Ruido del transformador: fuentes, medidas, factores y métodos de reducción
Ruido del transformadorEs algo con lo que los ingenieros y administradores de instalaciones a menudo tienen que lidiar, especialmente en subestaciones, plantas industriales, edificios comerciales, proyectos de energía renovable y otras instalaciones de distribución de energía. Ese zumbido bajo y familiar puede parecer inofensivo, pero cuando se instala un transformador cerca de oficinas, áreas residenciales, hospitales u otros lugares-sensibles al ruido, incluso un aumento moderado del ruido puede convertirse en un problema real.
Entonces, ¿dónderuido del transformador¿De dónde viene realmente? ¿Y qué se puede hacer para reducirlo?
La respuesta no se limita a lanúcleo del transformador. La vibración del núcleo, los devanados, los tanques, los ventiladores de refrigeración, las bombas de aceite, la resonancia estructural e incluso la forma en que el sonido viaja a través de un edificio pueden influir. En la práctica, controlar el ruido del transformador significa observar todo el sistema en lugar de centrarse en un solo componente.
Fuentes de ruido del transformador
El ruido del transformador proviene principalmente de dos áreas:El cuerpo del transformador y su equipo de refrigeración.. Para un transformador típico que opera en condiciones normales, elnúcleo magnéticoes una de las fuentes de ruido más importantes. Sin embargo, en transformadores más grandes con refrigeración forzada, los ventiladores y las bombas de aceite también pueden añadir bastante ruido.
Ruido del cuerpo del transformador
El sonido más reconocible del transformador es el zumbido o zumbido constante producido por elcentro.
Cuando la corriente alterna fluye a través de los devanados del transformador, crea un flujo magnético alterno dentro del núcleo. A medida que cambia el campo magnético, las láminas de acero al silicio del núcleo sufren cambios dimensionales extremadamente pequeños. Este efecto se llamamagnetoestricción.
El movimiento es pequeño, pero ocurre repetidamente y puede hacer que el núcleo vibre. Esas vibraciones viajan a través de las abrazaderas del núcleo, los componentes estructurales, el tanque y otras partes del transformador. Finalmente, las superficies vibrantes irradian sonido al aire circundante.
DevanadosTambién puede contribuir al ruido del transformador. Las fuerzas electromagnéticas actúan sobre los devanados durante el funcionamiento y pueden provocar vibraciones mecánicas. Si un componente estructural está suelto o mal soportado, puede vibrar aún más y amplificar el sonido original.
En otras palabras, es posible que el ruido que escuche fuera del transformador no provenga de un solo componente. Se pueden combinar varias pequeñas fuentes de vibración y hacer que el sonido general sea mucho más perceptible.
Ruido de los dispositivos de refrigeración
Equipos de refrigeraciónes otra fuente importante de ruido, particularmente en transformadores grandes-inmersos en aceite.
Dependiendo del diseño del transformador, la refrigeración puede implicar ventiladores, radiadores, bombas de aceite o una combinación de estos componentes. Los ventiladores de refrigeración generan ruido aerodinámico a medida que las aspas giran y mueven el aire. Los motores y rodamientos pueden introducir vibraciones mecánicas adicionales.
Las bombas de aceite crean su propio ruido mecánico e hidráulico mientras hacen circular aceite aislante a través del sistema de enfriamiento.
Para un transformador enfriado naturalmente, estas fuentes suelen ser limitadas. Sin embargo, para un transformador que utiliza refrigeración-por aire o-aceite forzado, el sistema de refrigeración puede convertirse en una parte importante del nivel total de ruido.
Ruta de propagación del ruido del transformador
El ruido del transformador no viaja simplemente desde la fuente directamente al aire circundante. Hay varios caminos posibles.
La vibración mecánica puede pasar del núcleo y los devanados a las abrazaderas, el tanque, los radiadores, los cimientos y las estructuras conectadas. Una vez que estos componentes comienzan a vibrar, pueden actuar como superficies-radiantes de sonido.
También hay ruido en el aire proveniente de ventiladores de refrigeración, bombas y otros equipos externos. Después de ingresar al espacio circundante, el sonido puede reflejarse en paredes, pisos, techos, edificios y otras superficies duras.
Por eso, el control del ruido a veces puede resultar un poco complicado. Un transformador puede tener un nivel de ruido aceptable cuando se prueba en condiciones controladas, pero suena considerablemente más fuerte después de instalarlo en un edificio o subestación en particular.
Una forma práctica de ver el problema es:
Fuente de ruido → transmisión estructural → radiación sonora → entorno circundante
Cada etapa importa.
Medición del ruido del transformador
Antes de intentar reducir el ruido del transformador, los ingenieros necesitan mediciones confiables. Diferentes parámetros acústicos describen diferentes aspectos del sonido, por lo que es importante elegir el método de medición correcto.
Nivel de presión sonora
Nivel de presión sonora (SPL)Describe la variación en la presión del aire causada por el sonido en un punto de medición específico. Normalmente se expresa en decibeles o dB.
Lo importante que hay que recordar es que la presión sonora depende del lugar donde se realiza la medición. Aleje el micrófono del transformador y el valor medido normalmente cambiará. Las paredes, los reflejos, el ruido de fondo y el entorno también pueden afectar el resultado.
Nivel de intensidad del sonido
La intensidad del sonido se refiere a la cantidad de energía acústica que pasa a través de una unidad de área.
Las mediciones de la intensidad del sonido pueden resultar útiles cuando los ingenieros necesitan localizar fuentes de ruido individuales. Por ejemplo, pueden ayudar a determinar si la mayor parte del ruido proviene del tanque del transformador, los ventiladores de refrigeración u otro componente.
Esto hace que la intensidad del sonido sea particularmente útil al solucionar problemas de un transformador con un ruido inesperadamente alto.
Nivel de potencia sonora
Nivel de potencia sonorarepresenta la energía acústica total emitida por un transformador.
A diferencia del nivel de presión sonora, la potencia sonora depende menos de la distancia entre el transformador y el equipo de medición. Esto lo hace útil al comparar diferentes transformadores o establecer especificaciones de ruido de equipos.
Para los fabricantes y compradores, la potencia sonora puede proporcionar una forma más consistente de describir la salida acústica real de un transformador.
Nivel de sonoridad y curvas de sonoridad igual
No todos los sonidos son percibidos por igual por el oído humano.
Un sonido de baja-frecuencia y un sonido de alta-frecuencia pueden tener el mismo nivel de presión sonora física, pero es posible que no suenen igual de fuertes para una persona que se encuentre cerca. Aquí es dondecurvas de sonoridad igualllegar a ser útil.
Describen cómo responde la audición humana a diferentes frecuencias. Esto es importante para el ruido del transformador porque el zumbido del transformador a menudo contiene componentes de baja-frecuencia relativamente fuertes.
Entonces, medir el sonido es una cosa. Comprender cómo la gente percibe realmente ese sonido es otra.
Ruido del transformador medido mediante un método-ponderado
ElUn-método ponderado, expresado como dB(A), ajusta las mediciones de sonido según la respuesta de frecuencia del oído humano.
Esta es la razón por la que los límites de ruido para equipos eléctricos y las evaluaciones de ruido ambiental suelen utilizar dB(A). Un transformador puede tener un componente de baja-frecuencia relativamente fuerte, pero el resultado ponderado A-da mayor consideración a las frecuencias a las que los humanos son más sensibles.
Por lo tanto, al evaluar el ruido del transformador en una instalación real, es útil comprender tanto las características acústicas brutas como el nivel de ruido ponderado A-.
Factores que afectan el ruido del transformador
No existe una única razón por la que un transformador sea más silencioso que otro. El material del núcleo, la densidad del flujo magnético, la estructura del núcleo, la calidad de fabricación, la construcción mecánica, las condiciones de funcionamiento y la resonancia pueden marcar la diferencia.
Influencia de la magnetoestricción de láminas de acero al silicio en el ruido del transformador
Magnetoestricciónes una de las principales causas del ruido del núcleo del transformador.
A medida que el flujo magnético cambia dentro del núcleo, las láminas de acero al silicio sufren pequeños cambios dimensionales. Estos cambios ocurren continuamente durante el funcionamiento de CA y producen vibraciones mecánicas.
La cantidad de magnetoestricción depende de las propiedades del acero eléctrico, la dirección del material, la densidad del flujo magnético y las condiciones de funcionamiento.
El uso de acero eléctrico de alta-calidad con características magnéticas adecuadas puede ayudar a reducir la vibración del núcleo. El diseño del transformador también debe mantener la densidad del flujo magnético dentro del rango operativo previsto. Si el núcleo se presiona demasiado magnéticamente, el ruido puede aumentar junto con otros efectos no deseados.
Influencia de la estructura del núcleo en el ruido del transformador
La construcción del núcleo tiene una influencia directa sobre el ruido del transformador.
La geometría del núcleo, el diseño de las juntas, las disposiciones de sujeción y la forma en que se distribuyen las fuerzas magnéticas afectan la vibración. Un núcleo correctamente diseñado ayuda a mantener bajo control el movimiento mecánico.
Los diseños de transformadores modernos a menudo utilizanpaso-núcleo de vueltajuntas y arreglos estructurales mejorados. Estos enfoques pueden ayudar a reducir tanto las pérdidas del núcleo como las vibraciones.
No se trata sólo del material en sí. La forma en que se diseña y ensambla el material es igualmente importante.
El impacto del proceso de ensamblaje del núcleo en el ruido del transformador
La calidad de fabricación puede marcar una diferencia sorprendentemente grande en el ruido del transformador.
Un mal apilado de laminaciones, una alineación incorrecta de las juntas, una tensión mecánica excesiva o una sujeción insuficiente pueden hacer que el núcleo vibre más de lo esperado.
Por tanto, el proceso de montaje necesita un control cuidadoso. Las laminaciones centrales deben manipularse adecuadamente, las juntas deben alinearse con precisión y la presión de sujeción debe establecerse correctamente.
Una sujeción muy pequeña puede permitir movimientos no deseados. Demasiada sujeción tampoco es necesariamente mejor, porque una tensión mecánica excesiva también puede afectar las características de vibración del núcleo.
El impacto de la resonancia en el ruido del transformador
La resonancia puede empeorar mucho una vibración que de otro modo sería manejable.
Cada componente estructural tiene frecuencias naturales. Si la frecuencia de excitación generada por el transformador se acerca a una de estas frecuencias naturales, la vibración puede aumentar considerablemente.
Los tanques de transformadores, radiadores, abrazaderas, cimientos y otras partes estructurales pueden tener diferentes características resonantes. Una vez que se produce la resonancia, incluso una fuerza de excitación relativamente pequeña puede crear una respuesta de vibración mucho mayor.
Un buen diseño estructural, una amortiguación adecuada y un aislamiento de vibraciones pueden ayudar a mantener la resonancia bajo control.
Medidas para reducir el ruido del transformador
La reducción del ruido del transformador suele funcionar mejor cuando se utilizan varios métodos juntos. Los ingenieros pueden comenzar con la fuente de ruido, luego controlar la vibración estructural y finalmente ocuparse de la transmisión del sonido a través del entorno circundante.
Reducir el ruido corporal
El primer enfoque es reducir la vibración del propio transformador.
Reducir el ruido central
El ruido del núcleo se puede reducir mediante acero eléctrico adecuado, diseño optimizado del núcleo, ensamblaje preciso y sujeción mecánica adecuada.
También es importante mantener el transformador dentro de su densidad de flujo magnético especificada. La fabricación de alta-calidad ayuda a evitar laminaciones sueltas, uniones deficientes y otras condiciones que pueden aumentar la vibración.
Para los fabricantes de transformadores, esto significa que el control del ruido comienza mucho antes de que el transformador llegue al lugar de instalación.
Reducción del ruido de tanques y componentes estructurales
El tanque del transformador puede convertirse en una superficie de radiación sonora-sorprendentemente efectiva debido a su área relativamente grande.
El refuerzo del tanque, las estructuras de paneles optimizadas, las conexiones mecánicas mejoradas y los materiales de amortiguación de vibraciones-pueden reducir la cantidad de sonido irradiado por el tanque.
El aislamiento de vibraciones entre el transformador y su base también puede ayudar. Las conexiones flexibles pueden ser útiles cuando, de otro modo, la vibración mecánica podría propagarse a estructuras cercanas.
Reducción del ruido del dispositivo de refrigeración
No se deben pasar por alto los sistemas de refrigeración, especialmente en transformadores de potencia grandes.
Reducir el ruido del ventilador de refrigeración
Los ventiladores de refrigeración de bajo-ruido, los diseños de aspas optimizados, las velocidades de ventilador adecuadas y el montaje con aislamiento de vibración-pueden ayudar a reducir el ruido del ventilador.
El mantenimiento también importa. Una aspa de ventilador dañada o desequilibrada, un cojinete desgastado o un motor mal alineado pueden generar mucha más vibración que un ventilador con el mantenimiento adecuado.
Reducción del ruido de disipación de calor de auto-refrigeración
Los transformadores enfriados naturalmente generalmente tienen menos fuentes de ruido mecánico porque no dependen de ventiladores de enfriamiento ni bombas de aceite.
Sin embargo, el diseño del radiador y la rigidez estructural siguen siendo importantes. Los radiadores diseñados correctamente pueden ayudar a limitar las vibraciones y la radiación sonora innecesaria, manteniendo al mismo tiempo una disipación de calor eficaz.
Reducir el ruido de la bomba de aceite
Para los sistemas de enfriamiento de aceite-forzado, seleccionar bombas de aceite de bajo-ruido es una parte importante del control de ruido del transformador.
Se deben considerar el motor de la bomba, los cojinetes, la ruta del flujo de aceite y la alineación de la instalación. El mantenimiento regular también puede prevenir vibraciones anormales causadas por el desgaste de los componentes o malas condiciones de funcionamiento.
Tomar medidas de aislamiento acústico a lo largo del camino de propagación
A veces, el propio transformador ya es razonablemente silencioso, pero el entorno de instalación hace que el ruido sea más perceptible.
En estos casos, se puede añadir aislamiento acústico a lo largo del camino de propagación. Las barreras acústicas, las paredes insonorizadas, los recintos de los transformadores y las salas de transformadores especialmente diseñadas pueden interrumpir la transmisión directa del sonido.
Hay un problema importante: el diseño acústico debe permitir suficiente ventilación y disipación del calor. Un transformador completamente cerrado puede ser más silencioso, pero si su rendimiento de refrigeración se ve afectado, se crea un problema mucho mayor.
Tomar medidas de atenuación del ruido a lo largo de la ruta de propagación
La atenuación del ruido puede incluir aislamiento de vibraciones, absorción acústica, estructuras de amortiguación y otras medidas diseñadas para reducir el sonido antes de que llegue a áreas sensibles.
Las almohadillas anti-vibración pueden limitar la transmisión de vibraciones a través de los cimientos. Las conexiones flexibles pueden reducir la transferencia de vibraciones mecánicas a las estructuras conectadas. Los materiales-que absorben el sonido pueden reducir el ruido aéreo reflejado dentro de las salas de transformadores.
Para las subestaciones ubicadas cerca de edificios residenciales, oficinas, hospitales, escuelas u otras áreas sensibles al ruido-, lo ideal sería considerar estas medidas durante la etapa de diseño.
Intentar resolver un problema de ruido después de que el transformador ya se ha instalado suele ser más complicado-y, a menudo, más costoso.
Conclusión
Ruido del transformadorproviene de algo más que el familiar zumbido del núcleo magnético. La magnetoestricción, la vibración del devanado, los ventiladores de refrigeración, las bombas de aceite, los componentes estructurales y la resonancia pueden contribuir al nivel de ruido final. El entorno circundante y la forma en que las vibraciones se propagan a través de la instalación pueden complicar aún más la situación.
Para fabricantes de transformadores comoTransformador Yawei, el control eficaz del ruido comienza con lo básico: acero eléctrico adecuado, diseño de núcleo optimizado, ensamblaje preciso, construcción mecánica confiable y equipo de refrigeración bien-diseñado.
A partir de ahí, los métodos de instalación como el aislamiento de vibraciones, el aislamiento acústico, las barreras acústicas y la atenuación del ruido pueden proporcionar protección adicional.
El objetivo no es simplemente hacer que un transformador sea más silencioso sobre el papel. Un transformador realmente bajo-ruido debería funcionar bien en el mundo real, donde el equipo comparte espacio con personas, edificios y otros sistemas eléctricos. Es por eso que el ruido del transformador debe considerarse desde el diseño y la fabricación hasta la instalación y operación.
P: ¿Qué tan pronto se puede entregar el transformador?
R: Depende de la cantidad y capacidad del transformador, normalmente dentro de un mes desde la fecha del dibujo confirmada por el comprador.
P: ¿Cuánto tiempo puede ofrecer la garantía de calidad?
R: 24 meses desde la fecha en que operó el transformador.
P: ¿Qué método de pago aceptan?
R: Se prefiere T/T (transferencia bancaria), se aceptan L/C.
