотки определяется именно в Ш-подобном типе магнитопровода. В процессе проведения операции необходимо максимально уменьшить потери вихревых токов. С одной стороны каждая пластина изолируется лаком. После проведения перемотки каждую деталь поочередно устанавливают на сердечник.

Когда половина работы будет проделана, необходимо вставить две пластины с одной стороны сердечника. Их не нужно задвигать до конца. Далее продолжается сборка. Когда магнитопровод будет собран приблизительно на 2/3, в оставшиеся части необходимо поставить еще Ш-подобные пластины. Оставшиеся элементы нужно установить между двух выдвинутых в центре частей. Их осторожно забивают киянкой. Пластины не должны гнуться. В завершении сборки потребуется вставить торцевые элементы конструкции.

Видео: Что делать, если сильно гудит трансформатор?

Рассмотрев причины и особенности устранения чрезмерного гула, каждый пользователь трансформаторного прибора сможет решить эту проблему самостоятельно.

Источник