Какие могут быть причины гудения трансформаторных приборов

Как работает трансформатор

Чтобы разобраться в этом, не мешает вспомнить школьный урок физики, где описан принцип работы трансформатора. Трансформатор работает на основе закона электромагнитной индукции. Он включает в себя катушки, намотанные проводом разного диаметра и с различным количеством витков. Эти катушки представляют первичную и вторичную обмотки трансформатора.

Когда на первичную обмотку подают переменный ток, то он создает магнитное поле в сердечнике. Это поле тоже меняется по закону изменения породившего его тока. В свою очередь, поле наводит ЭДС индукции во вторичной обмотке – преобразованный электрический ток.

Материал сердечника разбит на множество микроучастков. В каждом таком участке без наличия входного напряжения присутствует свое магнитное поле, направленное часто противоположно друг к другу. Однако под напряжением все потоки начинают устремляться в одном направлении, создавая мощный магнит. Все это сопровождается изменением физических размеров самого сердечника. Можно догадаться теперь, почему гудит трансформатор.

Трансформатор: устройство и назначение

К примеру, российский ГОСТ допускает колебания частоты в сети в пределах ±0,2 Гц.

В то же время современные энергетические системы устроены таким образом, что все их компоненты работают синхронно. Все трансформаторы города одновременно поют одну и ту же ноту. И иногда их песня может рассказать о совершенном преступлении. Так, в частности, случилось в громком деле лондонской полиции против криминального трио Хьюма Бента, Карлоса Мокриэффе и Кристофера Маккензи, обвиненных в незаконной торговле оружием. Главным доказательством стала диктофонная запись сделки, сделанная полицейским под прикрытием.

Защита усомнилась в подлинности улики, заявив, что фонограмма была смонтирована. Доказать аутентичность записи, а также подтвердить, в какой день и час она была сделана, удалось доктору Алану Куперу, заведующему лабораторией криминалистических исследований полиции Метрополитан.

Благодаря тому, что в течение последних восьми лет доктор Купер непрерывно записывал сигнал из электрической розетки (ту самую «песню трансформаторов»), а затем опознал знакомую «мелодию» в едва заметных электромагнитных наводках на оперативной записи, преступники отправились за решетку на 33 года.

В эфире — радио тэс

Электрические провода, окружающие нас повсюду, невольно представляют собой гигантские антенны. Ток, проходящий по ним с частотой порядка 50 Гц, порождает магнитное поле, также известное как электромагнитные наводки. Высоковольтные линии, крупные электродвигатели, дроссели люминесцентных ламп, крупные электрические приборы — все они транслируют в эфир «трансформаторную арию».

Электрические компоненты аналоговых аудиоприборов также охотно принимают эти наводки. В этом вы можете легко убедиться, прислушавшись к радиоприемнику в паузах между музыкальными фрагментами или включив мощный усилитель на полную громкость.

Практически на любой записи, сделанной с помощью аналогового оборудования (например, кассетного диктофона), можно обнаружить наводки. Их фиксирует и цифровой диктофон, ведь его микрофон преобразует звук в аналоговый электрический сигнал, который затем оцифровывается.

Чтобы сохранить отпечаток несущей частоты сети, диктофону не обязательно даже обладать характеристиками, позволяющими ему записывать 50-герцевый сигнал.

Во‑первых, наводки — это не звук, а электромагнитные волны, и ограниченный частотный диапазон микрофона для них не помеха.

А во-вторых, взаимодействуя с полезным сигналом, наводки образуют кратные гармоники в районе 100, 150, 200 Гц и т. д. Так что их след можно найти даже в диапазоне человеческой речи.

Разумеется, наводки и их гармоники намного слабее полезного сигнала, ведь производители аудиозаписывающего оборудования всеми силами борются за снижение паразитных шумов и улучшение качества звука. Однако профессиональные аудиоинтерфейсы и современный софт, которым пользуются эксперты, позволяют оцифровать и подвергнуть компьютерному анализу даже самые слабые составляющие сигнала.

Специалисты Университета Мэриленда разработали алгоритм, с помощью которого наводки можно не только «услышать» на фонограмме, но и «увидеть» на видеозаписи. Мерцание находящихся в кадре люминесцентных ламп, соответствующее частоте тока в сети, приводит к колебаниям яркости кадра, незаметным невооруженному глазу, но пригодным для компьютерного анализа.

Чуть более десяти лет назад румынский специалист Каталин Григораш предположил, что характер колебаний частоты тока в сети так же уникален для определенной единицы времени, как отпечаток пальца для человека.

Логика доктора Григораша вполне понятна: частота в единой энергетической сети (речь идет о колебаниях в тысячные доли герца) определяется нагрузкой, то есть действиями миллионов потребителей, которые невозможно предсказать.

Если нагрузка растет, частота падает, и наоборот.

Конечно, если лично вы выключите ночник на полчаса раньше, на частоте тока это не отразится.

Однако если в вашем городе сегодня вечером проходит футбольный матч на многотысячном стадионе, в соседнем поселке днем запустился новый завод, а все телевизоры страны показывают телемост с президентом, то доктор Григораш получит желанные колебания в своей электрической летописи. Чем больше городов, предприятий и электростанций объединяет в себе сеть, чем сложнее ее структура, тем ярче каждый день ее жизни отпечатывается в истории.

На помощь рассуждениям приходит статистика. По данным Института криминалистики Нидерландов, для точного определения, в какой день и час была сделана запись, нужно иметь фонограмму с длительностью чуть более десяти минут.

Танец генераторов

Метод установления даты и времени аудиозаписи по анализу наводок впервые был использован в английском суде, и это вовсе не случайность. На территории Великобритании действует единая энергетическая сеть, и для работы с записями со всех уголков страны достаточно всего одной базы данных частоты тока в национальной сети.

Как это возможно, что в электрических артериях каждого прибора по всей стране бьется одинаковый пульс? Ведь потребности сети в электричестве обеспечиваются с помощью множества электростанций разного типа, размера и мощности.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Почему газовый баллон покрывается инеем может ли замерзнуть газ в баллоне и как это предотвратить

Тысячи генераторов разных моделей приводятся паровыми и гидротурбинами.

Неужели их валы вращаются с абсолютно одинаковой скоростью и абсолютно одинаково реагируют на изменение нагрузки в сети, с точностью до тысячных долей герца?

Принцип работы синхронной машины более подробно объясняется во врезке.

Важнейшее ее свойство заключается в стремлении привести частоту вращения вала в точное соответствие с частотой электрического тока в сети.

Кассетный диктофон. Лентопротяжный механизм — богатый источник всевозможных циклических сигналов. Его двигатель вращается неравномерно, и при разных позициях щеток скорость вращения слегка возрастает или убывает.

Ролики могут быть не совсем круглыми, прижим ленты — не совсем равномерным, сама лента — неодинаково плотной, толстой и скользкой. По мере наматывания ленты на ролик фактически изменяется его диаметр, и скорость движения ленты равномерно растет.

Нарушение цикличности или равномерности в соответствующих процессах при воспроизведении — повод заподозрить монтаж.Цифровой диктофон. Цифровые данные записываются на флэш-память порциями. Данные сначала накапливаются в кэш (как правило, 512 байт), а затем передаются на флэшку.

Процесс передачи весьма энергоемкий, поэтому в этот момент напряжение в аналоговых цепях диктофона падает. В результате на записи наблюдаются периодические понижения уровня сигнала. Если данная периодичность нарушается, нужно держать ухо востро.

Если синхронный генератор на электростанции отстает от частоты сети, в нем возникает крутящий момент, заставляющий машину наверстать упущенное.

Генератор превращается в электродвигатель, и чем сильнее его отставание, тем больший момент он развивает.

При опережении частоты сети в генераторе возникает тормозной момент, при этом машина отдает энергию в сеть. Этот эффект называется синхронизмом, и он очень силен.

Синхронная работа генераторов крайне важна для здоровья сети. Небольшая рассинхронизация приводит к повышенному износу и даже разрушению силовых машин за счет того самого реактивного момента.

Значительная рассинхронизация приводит к опаснейшим скачкам напряжения в сети, чреватым выходом из строя бытовых электроприборов и целых электростанций.

Каскадная авария московской энергосистемы 2005 года наглядно продемонстрировала, как отказ одной крупной электростанции и следующее за ним падение напряжения и частоты тока приводит к последовательному вынужденному отключению других станций и краху всей сети.

Какие могут быть причины гудения трансформаторных приборов

Частота тока — один из главных показателей качества электроэнергии. Именно на нее ориентируются системы автоматической регулировки мощности на электростанциях, в частности клапаны на паровых турбинах. Каждая станция своими силами пытается вернуться к эталонным 50 Гц, однако синхронизм настолько силен, что все генераторы разгоняются и тормозят в едином ритме, как слаженный оркестр.

Единая энергетическая сеть России покрывает восемь часовых поясов. Система состоит из 69 региональных энергосистем, и все они соединены друг с другом в синхронном режиме.

Столь крупная сеть требует протяженных и дорогостоящих высоковольтных линий, однако предоставляет ряд неоспоримых преимуществ.

Это и строительство крупных и более эффективных электростанций, и способность перебрасывать энергию туда, где она требуется в данный момент, и, конечно же, возможность вести базу данных частот для целых регионов.

Конечно, Россия несколько больше Англии, и если вы позвоните по телефону из Петербурга во Владивосток, то на записи разговора обнаружите несколько наводок с разными частотами. Именно эта разница в частотах позволяет перебрасывать мощность из одних регионов в другие. Однако 69 синхронных региональных энергосистем достаточно стабильны, чтобы в каждой из них метод работал надежно.

Время заметает след

Приятно сознавать, что перспективная криминалистическая технология имеет российские корни. Главный эксперт компании «Центр речевых технологий» Сергей Коваль рассказал нам о том, что анализ наводок сети переменного тока с начала 1990-х применялся им для установления аутентичности фонограмм.

С вышеупомянутыми допущениями такой сигнал представляет собой синусоиду, и если запись смонтирована, можно заметить, как эта синусоида разрывается в месте склейки. Если разные части фонограммы были записаны в разных условиях, заметно изменение не только по фазе, но и по амплитуде, и по частоте.

В энергетических артериях страны течет трехфазный электрический ток. В наших домах мы привыкли видеть розетки с двумя контактами, потому что для питания бытовых электрических приборов одной фазы вполне достаточно. На промышленные предприятия подаются все три фазы. Принято говорить, что смещение между ними — 120 градусов.

Эффект магнитострикции

Так как поле переменное, то и пластины сердечника начинают сжиматься и вытягиваться в такт с ним. Этот процесс получил название магнитострикции. Производятся такие движения с большой частотой в 100 Гц, при частоте тока в 50 Гц, в пространство исходит вибрация, которая имеет звуковой диапазон и различима человеческим ухом.

Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации

Перегрев трансформатора

Перегрузка трансформатора.

Следует также подразумевать, что трансформаторы допускают обычные перегрузки, зависящие от графика нагрузки, температуры среды и недогрузки в летнее время. Не считая того, допускаются аварийные перегрузки трансформаторов независимо от предыдущей нагрузки и температуры охлаждающей среды.

Допустимые превышения температуры отдельных частей трансформатора и масла над температурой охлаждающей среды, воздуха либо воды не должны превосходить нормативных значений. Если обозначенные мероприятия не дают подабающего эффекта, нужно разгрузить трансформатор, включив на параллельную работу очередной трансформатор либо отключив наименее ответственных потребителей.

Высочайшая температура трансформаторного помещения. Нужно измерить температуру воздуха в трансформаторном помещении на расстоянии 1,5–2 м от бака трансформатора на середине его высоты. Если эта температура более чем на 8–10 °С превосходит температуру внешнего воздуха, нужно сделать лучше вентиляцию трансформаторного помещения.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Какую схему отопления взять за основу для двухэтажного здания

Малый уровень масла в трансформаторе. В этом случае оголенная часть обмотки и активной стали очень перегревается; убедившись в отсутствии течи масла из бака, нужно долить масло до обычного уровня.

Внутренние повреждения трансформатора: замыкания меж витками, фазами; образование короткозамкнутых контуров из-за повреждения изоляции болтов (шпилек), стягивающих активную сталь трансформатора; замыкания меж листами активной стали трансформатора.

Все эти недочеты при малозначительных короткозамкнутых контурах, невзирая на высшую местную температуру, обычно не всегда дают приметное увеличение общей температуры масла, и развитие этих повреждений ведет к резвому росту температуры масла.

Ненормальное гудение в трансформаторе

Ослабела прессовка шихтованного магнитопровода трансформатора. Нужно подтянуть прессующие болты.

Нарушена прессовка соединений в стыковом магнитопроводе трансформатора. Под воздействием вибрации магнитопровода ослабела затяжка вертикальных болтов, стягивающих стержни с ярмами, это изменило зазоры в соединениях, что и вызвало усиленное гудение. Нужно перепрессовать магнитопровод, заменив прокладки в верхних и нижних соединениях листов магнитопровода.

Вибрируют последние листы магнитопровода трансформатора. Нужно расклинить листы электрокартоном.

Ослабели болты, крепящие крышку трансформатора, и остальные детали. Нужно проверить затяжку всех болтов.

Трансформатор перегружен либо нагрузка фаз отличается значимой несимметричностью. Нужно убрать пере-грузку трансформатора либо уменьшить несимметрию нагрузки потребителей.

Появляются замыкания меж фазами и витками. Нужно отремонтировать обмотку.

Трансформатор работает при завышенном напряжении. Нужно установить тумблер напряжения (при его нали-чии) в положение, соответственное завышенному напряжению.

Потрескивание снутри трансформатора

Перекрытие (но не пробой) меж обмоткой либо отводами на корпус вследствие перенапряжений. Нужно оглядеть и отремонтировать обмотку.

Обрыв заземления. Как понятно, активная сталь и все остальные детали магнитопровода в трансформаторе заземляются для отвода в землю статических зарядов, появляющихся на этих частях, потому что обмотка и железные части магнитопровода – это, по существу, – обкладки конденсатора.

При обрыве заземления могут происходить разряды обмотки либо ее отводов на корпус, что воспринимается как треск снутри трансформатора.

Нужно вернуть заземление до того уровня, на котором оно было выполнено заводом-изготовителем: присоединить заземление в тех же точках и с той же стороны трансформатора, т. е. со стороны выводов обмотки низшего напряжения. Но при неверном восстановлении заземления в трансформаторе могут появиться короткозамкнутые контуры, в каких могут показаться циркулирующие токи.

  • Пробой обмоток трансформатора и обрыв в их
  • Пробой обмоток на корпус меж обмотками высшего и низшего напряжения либо меж фазами.
  • Предпосылки пробоя обмоток трансформатора:
  • а) появились перенапряжения, связанные с грозовыми явлениями, аварийными либо коммутационными процессами;
  • б) резко усугубилось качество масла (увлажнение, загрязнение и пр.);
  • в) понизился уровень масла;
  • г) изоляция подверглась естественному износу (старению);
  • д) при наружных маленьких замыканий, также при замыканиях снутри трансформатора появились электродинамические усилия.

Следует отметить, что при перенапряжениях могут происходить не пробои изоляции, а только перекрытия меж обмотками, фазами либо меж обмоткой и корпусом трансформатора.

В итоге перекрытия обычно происходит только оплавление поверхности нескольких витков и возникает копоть на примыкающих витках, полное же соединение меж витками, фазами либо же меж обмоткой и корпусом трансформатора отсутствует.

Пробой изоляции обмотки трансформатора можно найти мегомметром. Но в неких случаях, когда в итоге перенапряжений на обмотке появляются обнаженные места в виде точек (точечный разряд), выявить недостаток можно, только испытав трансформатор приложенным либо индуктированным напряжением. Нужно отремонтировать обмотку, а в случае необходимости поменять трансформаторное масло.

  1. Предпосылки обрывы в обмотках трансформатора:
  2. а) плохо выполнена пайка обмотки;
  3. б) появились повреждения проводов, соединяющих концы обмоток с выводами;

в) при маленьких замыканиях снутри и вне трансформатора развиваются электродина-мические усилия. Обрыв можно найти по свидетельствам амперметров либо при помощи мегомметра.

При соединении обмоток трансформатора треугольником нахождение фазы, имеющей обрыв, делается методом разъединения обмотки в одной точке и тесты каждой фазы трансформатора в отдельности. Обрыв в большинстве случаев происходит в местах извива кольца под болт.

Нужно отремонтировать обмотку.

Чтоб предупредить повторение обрыва в отводах обмотки трансформатора, следует отвод, выполненный круглым проводом, поменять гибким соединением – демпфером, состоящим из набора тонких медных лент сечением, равным сечению провода.

  • Работа газовой защиты трансформатора
  • Газовая защита от внутренних повреждений либо ненормального режима работы трансформатора зависимо от интенсивности газообразования срабатывает либо на сигнал, либо на отключение, либо сразу на то и другое.
  • Газовая защита сработала на сигнал.
  • Предпосылки срабатывания газовой защиты трансформатора:
  • а) произошли маленькие внутренние повреждения трансформатора, что привело к слабенькому газообразованию;
  • б) при заливке либо чистке масла в трансформатор попал воздух;
  • в) медлительно снижается уровень масла из-за понижения температуры среды либо вследствие течи масла из бака.
  • Газовая защита трансформатора сработала на сигнал и на отключение либо лишь на отключение. Это вызывается внутренними повреждениями трансформатора и другими причинами, сопровождаемыми сильным газообразованием:
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Какой должен быть уклон канализационной трубы

а) вышло замыкание меж витками первичной либо вторичной обмоток трансформатора.

Данное повреждение может быть вызвано недостаточной изоляцией переходных соединений, продавливанием изоляции витков при опрессовке либо из-за заусенцев на меди витка, механическими повреждениями изоляции, естественным износом, перенапряжениями, электродинамическими усилиями при маленьких замыканиях, обнажением обмотки вследствие понижения уровня масла.

По замкнутым накоротко виткам проходит ток большой силы, при этом ток в фазе может только некординально возрасти; изоляция витков стремительно сгорает, могут выгорать сами витки, при этом может быть разрушение и примыкающих витков. При развитии катастрофа может перейти в междуфазное куцее замыкание.

Если число замкнутых витков существенно, то в маленький просвет времени масло очень греется и может закипеть. При отсутствии газового реле может произойти выброс масла и дыма через предохранительную пробку расширителя.

Замыкание меж витками сопровождается не только лишь ненормальным нагревом масла и неким повышением тока со стороны питания, да и уменьшением сопротивления фазы, где появилось замы-кание;

б) вышло междуфазное куцее замыкание, вызванное теми же причинами, что и пробой изоляции, и протекающее бурно. При всем этом может произойти выброс масла из расширителя либо через диафрагму предохранительной трубы, которая устанавливается в трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше;

в) образовался короткозамкнутый контур из-за повреждения изоляции болтов, стягивающих активную сталь трансформатора. Короткозамкнутый контур очень греется и вызывает перегрев масла. Болт и окрестные листы активной стали могут быть разрушены. В трансформаторах со стыковыми магнитопроводами короткозамкнутый контур может получиться при соприкосновении с ярмами накладок, прессующих стержни;

г) вышло замыкание меж листами активной стали вследствие повреждения междулистовой изоляции в итоге естественного износа (старения) изоляции.

В стыковых магнитопроводах может произойти сильное нагревание соединений вихревыми токами из-за повреждения прокладок в их;

д) существенно снизился уровень масла в трансформаторе либо из масла активно выделяется воздух вследствие резкого похолодания либо же после ремонта (заливка свежайшего масла, его чистка центрифугой и пр.).

Следует отметить, что в практике отмечены также случаи неверной работы газовой защиты из-за неисправности цепей вторичной коммутации защиты. К примеру, работа газовой защиты трансформатора может быть вызвана разными причинами.

Потому перед тем как приступить к устранению неисправности, нужно точно установить причину, вызвавшую срабатывание газовой защиты.

Для этого нужно узнать, какая из защит (релейных) сработала, произвести исследование газов, скопившихся в газовом реле, и найти их горючесть, цвет, количество и хим состав.

Какие могут быть причины гудения трансформаторных приборов

Горючесть газа свидетельствует о наличии внутреннего повреждения. Если газы тусклы и не пылают, то предпосылкой деяния реле является выделившийся из масла воздух. Цвет выделившегося газа позволяет судить о нраве повреждения; бело-серый цвет свидетельствует о повреждении бумаги либо картона, желтоватый – дерева, темный – масла.

Другие причины шума в трансформаторе

Но не все причины «разговорчивости» трансформатора сокрыты в магнитострикции. Почему нагруженный трансформатор гудит? Выделяют шум:

  • Обмоток трансформатора. Это обусловлено тем, что поток магнитный пытается сместить обмотки относительно сердечника. Звук усиливается в случае некачественно намотанной катушки, если витки плохо прилегают друг к другу.
  • Пластин сердечника. Почему? Трансформатор очень часто гудит, когда они плохо подогнаны и имеют зазоры между плоскими поверхностями. Тогда, кроме сжимания, слышен шум от звона металла.
  • Дефект либо повреждение изоляции медного провода. Такое может случиться в толще обмотки, где имеют место повышенные температуры. В этом случае между обмотками может проскакивать искра, сопровождаемая щелчком. Чем разряд мощнее, тем звук характерней и громче.
  • Всех плохо закрепленных деталей в трансформаторе почему? Трансформатор гудит при работе, так как они дребезжат.

Для того чтобы избежать этого недостатка в трансформаторах, были разработаны трансформаторы бесшумного типа. Их схема построена таким образом, что происходит преобразование частоты тока (повышение) до уровня, при котором вибрация не воспринимается в звуковом диапазоне. Это 10 КГц и выше. Бесшумные трансформаторы по своим габаритам и массе гораздо меньше обычных.

Заключение

Чтобы не задавать себе вопрос о том, почему гудит трансформатор, все мощные модели нужно брать качественные, зарекомендовавших себя производителей. Маломощные не так требовательны к точности исполнения. Но если все же имеющийся трансформатор при работе издает шум, можно попробовать устранить его стягиванием пластин при помощи винтов.

Оцените статью
MALIVICE.RU
Adblock
detector