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 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.

Qual è la regola 80% per i trasformatori?

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.

Riferimenti

• 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

Conclusione

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.