Il trasformatore emette un ronzio quando funzionano macchine diverse

Potresti vederlo in fabbriche, officine e persino in grandi case: il trasformatore su un palo, sulla parete o nella cantina emette un ronzio più forte quando alcune macchine sono in funzione. Il suono può talvolta essere dovuto alla magnetostruzione, ma a volte funge da segnale di avvertimento che il trasformatore è sovraccarico, è caricato in modo non uniforme o sta malfunzionando. In questa guida, discuteremo le ragioni del ronzio di un trasformatore, cosa cambia quando varie macchine sono in funzione, quali suoni sono normali e quando il ronzio diventa motivo di preoccupazione.

Risposta in breve: I trasformatori emettono costantemente un suono, che è dovuto al processo di magnetostruzione — il fenomeno di una leggera deformazione fisica di un nucleo in acciaio laminato che si verifica a una velocità di 100-120 volte al secondo (due volte più veloce della frequenza di 50/60 Hz), insieme alle vibrazioni dei componenti del nucleo e dell'avvolgimento. Il ronzio di un trasformatore diventa più forte sotto l'azione di varie macchine per tre motivi principali: aumento del carico (l'aumento della corrente provoca un aumento del flusso magnetico), armoniche da azionamenti di ciclo e saldatore (vari azionamenti trasmettono correnti distorte producendo suoni di nuove frequenze e quindi riscaldando il trasformatore), condizioni di tensione (anche il trasformatore leggermente caricato può ronziare più forte quando è sovraccarico perché il flusso è definito dalla tensione, non dal carico).

Perché i Trasformatori Ronzano

Il ronzio del trasformatore è un fenomeno che si verifica a causa del principio della fisica e non è qualcosa che indica un difetto. Il nucleo del trasformatore è composto da sottili fogli di acciaio laminato, e quindi sviluppa un campo magnetico nel nucleo. Quando una corrente alternata passa attraverso i fili, il campo magnetico cambia direzione 100 volte al secondo (per un'alimentazione a 50 Hz) o 120 volte al secondo (per un'alimentazione a 60 Hz). Ogni volta che il campo magnetico cambia direzione, i cristalli di acciaio vengono leggermente allungati. Così, si verifica la magnetostruzione ed è responsabile del ronzio del trasformatore producendo un segnale di frequenza pari al doppio della frequenza dell'alimentazione. Inoltre, le variazioni nei fili e nelle giunzioni fanno vibrare altri componenti. Il serbatoio del trasformatore si comporta come un normale altoparlante.

Da questo possiamo concludere che il ronzio del trasformatore è un fenomeno elettrico comune, ma l'intensità delle vibrazioni aumenta con l'aumento della densità del flusso che è determinata dalla tensione applicata. Le specifiche che governano quanto forte può essere un trasformatore — e i livelli di suono udibili legati alla valutazione in kVA — fanno parte dei dati di progettazione che troverai su un buon foglio di specifiche, come trattato nel guida alle specifiche del trasformatore.

Perché Ronza di Più Quando le Macchine Sono in Funzione

I rumori variabili legati al funzionamento di “diverse macchine” possono quasi certamente essere ricondotti a tre cause:

• Corrente di carico più alta. Un grande motore o riscaldatore sta prelevando corrente portando a un aumento della corrente di avvolgimento che risulta in una maggiore forza del flusso di dispersione che agisce sull'avvolgimento e più vibrazione del nucleo. È un dato di fatto che un trasformatore sovraccarico ronzia di più rispetto a un trasformatore che non è sotto carico.
• Armoniche da carichi elettronici e motori. I carichi elettromeccanici come i VFD causano una distorsione della corrente in modo non sinusoidale. Le armoniche causano vibrazioni meccaniche del nucleo del trasformatore e maggiori perdite nel nucleo e negli avvolgimenti quando le macchine operano, causando un ronzio e un canto.
• Problemi di tensione e regolazione. Un carico grande e imprevisto applicato a un trasformatore può portare a cali di tensione istantanei causati da grandi motori di avviamento, causando un cambiamento nel tono del suo ronzio durante tali eventi.

Il compito diagnostico è determinare il tipo di ronzio che abbiamo in relazione al modo in cui cambia durante il funzionamento di diverse attrezzature (se cambia continuamente in linea con il numero di carichi, è considerato correlato al carico ed è normale). Distinguere i due è il cuore dell'analisi, e la logica del carico e del dovere dietro di essa è trattata nel nozioni di base sui trasformatori di distribuzione articolo.

Come Suona il Rumore Normale di un Trasformatore

Il modo più veloce per comprendere cosa significa anormale è imparare come suona il normale.

• Normale: un suono continuo e a bassa frequenza, che è pari a due volte la frequenza di rete (100 Hz o 120 Hz). Puoi immaginare il suono di una corda di chitarra bassa o il suono di una sottostazione, udito da lontano. Forse, guadagnerà un po' di volume e tono man mano che il carico aumenta.
• Anormale: un rumore metallico di rattling (laminazione del nucleo allentata o attacchi o montaggi del serbatoio allentati), un rumore molto acuto (dovuto a scariche elettriche o a una connessione allentata), un rumore sfrigolante (che indica arco), o un cambiamento nel carattere complessivo del trasformatore (che può essere caratterizzato da un'improvvisa intensità o da un suono di hiss fuso).

Una buona pratica: ascoltare attentamente il suono del trasformatore nella sua modalità di lavoro normale fino a quando non impari il suo suono normale. Quella disciplina di base è la stessa che sostiene il monitoraggio delle condizioni, sia ad orecchio che per mezzo di strumenti, e si collega direttamente alle routine di test e ispezione nel guida ai test dei trasformatori.

Come Dimensione e Carico Influenzano il Rumore

Gran parte di ciò che si dice sui trasformatori può essere attribuito a due principi.

Fattore	Effetto sul Rumore	Perché
Dimensione in kVA	Trasformatori più grandi ronzano più forte	Nuclei e serbatoi più grandi irradiano più suono
Livello di carico	Il rumore aumenta con il carico	Corrente di avvolgimento più alta aumenta forze e vibrazioni
Livello di tensione	Il rumore aumenta con la tensione (anche a vuoto)	La densità di flusso è determinata dalla tensione; il sovratensione satura il nucleo
Contenuto armonico	Nuove frequenze, ronzio, calore extra	Corrente distorta da azionamenti e saldatrici eccita il nucleo

La situazione pratica: quando le macchine funzionano, alcuni trasformatori producono un ronzio che significa che tutto sta funzionando come previsto in termini di carico. La regola di carico che richiede che le macchine operino a carichi temporanei non superiori a circa 80% è lì per questo motivo. In altre parole, applicare la regola aiuta a evitare di alimentare i trasformatori con troppa potenza, il che produce rumore e calore e diminuisce la loro durata. Avere un trasformatore che ha ronzato e ha un segnale di carico elevato non significa necessariamente che sia difettoso; questa è la stessa conclusione che può essere letta di seguito quando si parla della regola 80%.

Segnali di avviso: quando il ronzio necessita di attenzione

Non ogni rumore acuto segnala un problema, ma alcuni suoni sono segnali di avviso:

• Apparizione improvvisa: un trasformatore che era silenzioso e ha improvvisamente iniziato a fare rumori dovrebbe essere esaminato.
• Rumori di ronzio, crepitio e sfrigolio sono segni di connessioni difettose, rottura dell'isolamento e scintille all'interno del trasformatore — questo è uno dei problemi più pericolosi a seconda dei tipi di trasformatori.
• Calore e odore: se il trasformatore è caldo e puzza di olio bruciato e vernice, c'è la possibilità che si stia surriscaldando o malfunzionando.
• Perdite o deformazioni: la perdita di olio e la deformazione del guscio del trasformatore indicano problemi gravi al suo interno.
• Indicatori di prestazioni difettose: il distacco dell'interruttore automatico, le luci che lampeggiano e il malfunzionamento dell'attrezzatura nel momento in cui emerge il ronzio mostrano che il suono è reale e non innocuo.

Molti di questi segnali sono riconducibili ai meccanismi di guasto che i test di isolamento e l'analisi dell'olio esistono per rilevare precocemente — le modalità di guasto catalogate nei cause di guasto del trasformatore articolo sono esattamente ciò che un ronzio cambiato può annunciare.

Lista di controllo per il rumore del trasformatore

Se senti un ronzio insolito del trasformatore, ecco la lista di controllo da considerare prima di intraprendere qualsiasi azione:

• Il ronzio suona costante o più come un rumore di ronzio/sfrigolio? Un ronzio costante è un fenomeno normale mentre se è ronzante o crepitante è tempo di controllarlo.
• Il volume del ronzio cambia con il funzionamento delle macchine? Se non lo fa, questo indica che qualcosa è andato storto con il trasformatore.
• C'è qualcosa di caldo, che puzza o perde vicino all'unità? L'odore di vernice, calore o perdita di olio è più che sufficiente per concludere che non c'è bisogno di analizzare il suono del trasformatore.
• È successo qualcosa con l'elettricità di recente? Se sì, allora un elettricista dovrebbe capire la fonte del rumore e potrebbe identificare varie frequenze dal suono del ronzio del trasformatore.
• Il trasformatore ha mai emesso questo rumore prima? Se sì, allora significa controllare se è ancora un problema o meno.
• Quanto carico porta ora? Se è vicino o superiore al suo carico di lavoro regolare, il rumore può essere spiegato da questo fatto.

Nel caso in cui una delle condizioni non sia soddisfacente, un professionista dovrebbe essere chiamato per controllare il trasformatore. La routine che mantiene i trasformatori in salute tra quelle ispezioni — test dell'olio, DGA e controlli visivi — è delineata nel nozioni di base sul test dell'olio del trasformatore articolo, che copre i campioni e le soglie che rilevano i problemi di isolamento prima che diventino udibili.

Come risolvere o ridurre il rumore problematico

A seconda di ciò che viene diagnosticato, le soluzioni possono variare dalla più semplice alla più professionale:

• Parti allentate: mentre controlliamo i bulloni, così come le estremità del serbatoio e i pannelli che lo coprono, dobbiamo vedere se il rumore scompare quando il pannello viene spinto.
• Alta tensione: se il rumore è forte quando non c'è carico, è necessario fare quanto segue: controllare la tensione in ingresso rispetto al prelievo; cambiando il prelievo di sovratensione, potresti eliminare il rumore.
• Sovraccarico armonico: se il rumore è prodotto solo da VFD o macchine per saldatura, è necessario misurare il contenuto armonico e possibilmente applicare filtri o altri metodi volti a risolvere il problema con l'aiuto di reattori.
• Carico pesante continuo: puoi riequilibrare il carico sulle fasi o trasferire parte del carico a un altro trasformatore in base all'indicazione della regola 80%.
• Vero problema interno: se è causato da letture allentate, isolamento rotto o altri fattori, la riparazione in officina è impossibile e il trasformatore deve essere portato in fabbrica per le riparazioni.

La regola del confine: il rumore che può essere silenziato attraverso il serraggio dei bulloni e la riparazione dell'assemblaggio meccanico è legato alla manutenzione, mentre il rumore elettrico che causa riscaldamento, odore strano e altri problemi correlati è una questione di affidabilità. Infine, è sempre meglio ispezionare il trasformatore piuttosto che fidarsi del suo suono sibilante.

FAQ

Perché il mio trasformatore emette un rumore di ronzio?

I trasformatori sono progettati per ronziare a causa della magnetostruzione, un fenomeno in cui il nucleo in acciaio si allunga e si restringe due volte durante ogni ciclo elettrico di 60 o 50 Hertz, facendo vibrare il nucleo e gli avvolgimenti. Inoltre, maggiore è il carico e la tensione applicati al trasformatore, più forte è il ronzio che produce. Tuttavia, se il rumore segue il funzionamento di altre macchine, è generalmente correlato alla macchina attualmente in funzione.

Come liberarsi del ronzio del trasformatore?

Il primo passo dovrebbe essere diagnosticare il problema in questione. Un rumore meccanico di rattling può essere risolto serrando i bulloni di montaggio. Se il ronzio è udibile in assenza di carico, allora il trasformatore dovrebbe essere controllato per sovratensione. Se si verificano ronzio e surriscaldamento quando viene alimentato con l'uso di azionamenti a frequenza variabile o attrezzature per saldatura, devono essere utilizzati reattori di linea o filtri o i carichi non lineari devono essere spostati. Se un trasformatore subisce un carico pesante costante, è necessario un bilanciamento del carico. Insufficienze genuine come laminazioni allentate e cattivo isolamento richiedono riparazioni.

Qual è la regola 80% per i trasformatori?

La regola 80% stabilisce fondamentalmente che il carico di un trasformatore non deve superare 80% della sua valutazione nominale in kVA per consentirgli di svolgere correttamente il suo scopo. Altrimenti, il trasformatore potrebbe produrre troppo rumore e calore. La maggior parte dei casi di ronzio dei trasformatori può essere spiegata utilizzando questa regola.

Quali sono i segni di un trasformatore esploso?

I segni di un'esplosione di un trasformatore includono un forte bang, un blackout, fumi o fiamme visibili, odore di bruciato, perdite di olio attorno ai trasformatori riempiti d'olio, arco elettrico e involucri bruciati. Di solito, un ronzio e rumori di crepitio o sfrigolio appena emersi indicano che qualcosa non va prima che si verifichi l'esplosione e che il trasformatore necessiti di un'ispezione immediata.

Riferimenti

• Eaton — Comprendere il Rumore del Trasformatore
• GE Grid Solutions — Risorse sul Suono e Vibrazione dei Trasformatori
• IEEE — Standard sul Suono Udibile dei Trasformatori
• Hitachi Energy — Monitoraggio delle Condizioni del Trasformatore
• NFPA — Linee Guida per l'Ispezione delle Attrezzature Elettriche

Conclusione

Un trasformatore che vibra di più mentre vengono utilizzate altre attrezzature è normalmente solo un caso di fisica in azione — la magnetostruzione fa sì che ogni trasformatore generi suono due volte alla frequenza dell'elettricità fornita nel paese, e carico, tensione e armoniche devono fare il loro lavoro e aumentare il volume. Il rumore causato dalle macchine è normale; il suono delle macchine che dovrebbe preoccuparti è diverso. Potrebbe essere un suono ronzante o crepitante o essere associato a riscaldamento, odore, perdite, ecc. È importante riconoscere il suono normale del trasformatore e sapere cosa fare se qualcosa cambia, seguire le istruzioni fornite per il carico, riparare i rumori meccanici e lasciare le questioni elettriche a ingegneri professionisti che possono analizzare la fonte del rumore quando appare.