Vous pourriez le voir dans des usines, des ateliers, et même de grandes maisons : le transformateur sur un poteau, sur le mur, ou dans le coffre bourdonne plus fort lorsque certaines machines fonctionnent. Le son peut parfois être dû à la magnéostriction, mais parfois il sert de signe d'avertissement que le transformateur est en surcharge, est chargé de manière inégale, ou fonctionne mal. Dans ce guide, nous discuterons des raisons du bourdonnement d'un transformateur, de ce qui change lorsque diverses machines fonctionnent, des sons qui sont normaux, et quand le bourdonnement devient une raison de préoccupation.
Réponse en bref : Les transformateurs émettent constamment un son, qui est dû au processus de magnéostriction — le phénomène d'une légère déformation physique d'un noyau en acier laminé se produisant à un rythme de 100-120 fois par seconde (deux fois plus vite que la fréquence de 50/60 Hz), ainsi que des vibrations provenant des composants du noyau et de l'enroulement. Le bourdonnement d'un transformateur devient plus fort sous l'action de diverses machines pour trois raisons principales : augmentation de la charge (l'augmentation du courant provoque une augmentation du flux magnétique), harmoniques provenant des entraînements de cycle et de soudeur (divers entraînements transmettent des courants déformés produisant des sons de nouvelles fréquences et ainsi chauffant le transformateur), conditions de tension (même le transformateur légèrement chargé peut bourdonner plus fort lorsqu'il est en surcharge car le flux est défini par la tension, et non par la charge).
Pourquoi les transformateurs bourdonnent
Le bourdonnement des transformateurs est un phénomène qui se produit en raison du principe de la physique et ce n'est pas quelque chose qui indique un défaut. Le noyau du transformateur est composé de feuilles d'acier finement laminées, et donc il développe un champ magnétique dans le noyau. Lorsque un courant alternatif passe à travers les fils, le champ magnétique change de direction 100 fois par seconde (pour une alimentation de 50 Hz) ou 120 fois par seconde (pour une alimentation de 60 Hz). Chaque fois que le champ magnétique change de direction, les cristaux d'acier sont légèrement étirés. Ainsi, la magnéostriction se produit et elle est responsable du bourdonnement du transformateur produisant un signal de fréquence égale à deux fois la fréquence de l'alimentation électrique. De plus, les changements dans les fils et les joints font vibrer d'autres composants. Le réservoir du transformateur se comporte comme un haut-parleur ordinaire.
De cela, nous pouvons conclure que le bourdonnement des transformateurs est un phénomène électrique courant, mais l'intensité des vibrations augmente avec l'augmentation de la densité de flux qui est déterminée par la tension appliquée. Les spécifications qui régissent à quel point un transformateur peut être bruyant — et les niveaux sonores audibles liés à la puissance en kVA — font partie des données de conception que vous trouverez sur une bonne fiche de spécifications, comme couvert dans le le guide des spécifications du transformateur.
Pourquoi il bourdonne plus fort lorsque les machines fonctionnent
Les bruits changeants liés au fonctionnement de “ différentes machines ” peuvent presque certainement être retracés à trois causes :
- Courant de charge plus élevé. Un grand moteur ou un chauffage tire du courant entraînant une augmentation du courant d'enroulement résultant en une force de flux de fuite accrue agissant sur l'enroulement et plus de vibrations du noyau. C'est un fait qu'un transformateur en surcharge bourdonne plus qu'un transformateur qui n'est pas sous charge.
- Les harmoniques provenant des charges électroniques et des moteurs. Les charges électromécaniques telles que les variateurs de fréquence (VFD) provoquent une distorsion du courant de manière non sinusoïdale. Les harmoniques causent des vibrations mécaniques du noyau du transformateur et plus de pertes dans le noyau et l'enroulement lorsque les machines fonctionnent, ce qui provoque un bourdonnement et un chant.
- Problèmes de tension et de régulation. Une charge importante inattendue appliquée à un transformateur peut entraîner des chutes de tension instantanées causées par de grands moteurs de démarrage, provoquant un changement dans la tonalité de son bourdonnement pendant de tels événements.
La tâche de diagnostic consiste à déterminer le type de bourdonnement que nous avons en ce qui concerne la façon dont il change pendant le fonctionnement de différents équipements (s'il change continuellement en fonction du nombre de charges, il est considéré comme lié à la charge et est normal). Distinguer les deux est au cœur de l'analyse, et la logique de charge et de service qui la sous-tend est couverte dans le notions de transformateur de distribution article.
À quoi ressemble le bruit normal d'un transformateur
Le moyen le plus rapide de comprendre ce que signifie anormal est d'apprendre à quoi ressemble le normal.
- Normal : un son continu et de basse fréquence, qui est égal à deux fois la fréquence du réseau (100 Hz ou 120 Hz). Vous pouvez imaginer le son d'une corde de guitare basse ou le son d'une sous-station, entendu de loin. Peut-être qu'il gagnera un peu de volume et de tonalité à mesure que la charge augmente.
- Anormal : un bruit métallique de cliquetis (laminage du noyau lâche ou fixations ou montages de réservoir lâches), un bruit très aigu (en raison d'une décharge électrique ou d'une connexion lâche), un bruit de crépitement (qui indique un arc), ou un changement dans le caractère global du transformateur (qui peut être caractérisé par une soudaineté de volume ou un son de sifflement fusionné).
Une bonne pratique : écoutez attentivement le son du transformateur dans son mode de fonctionnement normal jusqu'à ce que vous appreniez son son normal. Cette discipline de référence est la même qui sous-tend la surveillance de l'état, que ce soit à l'oreille ou par instrument, et elle se connecte directement aux routines de test et d'inspection dans le guide de test de transformateur.
Comment la taille et la charge affectent le bruit
La plupart de ce qui est dit sur les transformateurs peut être attribué à deux principes.
| Facteur | Effet sur le bruit | Pourquoi |
|---|---|---|
| Taille en kVA | Les transformateurs plus grands bourdonnent plus fort | Des noyaux et des réservoirs plus grands rayonnent plus de son |
| Niveau de charge | Le bruit augmente avec la charge | Un courant d'enroulement plus élevé augmente les forces et les vibrations |
| Niveau de tension | Le bruit augmente avec la tension (même à vide) | La densité de flux est déterminée par la tension ; la surtension sature le noyau |
| Contenu harmonique | Nouvelles fréquences, bourdonnement, chaleur supplémentaire | Le courant déformé provenant des variateurs et des soudeurs excite le noyau |
La situation pratique : lorsque les machines fonctionnent, certains transformateurs produisent un bourdonnement qui signifie que tout fonctionne comme prévu en termes de charge. La règle de chargement exigeant que les machines fonctionnent à des charges temporaires ne dépassant pas environ 80% est là pour cette raison. En d'autres termes, appliquer la règle aide à éviter de suralimenter les transformateurs, ce qui produit du bruit et de la chaleur et diminue leur durée de vie. Avoir un transformateur qui bourdonne et qui a un signal de charge élevé ne signifie pas nécessairement qu'il est défectueux ; c'est la même conclusion qui peut être lue ci-dessous lorsqu'on parle de la règle 80%.
Signes d'avertissement : Quand le bourdonnement nécessite une attention
Tous les bruits aigus ne signifient pas un problème, mais certains sons sont des signes d'avertissement :
- Apparition soudaine : un transformateur qui était silencieux et qui a soudainement commencé à faire du bruit doit être examiné.
- Des bruits de bourdonnement, de crépitement et de grésillement sont des signes de connexions défectueuses, de défaillance de l'isolation et d'étincelles à l'intérieur du transformateur — c'est l'un des problèmes les plus dangereux selon les types de transformateurs.
- Chaleur et odeur : si le transformateur est chaud et sent l'huile brûlée et le vernis, il y a une possibilité qu'il surchauffe ou fonctionne mal.
- Fuite ou déformation : la fuite d'huile et la déformation du boîtier du transformateur indiquent des problèmes majeurs à l'intérieur.
- Indicateurs de performance défectueuse : le déclenchement du disjoncteur, les lumières clignotantes et le dysfonctionnement de l'équipement au moment de l'apparition du bourdonnement montrent que le son est réel et non inoffensif.
Beaucoup de ces signes sont liés aux mécanismes de défaillance que les tests d'isolation et l'analyse de l'huile existent pour détecter tôt — les modes de défaillance catalogués dans le causes de défaillance des transformateurs article sont exactement ce qu'un bourdonnement modifié peut annoncer.
Liste de contrôle des avertissements de bruit de transformateur
Si vous entendez un bourdonnement de transformateur inhabituel, voici la liste de contrôle à considérer avant de prendre toute mesure :
- Le bourdonnement semble-t-il constant ou plutôt un bruit de bourdonnement/sifflement ? Un bourdonnement constant est un phénomène normal tandis que s'il bourdonne ou crépite, il est temps de vérifier.
- Le volume du bourdonnement change-t-il avec le fonctionnement des machines ? S'il ne change pas, cela indique que quelque chose a mal tourné avec le transformateur.
- Y a-t-il quelque chose de chaud, sentant ou fuyant près de l'unité ? L'odeur de vernis, la chaleur ou la fuite d'huile suffisent amplement à conclure qu'il n'est pas nécessaire d'analyser le son du transformateur.
- Quelque chose s'est-il produit avec l'électricité récemment ? Si oui, un électricien devrait comprendre la source du bruit et pourrait identifier diverses fréquences à partir du son du bourdonnement du transformateur.
- Le transformateur a-t-il déjà fait ce bruit auparavant ? Si oui, cela signifie qu'il faut vérifier s'il s'agit toujours d'un problème ou non.
- Quelle charge porte-t-il maintenant ? S'il est proche ou supérieur à sa charge de travail régulière, le bruit peut s'expliquer par ce fait.
Dans le cas où l'une des conditions n'est pas satisfaisante, un professionnel doit être appelé pour vérifier le transformateur. La routine qui maintient les transformateurs en bon état entre ces inspections — tests d'huile, DGA et contrôles visuels — est décrite dans le les bases des tests d'huile de transformateur article, which covers the samples and thresholds that catch insulation problems before they become audible.
How to Fix or Reduce Problem Hum
Depending on what is diagnosed, the solutions may vary from the simplest to the most professional in nature:
- Loose parts: while checking the bolts, as well as the ends of the tank and the panels that cover it, we need to see if the noise disappears when the panel is pushed.
- High voltage: if the noise is loud when there is no load, the following must be done: check the incoming voltage with respect to the tap; by changing the overvoltage tap, you may get rid of noise.
- Harmonic overload: if the noise is produced only by VFD or welding machines, you need to measure harmonic content and possibly apply filters or other methods aimed at solving the problem with the help of reactors.
- Continuous heavy load: you may rebalance the load over the phases or transfer some load to another transformer was regarding the indication of the 80% rule.
- True internal problem: if it is caused by loose readings, broken insulation, or other factors, workshop repair is impossible and the transformer has to be taken to the factory for repairs.
The boundary rule: noise that can be silenced through tightening bolts and repairing the mechanical assembly relates to maintenance while electrical noise that causes heating, strange smell, and other related problems is a reliability issue. Lastly, it is always better to inspect the transformer than trust its hissing sound.
FAQ
Why is my transformer making a humming noise?
Transformers are designed to hum as a result of magnetostriction, a phenomenon in which the steel core stretches and shrinks twice during every electrical cycle of either 60 or 50 Hertz, making the core and the windings vibrate. Moreover, the more load and voltage is put on the transformer, the louder is the hum that it produces. However, if the noise follows the operation of other machines, it is generally related to the machinery that is currently in operation.
How to get rid of transformer hum?
The first step should be to diagnose the issue at hand. A mechanical rattling noise can be fixed by tightening the mounting bolts. If the hum can be heard in the absence of a load, then the transformer should be checked for overvoltage. If buzz and overheating occur when being powered with the use of the variable frequency drives or welding equipment, line reactors or filters must be used or nonlinear loads relocated. If a transformer experiences constant heavy load, load balancing is needed. Genuine insufficiencies such as loose laminations and bad insulation require repairs.
Quelle est la règle 80% pour les transformateurs ?
The 80% rule basically states that the loading of a transformer should not exceed 80% of its nominal kVA rating in order to allow it to serve its purpose properly. Otherwise, the transformer may produce too much noise and heat. Most cases of humming of transformers can be explained using this rule.
What are the signs of a blown transformer?
Signs of an explosion of a transformer include a loud bang, a blackout, visible smoke or flames, burning smell, oil leaking around oil-filled transformers, arcing, and burning cases. Usually, a newly emerged hum and crackling or sizzling noises indicate that something is wrong before the explosion occurs and that the transformer needs an immediate inspection.
Références
- Eaton — Understanding Transformer Noise
- GE Grid Solutions — Transformer Sound and Vibration Resources
- IEEE — Transformer Audible Sound Standards
- Hitachi Energy — Transformer Condition Monitoring
- NFPA — Electrical Equipment Inspection Guidelines
Conclusion
A transformer vibrating more while other equipment is operated is normally just a case of physics working — magnetostriction causes every transformer to generate sound twice at the frequency of electricity supplied in the country, and load, voltage, and harmonics have to do their job and increase the volume. The noise caused by the machines is normal; the sound of machines that should make you worried is unlike. It could be a buzzing or crackling sound or be associated with heating, smell, leaks, etc. It is important to recognize the normal sound of the transformer and know what should be done if something changes, to follow the instructions given for loading, to fix mechanical rattles, and to leave the electrical issues to professional engineers who can analyze the source of noise when it appears.