ZESZYTY NAUKOWE P O L I T E C H N I K I ŚLĄSKIEJ
N r 38 E L E K T R Y K A 11 ~ 1961
B O H D A N N A R O L S K I
Katedra Maszyn E l e k t r y c z n y c h i T r a n s f o r m a t o r ó w P.Ł.
P O M I A R Y S Z U M U T R A N S F O R M A T O R Ó W
S t r e s z c z e n i e : M e t o d a i wa r u n k i pomiarów. Wyniki p omiarów 3 t r a n s f o r m a t o r ó w o m o c a c h i napięciach s p o t y k a n y c h w podstacjach, z l o k a l i z o w a n y c h w m i e j skich b u d y n k a c h m i e s z k a l n y c h . Szum w transformatorze o rdz e n i u z b l a c h y zimnow a l c o w a n e j .
W s t ę p
P r o w a d z e n i e b a d a ń nad s z u m e m transfo r m a t o r ó w ma na celu u s u n i ę c i e lub z m n i e j s z e n i e h ałasów w y t w a r z a n y c h p r z e z t r a n s f o r m a t o r y w m i e s z k a n i a c h i m i e j s c a c h pracy z n a j d u j ą c y c h się w p o b l i ż u p o d s t a c j i transformatorowych.
W w y n i k u t y c h b a d a ń o p r a c o w a n o dwa zasadnicze zagadnie
nia: '
1) m e t o d y p r z y b l i ż o n e g o o b l i c z a n i a p oziomu szumu p r o j e k t o w a n y c h t r a n s f o r m a t o r ó w i wytyczne do konstruowania j e d n o s t e k t r a n s f o r m a t o r o w y c h p o s i a d a j ą c y c h niski poziom szumu,
2) m e t o d y p o m i a r u s zumu t r ansformatorów.
Śró d ł e m fal d ź w i ę k o w y c h w y t w a r z a n y c h przez transfor
mator jest przede w s z y s t k i m rdzeń, którego drgania w ią
żą się z o k r e s o w y m i z m i a n a m i indukcji w k o l u m n a c h i ja
rzmach. Ich p r z y c z y n ą są prze d e w s z y s t k i m wyd ł u ż e n i a m a g n e t o s t r y k c y j n e p o s z c z e g ó l n y c h części obwodu m a g n e t y c z n e g o t r a n s f o r m a t o r a a p o n a d t o błędy konstrukcyjne i t e c h n o l o g i c z n e . P o d s t a w o w a c z ę s t o t l i w o ś ć drgań rdzenia jest równa podwójnej c z ę s t o t l i w o ś c i napięcia, na które z a ł ą c z o n y jest transfor m a t o r , ampli t u d a drgań zależy
18
g ł ó w n i e od w y m i a r ó w i m a t e r i a ł u rdzenia oraz od m a k s y malnej, występującej indukcji.
T e m a t e m n i n i e j s z e g o r e f e r a t u (pracy) jest omówienie m e t o d y i wy n i k ó w pomiarów szumu t r a n s f o r m a t o r ó w rozdzi c z y c h małej mocy (do 500 kVA) p r o d u k c j i k r a j o w e j , n l
k t ó r y c h p a ń s t w a c h zostały w p r o w adzone przepisy ^ o r m U J ^ p o z i o m u szumu t r a n s f o r m a t o r ó w (głośność szumu;
czenie tych p rzep i s ó w p rzez w y t wórcę wiąże się z san c j a m i prawnymi. Nie i s t nieją polskie przepisy do y c z ą c e d o p u s z c z a l n y c h w a r t o ś c i p o z i o m u szumu t r a nsforma oro«, ale istotną jest r z e c z ą u stalenie czy t r a n s f o r m a t o r y p r o d u k o w a n e w kraju o d p o w i a d a j ą w a r u n k o m s t a w i a n y m p r z e z istniejące zagraniczne normy.
B adania szumu t r a n s f o r m a t o r ó w są z a g a d n i e n i e m s t o s u n kowo nowym, o p r a c o w y w a n y m jeszcze w chwili obecnej, a z atem zalecane pomiary nie n a l e ż y uważać za d e f i n i t y w n ie ustalone.
Z d a n i e m autora n a l e ż a ł o b y w p r o w a d z i ć do i s t n i e j ą c y c h przep i s ó w u z u p e ł n i e n i a , d o t y c z ą c e prz e d e w s z y s t k i m p o m i a r ó w i n t e n s y w n o ś c i szumu i w s k a ź n i k a z a w a r t o ś c i h a r m o nicznych.
1. M e t o d a i w a r u n k i p o m i a r ó w
Intens y w n o ś ć i g ł o ś n o ś ć szumu t r a n s f o r m a t o r ó w w y z n a c zono stosując o b i e k t y w n ą m e t o d ę pomiarową, p r z y c z y m o p a r t o się głównie na p r z e p i s a c h o p r a c o w a n y c h p r z e z S e k cję T r a n s f o r m a t o r o w ą NEŁIA. Zgodnie z tymi p r z e p i s a m i , przy p o m i a r a c h szumu p o w i n n y być z a c h o w a n e n a s t ę p u j ą c e warunki:
1) P o m i a r y wy k o n u j e się w p r z estrzeni, w której w y stępuje głośn o ś ć szumu o t o c z e n i a p r z y n a j m n i e j 10 db m n i e j s z a od su m a r y c z n e g o szumu o t o c z e n i a i b a d a n e g o t ransformatora. R ó ż n i c a m i ę d z y tymi g ł o ś n o ś c i a m i nie p o w i n n a być mn i e j s z a od 7 db.
2) T r a n s f o r m a t o r p o w i n i e n być u m i e s z c z o n y w wolne i przestrzeni, albo w p o m i e s z c z e n i u , w k t ó r y m ściany od
b i j a jące- fale d źwiękowe z n a j d u j ą się nie bliżej n iż 3 od t r a n s f o r m a t o r a (10 stóp).
3) P o m i a r y w y k o n u j e się przy z a s i l a n i u t r a n s formator w stanie ja ł o w y m n a p i ę c i e m z n a m i o n o w y m i c z ę s t o t l i w o ś c i 3 znamionową.
Pomiary szumu t r a n s f o r m a t o r ó w 19
4) P o m i a r y p owinny być w y k o n y w a n e m i e r n i k i e m odpowia
d a j ą c y m w y m a g a n i o m p r z e p i s ó w A S A Z 24.3* Należy posługi
w ać się k r z y w ą A (40 db) miernika.
5) M i k r o f o n n a l e ż y u m i e s z c z a ć w odległości 30 cm (1 stopa) od "głów n e j " p o w i e r z c h n i transformatora. Jako
"główną" p o w i e r z c h n i ę t r a n s f o r m a t o r a wysy ł a j ą c ą fale dźwiękowe uważa się p o w i e r z c h n i ę opi s a n ą na radiatorach, rurach chłodzących, kadzi falistej.
6) Pom i a r y powinne być w y k o n y w a n e z róż n y c h stron transformatora: , m i e j s c a u s t a w i e n i a mikr.ofonu nie mogą być w większej o d l e g ł o ś c i od siebie niż 90 cm (3 stopy).
Liczba p o m i a r ó w - p r z y n a j m n i e j 8.
7) Dla t r a n s f o r m a t o r ó w , p o s i a d a j ą c y c h kadź o wysoko
ści m niejszej od 2 4 0 - cm m i k r o f o n u mieszcza się w połowie w y s o k o ś c i kadzi. Dla jednostek, k tórych kadź jest równa
lub w y ż s z a od 240 cm m i k r o f o n p o w i n i e n być ustawiony w dwóch p ł a s z c z y z n a c h poziomych: na w y s o k o ś c i 1/3 i 2/3 kadzi.
8) P o z i o m szumu t r a n s f o r m a t o r a jest zdefiniowany jako ś r e d n i a a r y t m e t y c z n a w s z y s t k i c h w a r t o ś c i poziomu szumu transformatora, w y z n a c z o n y c h po d c z a s pomiarów (w różnych m i e j s a c h n a o k o ł o transf o r m a t o r a ) .
W a r u n k i p o m iarów szumu t r a n s f o r m a t o r ó w małej mocy, b a d a n y c h w W y t w ó r n i T r a n s f o r m a t o r ó w tl - 3 w Łodzi, zo
s t a n ą omówione w podob n e j k o l e j n o ś c i w jakiej je opisa
n o w g przep i s ó w NEMA.
1. T r a n s f o r m a t o r y b a d a n o na stacji prób Wytwórni M - 3 w Łodzi w d n i a c h w o l n y c h od pracy. Różnica między s u m a r y c z n ą g ł o ś n o ś c i ą s z umu t r a n s f o r m a t o r a i hałasu oto
czenia oraz g ł o ś n o ś c i ą h a ł a s u otocz e n i a (pomiary wg krzy
wej A m iernika) w y n o s i ł a w najniekorzystniejszym przypad
ku 2 db.
Głośność h a ł a s u o t o c z e n i a p o m i e r z o n a w g krzywej A mierni
ka na stacji prób w a h a ł a się w g r a n i c a c h od 34 do 40 db.
Po n i e w a ż n i e m o ż l i w e było u z y s k a n i e w a r u n k ó w stawianych przez przepisy, w a r t o ś c i p o z i o m u szumu transformatorów o t r z y m a n e z p o m i a r ó w zostały s k o r y gowane przez wpr o w a dzenie po p r a w k i u w z g l ę d n i a j ą c e j hałas otoczenia. Krzywa p o p r a w e k jest pod a n a na rys.1.
2 0 B o h d a n Marolski
W czasie normalnej pracy w fabryce nie m o ż n a było w y k o n y wać pomiarów, gdyż poz i o m hałasu otoczenia był w i ę k szy o kilkanaście decybeli od poziomu szumu b a d a n y c h tra n s f ormatorów.
{tr
'i ot ~ ' ot
Rys.1. Korekta poziomu szumu transformatora p rzez w p r o w a d z e n i e poprawki, uwzględniającej hałas o t o c z e n i a
2. Badane transformatory były ustawione w n a j w i ę k szej możliwej odległości od w s z y s t k i c h ścian stacji prób O d l e g ł o ś ć ta wynosiła około 3 m.
3. Transformatory były zasilane w stanie j a ł o w y m nie tylko przy napięciu znamionowym, ale r ó w n i e ż przy n a p i ę ciu r ó w n y m ok. 1,05 U •
4« Do pomiaru intensywności i g ł o ś n o ś c i szumu u ż y t o zestawu przyrządów firmy Briiel i Kjaer, z ł o ż o n e g o z a n a l i z a t o r a częstotliwości typu 2105 i m i k r o f o n u k o n densa t o r o w e g o typu 4111. M i k r o f o n p o ł ą c z o n y był z a n a l i z a t o r e m kablem OA 0041 o dł u g o ś c i 10 m.
W g danych firmy Bruel i K j aer a n a l i z a t o r typu 2105 w r a z z m i k r o f o n e m typu 4111, u ż yty jako m i e r n i k p o z i o m u sz u mu, odpowiada warun k o m s t a w i a n y m p r zez p r z e p i s y ASA Z 24.3 i również odpowiada p r z e p i s o m n i e m i e c k i m D J N 5045 Organi c z e n i e się przy p o m i a r a c h szumu t r a n s f o r m a t o r a je
d ynie do użycia krzywej A m i e r n i k a (zgodnie z w a r u n k a m i NEMA) pozwala na w y z n a c z e n i e w sposób obiektywny, umow- ny, głośności szumu w g r a n i c a c h od 30 - CO fonów.
Po m i a r y szumu t r a n s f o r m a t o r ó w 21
Nie daje to jedn a k p ełnego p o g l ą d u na w y t w a r z a n i e przez t r a n s f o r m a t o r d ź w ięków r o z c h o d z ą c y c h się w powietrzu.
S z c z e g ó l n i e j przyd a t n a jest w w i e l u r o z w a ż a n i a c h znajo
m o ś ć i n t e n s y w n o ś c i s z umu t r a n s f o r m a t o r a i dlatego ba r dzo celowe jest ko r z y s t a n i e z krzywej C miernika. Przy p omiarach p o s ł u g i w a n o się nie tylko krzywą A miernika
( odpowia d a j ą c ą krzywej DJN 30 - 60 fonów), ale również krzywą 3 ( o d p o w i a d a j ą c ą krzywej DJN 60 - 120 fonów) oraz c h r a k t e r y s t y k ą C ( o z n a c z o n ą c z a s e m na m i e r n i k a c h przez Lin) •
W a r t o ś c i i n t e n s y w n o ś c i s zumu są wy r a ż a n e w decybelach, g ł o ś n o ś c i w fonach. G ł o ś n o ś ć d ź w i ę k u p o m i e r z o n a o biek
t y w n y m m i e r n i k i e m może się r ó ż n i ć od w a r t o ś c i głośności w y z n a c z o n e j w sposób s u b i e k t y w n y (np. przy użyciu krzy
w y c h P l e t c h e r - Munsona) i d l a t e g o wydaje się rzeczą u z a s a d n i o n ą p o d a w a n i e g ł o ś n o ś c i w db. w p r z y p a d k u pomia
r ów szumu a n a l i z a t o r e m typu 2105. Zgodnie z nowszymi z alecaniami, w p racy n i n i e j s z e j zarówno w a r t o ś c i inten
s y w ności d ź w i ę k ó w jak r ó w n i e ż i g ł o ś n o ś c i (przy użyciu c h a r a k t e r y s t y k c z ę s t o t l i w o ś c i A i B miernika) wyrażane są w decybelach.
P r z y p o m i a r a c h szumu nie u w z g l ę d n i a n o poprawki na czu
łość mikrofonu. W a r t o ś ć tej p o p r a w k i zależy od często
t l i w o ś c i m i e r z o n e g o d ź w i ę k u i w zakresie częstotliwości od 50 Hz do o k . 4 kHz w n a j b a r d z i e j n i e k o r z y s t n y c h przy
p a d k a c h w y n o s i d z i e s i ą t e części 1 db. (poprawka a < 0 , 5 db.). P o n i e w a ż wg d a n y c h f i r m o w y c h d o k ł a d n o ś ć samego p r z y r z ą d u w y n o s i _+ 1 db, nie n a l e ż y się liczyć z w i ę k s z y m b ł ę d e m przy pomiarach, w y n i k a j ą c y m z uchy b u m i e r n i ka niż i 1,5 db.
6. P o n i e w a ż b a d a n o t r a n s f o r m a t o r y małej mocy, o s t o su n k o w o n i e w i e l k i c h g a b a r y t o w y c h wymiarach, wykonywano 4 p o m i a r y z c z t e r e c h s t r o n tr a n s f o r m a t o r a . Dla jednostek o mocy 500 kVA w y k o n a n o 6 pomiarów, po 2 z każdej strony t r a n s f o r m a t o r a i m a k s y m a l n a r ó ż n i c a m i ę d z y wa r t o ś c i a m i p o z i o m u s z umu z m i e r z o n y m i z jednej strony tr a n s f o r m a t o ra w y n i o s ł a 3 db, 'przy c z y m w a r t o ś ć średnia z ośmiu po
m i a r ó w i z 4 p o m i a r ó w nie u l e g ł a zmianie. Ograniczono się w i ę c do p o d a w a n i a w y n i k ó w z 4 pomiarów.
7. P o n i e w a ż w y s o k o ś c i k a d z i w s z y s t k i c h b a d a n y c h trans
f o r m a t o r ó w była m n i e j s z a od 24 0 c m m i k r o f o n był u s t a w i o n y w p ł a s z c z y ź n i e poziomej na p o ł o w i e w y s o k o ś c i kadzi.
22 B o h d a n Na r o l s k i
8. Inten s y w n o ś c i i głośn o ś c i szumu t r a n s f o r m a t o r a pr z y j ę t o jako równe w a r t o ś c i o m średnim p o m i e r z o n y w r ó ż n y c h m i e j s c a c h naokoło transformatora.
2. P r z e d m i o t b a d a ń
Zbadano 9 tr a n s f o r m a t o r ó w p o s i a d a j ą c y c h moce i napię cia spotykane w p o d s t a c j a c h transformatorowych, z o a i z o w a n y c h w m i e j s k i c h b u d y n k a c h mieszkalnych. S tarano się p o d d a ć b a d a n i o m możliwie różne typy t r ansformatorów, o r ó ż n y c h mocach. Dobór t r a n s f o r m a t o r ó w u z a l e ż n i o n y by j e d n a k od r o d z a j u w y p r o d u k o w a n y c h j e d n o s t e k p r z e z *iytwor nię M - 3 w Łodzi w m i e s i ą c u s i e r p n i u i wrześniu. 19o0r.
W a ż n i e j s z e dane znamionowe b a d a n y c h t r a n s f o r m a t o r ó w zo
stały zestawione w tabe l i nr 1.
T a b e l a nr 1
Lp.
Moc
♦
N a p ięcie C zęsto- •
tliwość Układ Nr
kVA H z p o ł ą
c z e ń
f a b r . t r a n s f .
U w a g i
1. 75 6 0 0 0 + 5 % / 5 2 5 50 Yyo 3 2 176 k a d ź r u r o w a 2. 75 6 0 0 0 + 5 % / 4 0 0 50 Yz5 2 9 9 8 5 11 f a l i s t a
3. 75 6 0 0 0 + 5 % / 4 0 0 50 Yz5 2 9 9 8 6 ?* •»
4. 200 6000+.5%/23l -133
50 Yyo 3 2 0 2 4 " r u r o w a
'5. 200 lOOOO+_5%/400 50 Yz5 3 2477 k a d ź r u r o w a r d z e ń z b l a ch y z i m n o w a l c
6.
200 600 0 + 5 % / 4 0 0 50 Yz5 32307 kadź r u r o w a 7. 250 6000+_5%/231-133
50 3 2590 " o
8. 500 6 0 0 0 + 3%/400 - 231
50 Dy 5 32219 " i.
9. 500 6 0 0 0/3000/40 0 50 Dy5 32544 » it
P o m i a r y szumu t r a n s f o r m a t o r ó w 23
3. W y n i k i p o m i a r ó w
W a r t o ś c i intensywności i g ł o ś n o ś c i szumu t r a n s f o r m a torów i h a ł a s u otoczenia z ostały podane na r y s . 2.
P o n i e w a ż ucho ludzkie nie r o z r ó ż n i a zwykle p r z y r o s t ó w i n t e n s y w n o ś c i i g łośności m n i e j s z y c h od 1 db. i biorąc pod uwagę uchyb m i e rnika p o z i o m u szumów, nie podano w p racy wyników pomiarów z d o k ł a d n o ś c i ą do d z i e s i ę t n y c h części decybela.
4.1. Zależność i n t e n s y w n o ś c i i g ł o ś n o ś c i szumu t r a n s f o r matora od .jego m o c y znamionowej
W l i t e r aturze (patrz poz. piśra. 4 , 5 » 9,15,18,19) spo
tykane są w zory na o b l i c z e n i e p r z y b l i ż o n y c h wa r t o ś c i i n t e n s y w n o ś c i i g ł o ś n o ś c i s z u m u transformatora. Można w y r a z i ć in t e n s y w n o ś ć szumu w f u n k c j i w y m i a r ó w t r a n s f o r matora, c z ę s t o t l i w o ś c i napięcia, indukcji i w ł a s n o ś c i m a g n e t o s t r y k c y j n y c h b l a c h rdzenia. W z o r y takie m o g ą być przy d a t n e dla b i ura k o n s t r u k c y j n e g o .
W pracy n i n i e j s z e j b y ł o i s t o t n ą rzec z ą usta l e n i e za
l e ż n o ś c i mię d z y g ł o ś n o ś c i ą szumu t r a n s f o r m a t o r a i jego m o c ą z n a m i o n o w ą P n> U m o ż l i w i a to b o w i e m poró w n a n i e w a r tości g ł o ś n o ś c i szumu t r a n s f o r m a t o r ó w p r o d u k c j i krajowej z dan y m i z a c z e r p n i ę t y m i z l i t eratury obcej oraz stanowi po d s t a w ę do o r i e n t a c y j n e g o o b l i c z e n i a szumu w p o d s t a c j a c h tr a n s f o r m a t o r o w y c h . W g d a n y c h a m e r y k a ń s k i c h (NEMA) gł o ś ność szumu t r a n s f o r m a t o r a może być o b l i c z o n a w sposób p r z y b l i ż o n y ze w z o r u
g d zie P jest m o c ą z n a m i o n o w ą t r a n s f o r m a t o r a w y r a ż o n ą w kVA. n
W l i t e r a t u r z e (poz. piśm. 4,18) p o d a w a n y jest ró w n i e ż inny, p o d o b n y wzór na g ł o ś n o ś ć
4• O m ó w i e n i e w y n i k ó w pomiarów
LA = 22 + 12 log P n (db)
CD
La = 15 + 13,5 lg P (db)
(
2)
24 B o g d a n N a r o l s k i
Po m i a r y szumu t r a n s f o r m a t o r ó w 25
W a r t o ś c i obliczone ze w z o r ó w (1) i (2) dla tej sa
mej mocy P n różnią się o około 4 db. w g r a n i c a c h mocy od 50 do 500 kVA.
W a r t o ś c i pośrednie między w a r t o ś c i a m i g ł o ś n o ś c i o b l i c z o n y m i ze wzorów
(
1)
i (2) m o żna o t r z y m a ć ze w z o r uLa = 17 + 13.5 lg P n (db) (3)
W tabeli nr 2 zes t a w i o n o w a r t o ś c i g ł o ś n o ś c i o b l i c z o n y c h ze wzorów (1) , (2) i (3) oraz podano wyniki pomiarów głoś n o ś c i tra n s f o r m a t o r ó w z b a d a n y c h w f a b r y c e M - 3*
O bliczenia wykon a n o dla t r a n s f o r m a t o r ó w o mocy od 50 do 500 kVA.
T a b e l a nr 2
Lp.
Moc 'zn.trsnsf. G ł o ś n o ś ć s z umu t r a nsf.w db
P o m i a r k r z y w a A
kVA wg
w z o r u (1)
wg w z o r u (2)
w g w z o r u (3)
1. 50 4 2 , 0 38,0 40,0
2. 75 44,5 40,3 42,3 42,43,42
3. 100 4 6 , 0 42,0 44,0
4. 125 47,1 43,3 45,3
5. 160 48,4 44,7 46,7
6. 200 49,6 46,0 48,0 47,50 , 3 9
7. 250 5 0 ,8 47,3 49,3 55
8. 315 52,0 48,7 50,7
9. 400 53,2 50,1 52,1
10. 500 54,4 51,4 53,4 57,49
Na r y s . 2 (str. ) p r z e d s t a w i o n e są krzywe = f ( P n ).
K r z y ż y k a m i o z n a c z o n o p o m i e r z o n e w a r t o ś c i głośności, k ó ł k a m i - p o m i e r z o n e w a r t o ś c i i n t e n s y w n o ś c i szumu t r a n s f o r m a t o r ó w . P o r ó w n u j ą c w y n i k i p o m i a r ó w z w a r t o ś c i a m i La
o t r z y m a n y m i ze (1), (2) i (3) m o ż n a przyjąć, że dla
26 B o h d a n Narolski
p r z e b a d a n y c h transformatorów produkcji fabry n a j l e p s z y pogląd o g ł o ś n o ś c i ich szumu daje wzor
Głośność transformatora o numerze p o r z ą d k o w y m (patrz tabela nr 1), najbardziej odbiega od krzywej L. = f ( P n ) obliczonej ze w z o r u (3)» T r a n s f o r m a t o r en p o s iadał jednak r d zeń z blachy zimnowalcowanej, o o - m i e n n y c h w ł a s n o ś c i a c h m a g n e t o s t r y k c y j n y c h niż r d z e n i e z blachy g o r ą c o w a l c o w a n e j . Jak już wspomniano, o p r o c z g ł o ś n o ś c i tran s f o r m a t o r a jest bardzo w a ż n a znajo- mość intensywności szumu» P r z e p i s y NE M A nie n o r m u j ą je
d n a k intensywności i p r a w d o p o d o b n i e dlatego w liter a t u - rze mniej uwagi poświęca się p o m i a r o m i n t e n s y w n o ś c i s z u m u transformatora»
Na podstawie w y k o n a n y c h p o m i a r ó w w y z n a c z o n o c h a r a k terystykę i n t e n s y w n o ś c i "i" t r a n s f o r m a t o r ó w w f u n k c j i ich znamionowej m o c y P n (krzywa 4 na r ys.2)»
C h a r a k t e r y s t y k a ta odpow i a d a zależności:
i = 30 + 13,5 lg P n ( d b o ) (4)
gdzie "i" jest i n t e n s y w n o ś c i ą szumu tra n s f o r m a t o r a , P^ - moc znamionowa t r a n s f o r m a t o r a w kVA.
Krzy w a 4 na r y s . 2 jest c h a r a k t e r y s t y k ą przybl i ż o n ą , w i ę k s z a liczba p o m i a r ó w dla w i e l u t r a n s f o r m a t o r ó w p o z w o liłaby na ściślejsze u s t a l e n i e w z o r u (4).
4.2. D o p u s z c z a l n e w a r t o ś c i g ł o ś n o ś c i szumu t r a n s f o r m a torów
Pr z e p i s y NE M A poda ją ^dopuszczalne w a r t o ś c i g ł o ś n o ś c i s z umu t r ansformatorów. Śre d n i a w a r t o ś c i g ł o ś n o ś c i , p o m i e r z o n y c h o b i e k t y w n y m m i e r n i k i e m p r z y u ż y c i u krzywej A p r z y r z ą d u nie p owinna p r z e k r a c z a ć w a r t o ś c i p o d a n y c h w t a b e l i nr 3.
T a b e l a nr 3 Moc transfor.
kVA
G ł o ś n o ś ć w db Transf. bez wen-
t >' lyturć.w. . ____
transf. z w e n t y l a t o r a ^
0 - 300 56 70
301 - 500 56 70
501 - 700 60 70
701 - 1000 62 70
Po m i a r y szumu t r a n s f o r m a t o r ó w 27
W a r t o ś c i g ł o ś n o ś c i podane w tabeli nr 3 dotyczą trans
f o r m a t o r ó w mo c y jedno lub trójfazowych, kt ó r y c h często
t l i w o ś ć z n a mionowa wynosi 50 lub 60 Hz, a napięcia zna
m i o n o w e nie są większe od 69 kV i z a s i l a n y c h w stanie j a ł o w y m n a p i ę c i e m z n a m i o n o w y m i c z ę s t o t l i w o ś c i ą znamio
nową. K r z y w a schodkowa na r y s . 3 (krzywa 5) p rzedstawia d o p u s z c z a l n e wartości g ł o ś n o ś c i wg p r z e p i s ó w NEMA.
Na podstawie pomiarów nale ż y stwierdzić, że głośność s z umu żadnego z 9 p r z e b a d a n y c h t r a n s f o r m a t o r ó w nie prze
kr o czyła wa r t o ś c i dop u s z c z a l n y c h , p o d a n y c h w p r z episach NEŁLA.
4.3. Zależność i n t e n s y w n o ś c i i g ł o ś n o ś c i szumu od n a pięcia
Po n ieważ n a p ięcie na z a c i s k a c h t r a n s f o r m a t o r a z a insta
lowanego w p o d s t a c j i może u l e g a ć zmi a n o m w ciągu doby, i n t e n s y w n o ś ć i g ł o ś n o ś ć szumu zmienia się. Przy wzroście n a p i ę c i a zwiększa się indukcja w y s t ę p u j ą c a w rdzeniu, w z r a s t a j ą w y d ł u ż e n i a m a g n e t o s t r y k c y j n e r dzenia i p o w i ę k sza się p o z i o m szumu. I n t e r e s u j ą c y jest przede wszys t k i m w z r o s t na p i ę c i a powyżej w a r t o ś c i znamionowej napięcia t r a n s f o r m a t o r a , gdyż w t e d y zwiększą się zakłócenia ak u s t yczne .
W celu s t w i e r d z e n i a jaki w p ł y w mają zmiany napięcia na p o z i o m szumu, w y k o n a n o po m i a r y dla dwóch napięć:
U i 1,05 U .
n * n •
Dla j e d n e g o p r z y p a d k u ( t r a n s f o r m a t o r o numerze p o r z ą d k o w y m 6) n a p i ę c i e zasi l a n i a po d c z a s prób było równe 3 r ó ż n y m wa r t o ściom:
0 , 9 5 U n i ok. 1,05 U n
P r z y r o s t y i n t e n s y w n o ś c i i g ł o ś n o ś c i szumu transfo r m a t o r ó w przy zmianie n a p i ę c i a są poda n e w tabeli Nr 4.
28 B o h d a n Narolski
T a b e l a nr 4
Nr porzo Przyrost napięcia
Przyrost inten So
Przyrost głośno
transf o w krzywej
%
%
Lin B A1 + 30 + 5,7 + 2 + 3 + 5
2 + 29 + 7,2 + 2 + 1 + 5
3 + 29 + 7,2 + 2 + 2 + 2
4 + 10,6 + 4,6 + 3 + 3 + 5
5 + 24 + 6,0 + 2 + 1 + 2
6 - 20 - 5,0 - 2 - 3 - 4
6 + 17 + 4,2 + 1 + 1 + 2
7 + 10,6 + 4,6 + 3 + 1 + 3
8 + 21 + 5,2 + 3 + 3 + 3
9
...
+ 22,5 + 5,6 + 4 + 3 + 4
Na podstawie p r z e p r o w a d z o n y c h p o m iarów m o ż n a s t w i e r dzić, że wzrost na p i ę c i a o 5# Un p o w oduje p r z y r o s t inten
sywności szumu t r a n s f o r m a t o r a o okobo 2 db, g ł o ś n o ś ć szu
m u La zwiększa się ś rednio o około 4 d b o
Z r o z w a ż a ń t e o r e t y c z n y c h (pozopiśm. 2 , 5 , 9 , 1 1 , 1 4 , 1 8 ) wynika, że p r z y r o s t o w i n a p i ę c i a o 5% Un o d p o w i a d a p r z y rost i n t e n s y w n o ś c i 1,5 d b o P o n i e w a ż nie n a l e ż y się s p o dziewać w i ę k s z e g o p r z y r o s t u n a p i ę c i a na z a c i s k a c h t r a n s f o r m a t o r ó w w p o d s t a c j a c h m i e j s k i c h ni ż 5# U n , p r z e cię t n y wzrost i n t e n s y w n o ś c i s zumu nie p o w i n i e n być w i ę k szy od 2 d b o
4 o 4 o W pływ zmian c z ę s t o t l i w o ś c i n a p i ę c i a na i n t e n s y w n o ś ć szumu tran s f o r m a t o r a
Z r o z w a ż a ń t e o r e t y c z n y c h i d a n y c h z a c z e r p n i ę t y c h z l i t e r a t u r y wynika, że w z r o s t o w i c z ę s t o t l i w o ś c i od 50 Hz do 60 Hz odpo w i a d a wzr o s t i n t e n s y w n o ś c i szumu o o koło 2 db»
Dla p r a k t y c z n i e w y s t ę p u j ą c y c h w sieci m i e j s k i e j zmian c z ę s t o t l i w o ś c i r z ę d u 1 Hz i n t e n s y w n o ś ć szumu t r a n s f o r m a tora nie ulega d o s t r z e g a l n e j zmianie.
P o m i a r y szumu tra n s f o r m a t o r ó w 29
4.5. W s k a ź n i k z a w a r t o ś c i h a r m o n i c z n y c h szumu t r a n s f o r m a tora
W s k a ź n i k z a w a r t o ś c i h a r m o n i c z n y c h Ha jest zd e f i n i o wany jako r ó ż n i c a i n t e n s y w n o ś c i szumu t r a n s f o r m a t o r a "i"
oraz g ł o ś n o ś c i szumu La ( p o m i e r z o n e g o przy u ż y c i u cha
r a k t e r y s t y k i c z ę s t o t l i w o ś c i A miernika)
Ha = i - La (db) (5)
Jeżeli z a ł o ż y ł o b y się, że fale dźwi ę k o w e w y s yłane przez t r a n s f o r m a t o r m a j ą c z ę s t o t l i w o ś ć 100 Hz i nie w y stępują wyżs z e h a r m o n i c z n e drgań transformatora, to wskaź
n i k z a w a r t o ś c i h a r m o n i c z n y c h Ha, w y z n a c z o n y na p o d s t a wie p o m i a r ó w m i e r n i k i e m o d p o w i a d a j ą c y m n o r m o m AS A Z 24»3, byłby r ó w n y 18 db. W szumie t r a n s f o r m a t o r a w y s t ę p u j ą je
dnak fale d ź w i ę k o w e o c z ę s t o t l i w o ś c i wyższej od 100 Hz i dl a t e g o w a r t o ś ć pow i n n a być zawsze m n i e j s z a od 18 db. W n i o s e k ten jest słuszny w założeniu, że t r a n s f o r m a t o r nie w y s y ł a fa l d ź w i ę k o w y c h o c z ę s t o t l i w o ś c i m n i e j szej ni ż 100 Hz.
Na p o d s t a w i e w y k o n a n y c h p o m i a r ó w oblic z o n o w a r t o ś c i Ha dla b a d a n y c h t r a n s f o r m a t o r ó w przy r ó ż n y c h napięciach.
W y n i k i o b l i c z e ń z e s t a w i o n o w tabeli nr 5»
T a b e l a nr 5
Kr poz. 1 2 3 4 5
Nap. V 525 555 396 425 396 425 231,4 242 396 420
H. db
A 12 9 17 14 16 16 12 10 17 17
Nr poz. 6 7 8 9
Nap. V 380 400 417 232 4 42,6 401 422 400 422,5
h a db 15 13 12 12 12 12 10 10 10
30 B o h d a n Narolski
Z p o d anych wartości w tabeli nr 5 wyni a ’ , n apię- d a n y c h transformatorów zasilanych podczas pro
cie znamionowym lub zbliżonym do znamionowego,
zawierają się w g r a n i c a c h od 10 db do 7 • , . v, mn i ejszy jest w s p ó ł c z y n n i k H,, tym większy jes
f a l d ź w i ę kowych o c z ę s t o t l i w o ś c i a c h wyższyc o
w szumie transformatora» . .
Ciekawe są zmiany w a r t o ś c i przy zmianie n a p i ę c i a zasilania transformatora» Przy wzroście n a p ięcie w wię szóści przypadków zmalała wa r t o ś ć w s p ó ł c z y n n i k a zawar o- ści harmonicznych, dla żadnego jednak t r a n s f o r m a t o r a war tośó Ha przy p o d w y ż s z o n y m n a p i ę c i u nie była w i ę k s z a od w a r t o ś c i przy n a p ięciu znamionowym. M o ż n a stąd w y snuć wniosek, że na ogół wzrost napię c i a p o w oduje ^pow
stawania silnie j s z y c h w y ż s z y c h h a r m o n i c z n y c h d r g a ń tras- formatora. W związku z tym zmienia się widmo c z ę s t o t l i w o ś c i dźwięków w y t w a r z a n y c h przez transformator»
Ponieważ ucho ludzkie bardziej reaguje na d ź w i ę k i o c z ę s t o t l i w o ś c i kilkuset Hz niż na d ź w i ę k i o c z ę s t o t l i w o ś c i 100 Hz, staje się zrozumiałe, d l a c z e g o p r z y r o s t y g ł o ś n o ś c i są p r z eważnie w i ę k s z e od p r z y r o s t ó w i n t e n s y w n o ś c i (obiektywny m i e r n i k g ł o ś n o ś c i o d z w i e r c i a d l a w pe w n y m s t o p n i u ucho1 ludzkie).
Na m a r g i n e s i e u w a g d o t y c z ą c y c h w s p ó ł c z y n n i k a z a w a r t o ści h a r m o n i c z n y c h w a r t o dodać, że zmiany w a r t o ś c i H^
dla danego t r a n s f o r m a t o r a (przy s t a ł y c h w a r u n k a c h zasi
lania transformatora) m o g ą być w s k a ź n i k i e m p e w n y c h zmian w budowie t r a n s f o r m a t o r a z a c h o d z ą c y c h p o d c z a s jego ek s p l o a t a c j i jak np. r o z l u ź n i e n i u się b l a c h r d z e n i a , o s i a d a n i u uzwojeń, o d k r ę c a n i u się śrub itp.
4o6o P r z y p a d e k t r a n s f o r m a t o r a o r d z e n i u w y k o n a n y m z b l a chy z i m n o walcowanej
W ś r ó d b a d a n y c h t r a n s f o r m a t o r ó w j eden z n i c h (nr 5) po s i a d a ł r d z e ń w y k o n a n y z b l a c h y z i m n o w a l c o w a n e j . K o n strukcja tego t r a n s f o r m a t o r a o mocy 200 kVA była p o d o bna do k o n s t r u k c j i dwóch inn y c h b a d a n y c h t r a n s f o r m a t o ró w o tej samej mocy (nr 4,6). I n d u k c j e we w s z y s t k i c h t r z e c h j e d n o s t k a c h były zbliżone, t r a n s f o r m a t o r nr 5 nie posiadał p o dwyższonej indukcji.
I n t e n s y w n o ś ć i g ł o ś n o ś ć s zumu t r a n s f o r m a t o r a nr
5
były niskie (patrz r y s . 2 na str.24). R ó ż n i c e mię d z y p r z e c i ę t n y m i w a r t o ś c i a m i i n t e n s y w n o ś c i (krzywa 4 na
Pomiary szumu t r a n s f o r m a t o r ó w 31
r y s . 2) i g ł o ś n o ś c i (krzywa 3 na r y s . 2) oraz pomierzoną w a r t o ś c i ą i n t e n s y w n o ś c i i g ł o ś n o ś c i dla tego tran s f o r m a tora w y n o s i ł y o d p o w i e d n i o 3»5 db i 9 db.
W a r t o ś ć w s p ó ł c z y n n i k a dla tego p rzypadku była n ajw i ę k s z a i w y n o s i ł a 17 db zarówno przy na p i ę c i u zbli
ż o nym do z n a m i o n o w e g o jak i przy n a p i ę c i u podwyższonym (tabela nr 5). W y s o k a w a r t o ś ć świadczy o tym, że udział f al d ź w i ę k o w y c h o w y ż s z y c h c z ę s t o t l i w o ś c i a c h był mały w szumie w y t w a r z a n y m p rzez transformator.
Z p r z e s ł a n e k t e o r e t y c z n y c h wynika, że przy indukcji podwyższonej o około 15% i n t e n s y w n o ś ć szumu tego trans
forma t o r a w z r o s ł a b y nieco powyżej w a r t o ś c i przeciętnej dla j e d n o s t e k o mo c y 200 kVA, g ł o ś n o ś ć jednak. byłaby n i e co mn i e j s z a od w a r t o ś c i przeciętnej.
Ocz y w i ś c i e o s t a t n i w n i o s e k mu s i a ł b y znaleźć pot w i e r dzenie w b a d a n i a c h p r z e p r o w a d z o n y c h na większej liczbie t ransformatorów*
L I T E R A T U R A
1. Leo L . B e r a n e k - A c o u s t i c M e a s u r e m e n t s - New-York, Lon d o n 1949
2. C . M . H a r r i s - H a n d b o o k of N o ise C o n t r o l - N . V . T o r o n to, L o n d o n 1957*
f
3. E . J u d i n - G ł u s z e n i e szuma w e n t y l a c j o n n y c h u stanowok G o s s t r o l i z d a t 1958
4. W . N ü r n b e r g - I s p y t a n i e e l e k t r i c z e s k i c h maszin G o s e n e r g o i z d a t 1959«
5. R . K u c h l e r - Die t r a n s f o r m a t o r e n - Sp r i n g e r Varlag 1956
6. J.M a ł e c k i - A k u s t y k a r a d i o w a i filmowa - PWT W a r szawa 1950
7. I . I . S ł a w i n - P r o i z w o d s t w i e n n y j szum i borba s nim- P r o f i z d a t 3955
8. Z . Z y s z k o w s k i - P o d s t a w y e l e k t r o a k u s t y k i - PWT W a r s z a w a 1953«
32 Bohdan Na r o l s k i
9. Allis - Chalmers - Transformer R e f e r e n c e B o o k - A l l i s Chalmers Elektrical - Review, Milwaukee, 1951
10. Brüel
&
Kjaer - Frequency Analyzer Type 2105 11. Ferranti - Noise in Power Transformers12. V . Aigner - Mittel zur Dämmpfung von T r a n s f o r m a t o r e n g eräuschen - VDE Fachber 1954
13* T.D.Gordy - Audible Noise of Power T r a n s f o r m e r s A 1 E E Transactions, 1950
14. E.Gründer - Das G e r ä uschproblem bei T r a n s f o r m a t o r e n Bull Oerlikon 1952
15* H.Jordan,-H.Rothert - Uber den m a g n e t i s c h e n L ä r m von Drehstrongeräuschen - ETZ 1954.
16. H. Jordan - Über den m a g n e t i s c h e n Lärm vo n D r e h s t r o m - K erntransformatoren ETZ!: A Bd 81 I960.
17. E.Reiplinger - M ö g l i c h k e i t e n w e i t e r e ? G e r ä u s c h b e k ä m p - funk bei Grosstransformatoren - ETZ - A . B . 81 1960.
18. E . Tobin - Etude des problemes poses par le b r uit des transformateurs - (SJGRE).
19. B.Narolski - Approximate c a l c u lation of the noise emitted by power transformers - E l e c t r o a c o u s t i q u e N°
IIIyMbi b T p a H c 4 ) o p M a T o p a x
IIpoMCxoxc«eHMe uiyMOB. M3MepeHwa inyMOB Ha 9 oTeuecTBeH-
h b i x T p a H c c £ > o p M a T o p a x . IIIyMbi b TpaHccJjopMaTope H 3 xojio^ho-
KaTaHHOM CTaJIH.
Les bruits des transformateurs
L ’origine des bruits et leurs mesures. Les résultats des mesu
res des bruits dans 9 transformateurs d’origine polonaise.
