Почему гудит трансформатор: основные причины и способы устранения
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
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.
Факторы, влияющие на уровень гула
Насколько сильно шумит трансформатор, зависит от:
- степени загруженности;
- габаритных размеров;
- физических характеристик материала, из которого изготовлен магнитопровод.
Перегруженный трансформатор будет гудеть громче, чем работающий при номинальной нагрузке. А характерный шум, возникающий при работе больших силовых преобразователей на подстанциях, является нормальным.
Причины возникновения в трансформаторе побочных звуков:
- При неплотной намотке катушки, под воздействием магнитного потока, стремящегося сдвинуть обмотки устройства относительно сердечника, возникает вибрация, сопровождающаяся гулом.
- В процессе работы, при плохой подгонке пластин сердечника и образовании между ними зазоров, возникает вибрация, сопровождающаяся металлическим звоном, впоследствии шумом.
- При нарушении целостности проводов обмотки катушка может искрить. Процесс сопровождается хлопками. При мощных разрядах звук интенсивнее.
- Плохо закреплённый трансформатор и его детали также вибрируют и гудят.
Причины шума силового трансформатора
Нормально работающий силовой трансформатор гудит без внезапных резких звуков, дребезжаний, жужжаний. Если слышны неритмичные шумы и потрескивания, аппарат необходимо срочно вывести из эксплуатации.
Для установления причины гула проводят диагностику. Для этого вначале проводят визуальный осмотр трансформатора. Если видны следы потеков, сгоревшая изоляция, почерневшие участки, то делают вывод, что произошло межвитковое замыкание.
Если диагностируют понижающий трансформатор, можно включить его в сеть для проверки напряжения на вторичной обмотке. При возникновении потрескивания, дыма, систему тут же обесточивают.
Если при включении, трансформатор гудит и греется, это говорит о повышенной токовой нагрузке. Причины явления — неисправности в цепи потребителей.
Если устройство гудит после перемотки и сборки, это означает что:
- Неправильно собран или подогнан сердечник.
- Не закреплена катушка или недостаточно плотно намотаны обмотки. В этом случае нужно зафиксировать катушку, перемотать обмотку или залить устройство парафином.
- Неверно произведен расчет обмоток (особенно первичной). В этом случае трансформатор под нагрузкой будет гудеть и греться. Потребуется корректировка расчетов и правильная перемотка.
Причины повышенного шума могут быть в ослаблении болтов крепления составных частей: сердечника, корпуса, крышки, выхлопной трубы, расширительного бака и прочих.
Как устранить неполадку? Необходимо отключить трансформатор и протянуть крепёж.
При вибрации листов магнитопровода крайние листы расклинивают. Для этой цели подойдет электрокартон.
Если трансформатор гудит по причине:
- перегрузки, нужно снизить нагрузку, отключив часть наименее значимых объектов потребления;
- несимметричной нагрузки, потребуется равномерно перераспределить нагрузку по фазам;
- электрических разрядов между обмоткой и корпусом, необходимо вывести трансформатор в ремонт с разборкой и изъятием активной части найти, и устранить место возникновения разряда.
Шум в бытовых приборах
Влияние магнитострикции на сетевые трансформаторы, работающие в бытовых приборах, ничтожно мало, поэтому причины гудения в большинстве случаев указывают на нештатную ситуацию.
Почему гудит трансформатор в сети переменного тока? В чем причина назойливых звуков и что делать, чтобы от них избавиться?
В светильниках и люстрах явление происходит из-за высокой мощности галогеновых 12 вольтовых лампочек. Чтобы избавиться от нежелательного эффекта, нужно снизить мощность источников освещения или установить электронный трансформатор большей мощности (помогает не всегда, иногда нужно просто купить качественный и дорогой источник питания).
Если в совершенно новом телевизоре, при правильно настроенном ресивере слышен свист, скорее всего, его источником является некачественно собранные трансформаторы или дроссели. Нужно дополнительно пропаять детали и, для устранения вибрации, залить обмотки клеем или цапонлаком.
Трансформатор, входящий в устройство блока питания для светодиодной ленты, имеет один большой недостаток. Он пищит при большой нагрузке, а еще чаще писк слышен при диммировании. Проблема уходит после установки герметичного блока питания, через корпус которого, говоря простыми словами, звук просто не пробивается. Ещё можно попробовать найти в продаже диммер с высокой частотой ШИМ.
Если гудит сабвуфер, проблема может быть в неисправности сглаживающих конденсаторов блока питания и в усилителе звука, вышедшем из строя. Тогда в колонках возникает постоянный гул, избавиться от которого поможет замена, пришедших в негодность, деталей. Если элементы усилителя исправны, то следует увеличить ёмкость фильтрующих конденсаторов после диодного моста в блоке питания, чрезмерное увеличение может привести к выходу из строя диодного моста при запуске.
Если микроволновка гудит и вибрирует при включении, скорее всего, произошла поломка силового трансформатора. Прежде чем трогать внутренние элементы, нужно отключить питание и принудительно разрядить высоковольтный конденсатор через лампочку. Повреждения могут быть и в первичной, и во вторичной обмотке. В этом случае лучше обратится в сервисный центр.
Если микроволновка трещит, возможно, проблема в высоковольтных пробоях. Обычно это «лечится» удалением загрязнений и подкрашиванием тех частей корпуса (внутри микроволновки) с которых отвалилась краска, или заменой слюды.
Писк в зарядном устройстве на 12 вольт также наблюдается при некачественном закреплении деталей или если выставлен слишком высокий зарядный ток. Также возможно аккумулятор уже пора менять, так как закоротили пластины его банок между собой. Со временем, если это заводской брак, вибрации данных элементов могут расшатать пайку, образовав в этом месте повышенные контактные сопротивления, которые под действием тока будет нагревать весь участок. Это может привести к короткому замыканию и возгоранию зарядки. В связи с этим, при возникновении проблемы лучше сразу поменять устройство на новое.
Итак, подытожим. Если силовой трансформатор на электрической подстанции гудит равномерно, без внезапных резких звуков – это нормальный естественный процесс работы. Если же мы слышим, как гудит аппарат, который раньше не издавал подобных звуков, нужно заняться его ремонтом.
При отсутствии необходимых знаний и опыта не стоит вмешиваться в устройство прибора. Это может быть опасно. Доверьтесь профессионалам.
Источник
Неисправности трансформаторов
Признаки, причины и способы устранения неисправностей силовых трансформаторов, находящихся в эксплуатации
Основные признаки неисправности
Наиболее вероятная причина неисправности
Способы устранения неисправности
1. Сильный и неравномерный шум в трансформаторе, сопровождающийся потрескиванием разрядов
1. Ослабление прессовки стальных листов магнитопровода
2. Перекрытие с обмотки или отводов на корпус
1. Подтянуть стяжные болты, прессующие маг-
2. Улучшить изоляцию отводов
3. Восстановить заземление
2. Повышенный нагрев, небольшое увеличение тока на стороне питания, разница омических сопротивлений постоянному току отдельных фаз обмоток трансформатора
Витковое замыкание, явившееся следствием естественного старения изоляции, систематических перегрузок или динамических усилий при коротких замыканиях
1. Устранить витковое замыкание
2. Частично или полностью заменить обмотку поврежденной фазы
3. Выброс масла с разрушением стеклянной мембраны выхлопной трубы
Междуфазное короткое замыкание, вызванное:
б) понижением уровня масла и его увлажнением;
в) внутренними или внешними перенапряжениями;
г) протеканием сверхтоков при сквозных коротких замыканиях
Трансформатор подвергнуть ревизии, а при выявившейся необходимости — капитальному ремонту с заменой или без замены масла
4. Появление трещин на изоляторах, скользящих разрядов или следов перекрытия изоляторов
Не обнаруженные ранее трещины заводского происхождения или появившиеся при монтаже и эксплуатации. Набросы посторонних предметов. Перекрытие между вводами различных фаз
Заменить поврежденный изолятор. Устранить наброс. Увеличить изоляционное расстояние между фазами
5. Появление течи масла из кранов или швов бака из под прокладок
Плохо притертые пробки кранов.
Недоброкачественный сварной шов.
Недостаточное уплотнение в месте установки прокладки.
Низкое качество или отсутствие прокладки
Притереть пробку крана. Вырубить шов в месте течи и сварить вновь. Улучшить уплотнение путем затяжки болтов. Заменить прокладку, а в случае ее отсутствия — установить прокладку
6. Срабатывание реле газовой защиты трансформатора на сигнал
Начавшийся процесс разложения масла вследствие:
а) виткового замыкания в обмотке;
б) замыкания на корпус (пробой);
г) выгорания контактной поверхности переключателя
а) устранить замыкание в обмотке;
б) устранить замыкание на корпусе;
в) восстановить электрическую цепь обмотки;
г) заменить выгоревший контакт переключателя
7. Срабатывание реле газовой защиты трансформатора на отключение
Развившийся бурный процесс разложения масла в трансформаторе вследствие:
а) «пожара стали», возникшего в результате циркуляции больших токов, вызванных образовавшимся замкнутым контуром;
б) междуфазного короткого замыкания;
в) внутренних или внешних перенапряжений
Трансформатор подвергнуть испытанию, а в случае необходимости — ревизии и капитальному ремонту с выемкой сердечника
8. Срабатывание максимальной (токовой) или дифференциальной защиты
Пробой на корпус вводов трансформатора, перекрытие между фазами вследствие наброса или других причин
Заменить поврежденный изолятор. Устранить наброс или причины, вызвавшие действие защиты
Выявление неисправности силовых трансформаторов путем испытаний
Некоторые способы выявления неисправности
1. Измерение сопротивления изоляции мегомметром
Значительная разница в сопротивлениях изоляции одной и другой обмотки, а также между обмотками
Повреждение изолятора вывода
Отсоединить концы обмоток от выводов и измерить раздельно сопротивление изоляции обмоток в каждого вывода относительно корпуса трансформатора. В трех зажимных выводах в. н. опробовать каждую шпильку вывода
Значительная разница в сопротивлении изоляции обмоток при измерении их в холодном и горячем состоянии
Влажность изоляции обмоток
Произвести специальный прогрев или сушку обмоток с испытанием электрической прочности масла на пробой
2. . Измерение омического сопротивления обмоток на всех ответвлениях
Значительный разброс показаний приборов на разных ступенях переключателя
Плохой контакт в переключателе вследствие загрязнения или оплавления поверхности контакта
Очистить поверхности контактов от грязи, нагара и частиц оплавленного металла и отрегулировать переключатель
Значительная разница в величинах сопротивления по фазам
Неправильное присоединение отвотов к зажимам переключателя.
Пересоединить концы отводов к зажимам переключателя
Плохой контакт на присоединениях выводов.
Зачистить и подтянуть контакты
Произвести пофазное измерение сопротивления с присоединенными и отсоединенными выводами
3. Измерение группы соединения обмоток
Получаемые результаты не соответствуют ни одной группе соединений
Одна из обмоток одной фазы «вывернута» (перепутано направление намотки или начало и конец обмотки)
Проверить линейный коэффициент трансформации
Произвести пофазное измерение группы
4. Опыт х. х. (холостого хода)
Значительно завышенный ток и потери х.х.
Витковое замыкание в обмотке
Вынуть сердечник из бака и произвести испытание до обнаружения местного нагрева или появления дыма
Наличие замкнутого контура через стяжные болты и прессующие плиты.
Проверить изоляцию стяжных болтов
Неправильное включение параллельных обмоток
Проверить правильность распределения тока между параллельно включаемыми секциями при нагрузке (проверяется по двум амперметрам при опыте короткого замыкания), а также равенство напряжений на секциях, соединяемых параллельно (проверяется по равенству показаний двух вольтметров)
Значительное увеличение тока х. х.
Недоброкачественная шихтовка магнитопровода, неполное сечение верхнего ярма за счет недоукладки числа листов
Осмотреть и произвести замер сечения ярма.
Определить соответствие имеющегося сечения требуемому путем сопоставления
Значительное увеличение потерь х. х.
Плохая изоляция между листами стали магнитопровода
Снять обмотки и на временных обмотках повторить испытание с проверкой, местных нагревов магнитопровода
Начавшийся процесс «пожара стали»
Обратить особое внимание на качество шихтовки стыков и наличие изоляционных прокладок
5. Опыт к.з. (короткого замыкания)
Значительно повышенное напряжение и потери к. з. или значительное повышение напряжения к. з.
Плохой контакт на перемычке, закорачивающей выводы обмоток
Проверить соответствие сечения и качество контактов на перемычке по признакам нагрева
Плохой контакт на выводах или переключателе
Вынуть и детально обследовать сердечник, предварительно измерив точно омическое сопротивление
Плохой контакт в схеме обмоток или в переключателе со стороны питания
Измерить омическое сопротивление
Значительное повышение потерь к. з.
Неправильное токораспределение на параллельных ветвях
Вынуть и обследовать сердечник
Повреждения, наиболее характерные для отдельных алементов силовых трансформаторов
Естественное старение и износ изоляции. Систематические перегрузки трансформатора. Динамические усилия при. сквозных к.з.
Замыкание на корпусе (пробой). Междуфазное к.з.
Старение изоляции, увлажнение масла и понижение его уровня. Внутренние и внешние перенапряжения.
Деформация обмоток вследствие протекания сверхтоков при сквозных к. з.
Отгорание отводов (выводных концов) обмотки вследствие низкого качества соединения или электродинамических усилий при к. з.
2. Переключатели напряжения
Нарушение регулировки переключающего устройства
Оплавление контактной поверхности
Термическое воздействие сверхтоков на контакт при к.з.
Трещины в изоляторах. Попадание влаги внутрь мастико-наполненных вводов.
Понижение уровня масла в трансформаторе при одновременном загрязнении внутренней поверхности изоляторов
Перекрытие между вводами отдельных фаз
Недостаточное изоляционное расстояние. Наброс постороннего предмета
Нарушение изоляции между отдельными листами стали или стяжных болтов. Слабая прессовка стали. Образование короткозамкнутого контура при повреждении изоляционных прокладок между ярмом и стержнями магнитопровода у стыковых трансформаторов. Образование короткозамкнутого контура при выполнении заземления магнитопровода со стороны выводов обмоток ВН и НН
5. Бак, радиаторы и прочая арматура
Течь масла из сварного шва, кранов и фланцевых соединений
Плохое качество сварки или нарушение сварного шва от механических воздействий
Недостаточно притерта пробка в корпусе крана
Низкое качество прокладок и уплотнений в местах фланцевых соединений
Срабатывание реле газовой защиты при отсутствии повреждений в трансформаторе (ложное срабатывание)
Попадание воздуха в трансформатор. Резкое повышение или понижение уровня масла вследствие быстрого нагрева или охлаждения масла
Отказ реле газовой защиты (несрабатывание) при возникновении или развитии повреждения в трансформаторе
На работающем трансформаторе не была включена газовая защита. Заедание поплавков в камере. Неудовлетворительное состояние контактов реле
Источник
