Dans la société moderne où l'électricité est omniprésente, les transformateurs, en tant que "cœur" du réseau électrique, influencent directement la fiabilité de l'alimentation électrique grâce à leur stabilité opérationnelle . cependant, les bruits de colibri à faible piétage, ces appareils massifs génèrent souvent "des invités non bienvenus", des zones résidentielles proches, des hôpitaux et des écoles . où les transformations sont-elles exactement des zones transformateurs? Comment pouvons-nous réduire scientifiquement le bruit? Cet article plonge dans le micro-monde des noyaux et des enroulements pour révéler les causes profondes du bruit et explore les technologies silencieuses de pointe .
I . Trois principales sources de bruit de transformateur
Le bruit du transformateur découle essentiellement de la superposition des vibrations mécaniques et des vibrations d'air, provenant principalement de trois composants centraux:
Vibration centrale: la "mélodie principale" du fonctionnement du transformateur
Lorsque le courant passe à travers le noyau, le champ magnétique alterné provoque une magnétostriction dans les feuilles en silicium en acier-micro-détection (généralement à l'échelle micron) à mesure que la direction du champ magnétique change . Cette vibration télescopique a une fréquence fondamentale de 100Hz (double la fréquence de puissance), servant la source principale de la "bourdonnement" du transformat
L'amplitude des vibrations est directement influencée par la densité de flux magnétique (valeurs typiques: 1 . 5–1 . 8t) et le matériau de feuille en acier en silicium. Les feuilles d'acier en silicium de haut grade réduisent la magnétostriction de 60% par rapport aux feuilles ordinaires par une orientation cristalline optimisée, minimisant ainsi les vibrations [17].
Vibration de l'enroulement: le "poussoir invisible" du courant
Lorsque le courant de charge passe par les enroulements, le champ magnétique de fuite exerce des forces électromagnétiques alternées sur les bobines . bien que son intensité de vibration ne soit généralement que environ 1/10 de vibrations centrales (dans les plages de densité magnétique conventionnelles), une compression d'enroulement lâche ou des courts circuits peut produire des "décharges partielles"
Système de refroidissement: la "force principale" du bruit à haute fréquence
Les ventilateurs et les pompes à huile génèrent un bruit moyen à élevé (500–2000Hz) pendant le fonctionnement, auquel les oreilles humaines sont particulièrement sensibles . Le bruit des refroidisseurs de circulation d'huile forcée dépasse souvent celui du transformateur lui-même, devenant la principale source de pollution [15] . la conception, la vitesse de rotation et le nombre de lames d'éventails directement des niveaux de puissance; Les mesures montrent qu'un seul ventilateur peut produire un bruit supérieur à 70 dB [7,10] .
Tableau: Comparaison des principales caractéristiques de la source de bruit dans les transformateurs
| Source de bruit | Gamme de fréquences | Mécanisme de génération | Sensibilité à l'oreille humaine |
|---|---|---|---|
| Cœur | 100Hz et harmoniques | Vibration magnétostrictive | Faible (basse fréquence) |
| Enroulements | 100–400hz | Vibration de la force électromagnétique | Moyen |
| Circuit de refroidissement | 500–2000Hz | Rotation du ventilateur / débit d'huile | Haut |
II . Bruits anormaux: "alarme sort" pour les défauts
En plus des sons de fonctionnement en régime permanent, les bruits anormaux signalent souvent des défauts internes:
Surcharge / surintensité: Uniformément augmenté "bourdonnement" ou intermittent "割割割 (割割割)" Sons pendant les changements de charge soudains [2] .
Desserrer les pièces: "Clanging" martelant ou "tourbillonnant" Sounds de vent, avec des lectures d'instruments normales [6] .
Court-circuit de virage: "Gurgling" sons de l'ébullition d'huile locale, accompagnée de pics de température soudains [6,9] .
Défauts de base: Les sons de décharge "crépitante" des fils de terre cassés; Résonant rugissant des feuilles d'acier en silicium non compressées [9] .
Décharge flottante: Les sons "sifflants" faibles, souvent causés par un mauvais contact dû à la pulvérisation de peinture [9] .
Avertissement de cas: Une sous-station a connu un hurlement de perçage de la résonance du tube de ventilateur en raison de boulons en vrac dans un support plus frais . négligé pendant longtemps, cela a finalement provoqué la fatigue et la fuite du tube d'huile [10] .
Iii . Broise à basse fréquence: menaces de santé invisibles
Le bruit du transformateur est principalement basse fréquence (<500Hz). While less piercing than high-frequency noise, it is more penetrating:
Long-term exposure to >35 dB peut provoquer des palpitations et une irritabilité; Plus de 85 dB augmente le risque de surdité à 5% [15] .
Le son à basse fréquence pénètre directement à travers les os de l'oreille, déclenchant une tension nerveuse sympathique et conduisant à une pression artérielle élevée et à des troubles endocriniens [1] .
Les études montrent que les enfants dans des environnements bruyants ont des niveaux d'intelligence 20% inférieurs à ceux dans des environnements calmes, avec des impacts sur le développement fœtal [5] .
IV . Technologies de réduction du bruit: Contrôle complet de la source à la propagation Path
1. Contrôle des vibrations du noyau: ciblant la "gorge" du bruit
Mises à niveau des matériaux: L'acier de silicium haut orienté (e . g ., 30ZH120) réduit la magnétostriction de 40%, atteignant une réduction du bruit de 2–4db (a) [17] .
Optimisation structurelle:
CORE 斜接缝 斜接缝 斜接缝 (entièrement à onglets): Réduisez la distorsion du flux magnétique, abaissant le bruit de 3 à 5 dB (a) .
Conception des joints en trois étapes: Réduisez davantage le bruit de 3 à 6 dB (a) par rapport aux articulations traditionnelles à deux étapes .
Alimentation croissante de la section transversale: équilibre la distribution de la densité magnétique et supprimer la principale source de vibration [1] .
Processez le contrôle de précision:
Force de serrage maintenue à 0 . 08–0.12MPA (plage optimale).
Coupe au laser des feuilles d'acier en silicium pour réduire le stress .
Tampons d'amorçage de vibration en caoutchouc sur les pieds de base pour bloquer la transmission des vibrations [7] .
2. Systèmes de refroidissement silencieux: combattant le bruit à haute fréquence
Refroidissement naturel 代替 refroidissement à l'air forcé: L'élimination des ventilateurs réduit le bruit de 8 à 15 dB (a), comme on le voit dans les radiateurs de type FIN [17] .
Innovations de fans à faible bruit:
Plusieurs ventilateurs à petit flux remplacent les ventilateurs de haute puissance unique: réduction du bruit de 2 à 3 dB (a) par une redondance améliorée .
Conception de la lame de profil aérodynamique: réduit le bruit du vortex .
Contrôle de conversion de fréquence: ajuste la vitesse avec la température pour éviter le fonctionnement à pleine vitesse [7,10] .
Sélection de la pompe à huile: Opt pour des modèles avec une tête stable (e . g ., 6bp 135-4.6 / 3v) pour empêcher le flux d'huile turbulent [10] .
Cas de réussite: Après avoir modernisé le transformateur principal de 220kV à la sous-station Huashan avec 4 refroidisseurs à faible bruit (yf 1-200) remplaçant 7 anciens, le bruit dans la salle de contrôle a considérablement diminué, tandis que la température de l'huile a chuté de 10 degrés [10] .
3. Blocage de chemin de propagation: la dernière ligne de défense
Enclos acoustiques: Panneaux modulaires insonorisés (remplis de laine de roche) réduisent le bruit de 10 à 15 dB . des panneaux à haute efficacité avec des blocs de masse supplémentaires pour protéger les fréquences spécifiques [17] .
Annulation de bruit actif:
Silencieux adaptatifs (basés sur l'algorithme LMS): Déployez les sources sonores anti-phases à moins de 1 m du transformateur pour obtenir une réduction du bruit 6DB [8] .
Annulation active des vibrations: installer des actuateurs sur le mur du réservoir pour émettre des vagues de contre-vibration [8] .
Traitements d'amortissement:
Revêtement en caoutchouc d'amortissement de 3 mm sur les murs du réservoir .
Feuilles de caoutchouc insérées entre les boucliers magnétiques et les murs du réservoir .
Amortisseurs de vibration de printemps sur les fondations [7] .
V . Directions futures: transformateurs silencieux intelligents
Avec les progrès technologiques, la réduction du bruit du transformateur évolue vers l'intelligence:
Compensation de magnétostriction en temps réel: Les céramiques piézoélectriques attachées aux surfaces centrales appliquent des contre-déformations aux vibrations de décalage .
Modèles jumeaux numériques: Modèles de couplage "Electromagnétique-Structural-acoustic" Field-acoustic (E. G ., par les équipes universitaires de Wuhan), prédire avec précision la distribution du bruit [4] .
Diagnostic de bruit d'IA: La reconnaissance sonore d'empreintes sonores identifie les types de défauts pour éliminer les sources de bruit anormales à leurs racines .