다양한 기계가 작동할 때 변압기에서 발생하는 소음

공장, 작업장, 심지어 큰 집에서도 볼 수 있습니다: 기계가 작동할 때 폴에, 벽에 또는 금고에 있는 변압기가 더 크게 윙윙거립니다. 이 소리는 때때로 자력 변형으로 인한 것일 수 있지만, 때로는 변압기가 과부하되었거나 불균형하게 부하가 걸리거나 고장이 났다는 경고 신호로 작용합니다. 이 가이드에서는 변압기의 윙윙거림의 원인, 다양한 기계가 작동할 때의 변화, 정상적인 소리, 그리고 윙윙거림이 우려의 이유가 되는 시점에 대해 논의할 것입니다.

간단히 답변하자면: 변압기는 자력 변형 과정으로 인해 지속적으로 소리를 발생시킵니다 — 이는 1초에 100-120회 발생하는 적층 강철 코어의 약간의 물리적 변형 현상으로, 코어 구성 요소와 권선에서 발생하는 진동과 함께 작용합니다. 변압기의 윙윙거림은 다양한 기계의 작용으로 인해 세 가지 주요 원인으로 더 크게 발생합니다: 부하 증가(전류 상승으로 인한 자기 플럭스 증가), 사이클 및 용접기 드라이브의 고조파(다양한 드라이브가 왜곡된 전류를 전송하여 새로운 주파수의 소리를 생성하고 변압기를 가열함), 전압 조건(가벼운 부하의 변압기도 과부하 시 더 크게 윙윙거릴 수 있습니다. 왜냐하면 플럭스는 부하가 아닌 전압에 의해 정의되기 때문입니다).

변압기가 윙윙거리는 이유

변압기의 윙윙거림은 물리학 원리에 의해 발생하는 현상이며, 결함을 나타내는 것이 아닙니다. 변압기의 코어는 정밀하게 적층된 강철 시트로 구성되어 있으며, 따라서 코어에서 자기장을 형성합니다. 교류가 전선을 통과할 때 자기장은 1초에 100회(50 Hz 공급의 경우) 또는 120회(60 Hz의 경우) 방향을 바꿉니다. 자기장이 방향을 바꿀 때마다 강철 결정이 약간 늘어납니다. 따라서 자력 변형이 발생하며, 이는 전력 공급 주파수의 두 배에 해당하는 주파수의 신호를 생성하는 변압기 윙윙거림의 원인입니다. 또한, 전선과 접합부의 변화로 인해 다른 구성 요소가 진동하게 됩니다. 변압기의 탱크는 일반 스피커처럼 작동합니다.

이를 통해 변압기의 윙윙거림은 일반적인 전기 현상이라는 결론을 내릴 수 있지만, 진동 강도는 적용된 전압에 의해 결정되는 플럭스 밀도가 증가함에 따라 증가합니다. 변압기가 얼마나 크게 윙윙거릴 수 있는지 — 그리고 kVA 등급과 관련된 가청 소리 수준 — 에 대한 사양은 좋은 사양 시트에서 찾을 수 있는 설계 데이터의 일부입니다. 변압기 사양 가이드.

기계가 작동할 때 더 크게 윙윙거리는 이유

“다양한 기계”의 작동과 관련된 변화하는 소음은 거의 확실히 세 가지 원인으로 추적될 수 있습니다:

• 더 높은 부하 전류. 대형 모터나 히터가 전류를 끌어당겨 권선 전류가 증가하고, 이로 인해 권선에 작용하는 누설 플럭스 힘이 증가하며 코어의 진동이 더 커집니다. 과부하된 변압기가 부하가 없는 변압기보다 더 크게 윙윙거린다는 사실은 분명합니다.
• 전자 및 모터 부하에서 발생하는 고조파. VFD와 같은 전기 기계 부하는 전류를 비정상적인 방식으로 왜곡시킵니다. 고조파는 변압기 코어의 기계적 진동을 유발하고 기계가 작동할 때 코어와 권선에서 더 많은 손실을 초래하여 윙윙거리고 노래하게 만듭니다.
• 전압 및 조정 문제. 변압기에 예상치 못한 큰 부하가 가해지면 대형 시작 모터로 인해 순간적인 전압 강하가 발생하여 이러한 사건 동안 윙윙거림의 음조가 변할 수 있습니다.

진단 작업은 다양한 장비의 작동 중에 변화하는 방식에 따라 우리가 가진 윙윙거림의 유형을 결정하는 것입니다(부하 수에 따라 지속적으로 변화하면 부하 관련으로 간주되며 정상입니다). 두 가지를 구별하는 것이 분석의 핵심이며, 그 뒤에 있는 부하 및 작동 논리는 배전 변압기 기초 기사에 요약되어 있습니다.

정상 변압기 소음의 소리

비정상적이라는 것이 무엇인지 이해하는 가장 빠른 방법은 정상적인 소리가 어떤 것인지 배우는 것입니다.

• 정상: 두 배의 주파수(100 Hz 또는 120 Hz)와 같은 지속적이고 저주파의 소리입니다. 멀리서 들리는 저음 기타 줄의 소리나 변전소의 소리를 상상할 수 있습니다. 아마도 부하가 증가함에 따라 약간의 음량과 음조가 증가할 것입니다.
• 비정상: 금속이 덜컹거리는 소리(느슨한 코어 적층 또는 느슨한 탱크 장착 또는 고정), 매우 날카로운 소리(전기 방전 또는 느슨한 연결로 인한), 지글거리는 소리(아크를 나타냄), 또는 변압기의 전반적인 특성 변화(갑작스러운 음량 증가 또는 윙윙거리는 소리로 특징지어질 수 있음).

좋은 관행: 변압기가 정상 작동 모드에서 내는 소리를 주의 깊게 듣고 정상적인 소리를 배울 때까지 듣는 것입니다. 그 기준 훈련은 귀로든 기기로든 상태 모니터링의 기초가 되며, 이는 테스트 및 검사 루틴과 직접 연결됩니다. 변압기 테스트 가이드.

크기와 부하가 소음에 미치는 영향

변압기에 대해 언급되는 대부분의 내용은 두 가지 원칙에 기인할 수 있습니다.

요소	소음에 미치는 영향	이유
kVA 크기	더 큰 변압기는 더 크게 윙윙거립니다.	더 큰 코어와 탱크는 더 많은 소리를 방출합니다.
부하 수준	부하가 증가함에 따라 소음이 증가합니다.	더 높은 권선 전류는 힘과 진동을 증가시킵니다.
전압 수준	전압이 증가함에 따라 소음이 증가합니다(부하가 없을 때도).	플럭스 밀도는 전압에 의해 설정됩니다; 과전압은 코어를 포화시킵니다.
고조파 내용	새로운 주파수, 윙윙거림, 추가 열	드라이브와 용접기에서 발생하는 왜곡된 전류가 코어를 자극합니다.

실제 상황: 기계가 작동할 때 일부 변압기는 부하 측면에서 모든 것이 의도한 대로 작동하고 있다는 것을 의미하는 허밍 소리를 발생시킵니다. 기계가 약 80%보다 큰 일시적 부하에서 작동하지 않도록 요구하는 부하 규칙이 바로 이 이유로 존재합니다. 다시 말해, 이 규칙을 적용하면 변압기에 너무 많은 전력을 공급하는 것을 피할 수 있으며, 이는 소음과 열을 발생시키고 수명을 단축시킵니다. 허밍 소리를 내고 높은 부하 신호를 가진 변압기가 반드시 결함이 있다는 것을 의미하지는 않습니다; 이는 80% 규칙에 대해 이야기할 때 아래에서 읽을 수 있는 동일한 결론입니다.

경고 신호: 허밍 소리에 주의가 필요할 때

모든 고음 소리가 문제를 의미하는 것은 아니지만, 특정 소리는 경고 신호입니다:

• 갑자기 나타나는 경우: 조용했던 변압기가 갑자기 소음을 내기 시작하면 조사가 필요합니다.
• 윙윙거림, 탁탁거림, 지글지글 소리는 결함 있는 연결, 절연 파손, 변압기 내부의 스파크를 나타내는 신호입니다 — 이는 변압기의 종류에 따라 가장 위험한 문제 중 하나입니다.
• 열과 냄새: 변압기가 뜨겁고 타는 기름과 바니시 냄새가 나면 과열되거나 고장이 날 가능성이 있습니다.
• 누수 또는 팽창: 기름 누수와 변압기 외함의 변형은 내부에 심각한 문제가 있음을 나타냅니다.
• 결함 성능의 지표: 회로 차단기가 트립되거나, 불빛이 깜박이거나, 허밍이 발생할 때 장비가 고장나는 것은 소리가 실제이며 무해하지 않다는 것을 보여줍니다.

이러한 많은 신호는 절연 테스트와 오일 분석이 조기에 포착하기 위해 존재하는 고장 메커니즘으로 추적됩니다 — 변압기 고장 원인에 기록된 고장 모드 변압기 고장 원인 기사는 변압기의 허밍이 변화할 때 알릴 수 있는 내용입니다.

변압기 소음 경고 체크리스트

변압기의 비정상적인 허밍 소리를 들으면, 조치를 취하기 전에 고려해야 할 체크리스트입니다:

• 허밍 소리가 일관되게 들리나요, 아니면 윙윙거리거나 쉭쉭거리는 소리인가요? 일관된 허밍은 정상적인 현상인 반면, 윙윙거리거나 탁탁거린다면 점검할 때입니다.
• 기계가 작동할 때 허밍의 크기가 변하나요? 변하지 않는다면 이는 변압기에 문제가 생겼음을 나타냅니다.
• 장치 근처에 뜨겁거나 냄새가 나거나 누수되는 것이 있나요? 바니시 냄새, 열 또는 기름 누수는 변압기에서 소리를 분석할 필요가 없다는 결론을 내리기에 충분합니다.
• 최근에 전기에 무슨 일이 있었나요? 그렇다면 전기 기술자가 소음의 원인을 이해하고 변압기 허밍 소리에서 다양한 주파수를 식별할 수 있어야 합니다.
• 변압기가 이전에 이 소리를 낸 적이 있나요? 그렇다면 여전히 문제가 있는지 확인해야 합니다.
• 현재 얼마나 많은 부하를 지고 있나요? 정기적인 작업량에 가깝거나 그 이상이라면, 소음은 그 사실로 설명될 수 있습니다.

어떤 조건이 좋지 않은 경우, 변압기를 점검하기 위해 전문가를 호출해야 합니다. 변압기를 검사하는 사이에 건강을 유지하는 루틴 — 오일 테스트, DGA, 시각적 점검 — 은 다음에 명시되어 있습니다. 변압기 오일 테스트 기초 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.

자주 묻는 질문

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.

변압기에 대한 80% 규칙은 무엇입니까?

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.

참고 문헌

• 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

결론

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.