قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج
تُعد ضوضاء المحولات من بين أكثر الشكاوى المستمرة التي تؤثر على المحطات الفرعية القريبة من المناطق السكنية والتجارية. وعلى عكس اضطرابات البناء المؤقتة، فإن محولات التوزيع تعمل على مدار الساعة - غالبًا لمدة 25 عامًا أو أكثر - مما يجعل حتى مستويات الصوت المعتدلة مصدر قلق مزمن للسكان القريبين.
يفحص هذا الدليل الفيزياء الكامنة وراء توليد ضوضاء المحولات، ويشرح كيف تحدد الشركات المصنعة مستويات الصوت بالديسيبل، ويقدم استراتيجيات التخفيف المثبتة ميدانيًا بدءًا من التصميم الأولي وحتى تطبيقات التعديل التحديثي.
تنبع ضوضاء المحولات من ثلاث آليات فيزيائية متميزة، تنتج كل منها ترددات مميزة وتستجيب لأساليب تخفيف مختلفة.
يمثل الاحتكاك المغناطيسي 80-90% من ضوضاء المحول المسموعة في ظروف التشغيل العادية. تحدث هذه الظاهرة عندما يخضع الفولاذ الكهربائي الموجه بالحبيبات لتغيرات في الأبعاد استجابةً للتدفق المغناطيسي المتناوب. وتتمدد صفائح الصلب السيليكوني وتتقلص فيزيائيًا مع محاذاة المجالات المغناطيسية وإعادة تنظيمها مع تغير اتجاه المجال.
يحدث التغير في الأبعاد مرتين في كل دورة كهربائية:
وعادةً ما تشهد التصفيحات الأساسية استطالة تتراوح من 0.1 إلى 10 ميكرومتر لكل متر من الطول، اعتمادًا على كثافة التدفق المغناطيسي ودرجة الفولاذ. يُظهر الفولاذ الكهربائي الحديث الموجه بالحبيبات (GOES) معاملات احتكاك مغناطيسي أقل من الدرجات التقليدية - عادةً 0.3-0.8 ميكرومتر/متر عند كثافة تدفق 1.7 تيرا فولت مقارنةً بـ 2-4 ميكرومتر/متر للفولاذ غير الموجه.
ويحتوي الخرج الصوتي على مكونات قوية عند التردد الأساسي بالإضافة إلى التوافقيات عند 200 هرتز و300 هرتز وما بعدها. وتدرك الآذان البشرية هذه النغمات النقية على أنها تطفلية بشكل خاص مقارنةً بالضوضاء ذات النطاق العريض ذات الطاقة المتساوية.
لف القوى الكهرومغناطيسية تساهم بحوالي 15-201 تيرابايت 3 تيرابايت من إجمالي الخرج الصوتي أثناء التشغيل النموذجي. يولد تيار الحمل المتدفق عبر الموصلات قوى لورنتز التي تسبب اهتزاز اللف عند ضعف تردد الإمداد. ويشتد التأثير أثناء سيناريوهات التحميل الزائد عندما تتجاوز التيارات المعدلات العادية.
تصبح ضوضاء اللف كبيرة عندما:
معدات التبريد يضيف ضوضاء هوائية من المراوح والمضخات في تكوينات التبريد القسري. وتتراوح ضوضاء المروحة عادةً بين 55-75 ديسيبل (A) حسب تصميم الشفرة وسرعة الدوران، وغالبًا ما تتجاوز الضوضاء الأساسية خلال فترات التحميل العالي عند تنشيط التبريد القسري.
يتم التعبير عن مستويات صوت المحولات بوحدة ديسيبل مرجح A [ديسيبل (أ)], بتطبيق تصحيح يعتمد على التردد يحاكي حساسية الأذن البشرية. يقلل الترجيح A من مساهمة الترددات المنخفضة حيث يكون السمع أقل حساسية.
يظهر مقياسان مرتبطان ولكنهما مختلفان في مواصفات المحولات:
تضمن الشركات المصنعة عادةً مستوى طاقة الصوت لأنها تظل مستقلة عن صوتيات التركيب. يتطلب التحويل إلى ضغط الصوت المتوقع في موقع معين حساب المسافة والانعكاس الأرضي والأسطح القريبة والظروف الجوية.
وفقًا للمعيار IEC 60076-10 (محولات الطاقة - تحديد مستويات الصوت)، فإن مستوى قدرة الصوت Lواشنطن يجب قياسه باستخدام طريقة شدة الصوت على مسافات 0.3 متر من سطح خزان المحول. يتراوح مستوى ضغط الصوت المرجح A لمحولات التوزيع عادةً من 45-75 ديسيبل (A)، حيث يساهم الاحتكاك المغناطيسي بالمكون الطيفي المهيمن عند 100 هرتز ± 2 ديسيبل.
مستويات صوت محولات التوزيع النموذجية:
| الطاقة المقدرة (كيلو فولت أمبير) | ديسيبل (أ) قياسي | تصميم منخفض الضجيج ديسيبل (أ) |
|---|---|---|
| 100-315 | 45-52 | 40-47 |
| 400-630 | 50-56 | 45-51 |
| 800-1250 | 54-60 | 49-55 |
| 1600-2500 | 58-65 | 53-60 |
القيم في ظروف عدم وجود حمل لشبكة ONAN؛ أضف 3-8 ديسيبل للتحميل والتشغيل بالتبريد القسري
مقياس الديسيبل لوغاريتمي، مما يخلق علاقات غير بديهية:
يتبع الإدراك البشري قواعد مختلفة:
ويعني هذا السلوك اللوغاريتمي أن تقليل ضوضاء المحول من 65 ديسيبل (أ) إلى 55 ديسيبل (أ) يتطلب التخلص من 90% من الطاقة الصوتية-وهو تحدٍ هندسي كبير يفسر سبب فرض أسعار مميزة للحد من الضوضاء.
[رؤية الخبراء: التقييم الصوتي الميداني]
- في تقييماتنا التي أجريناها عبر أكثر من 200 محول توزيع، أدى التحديد الدقيق لمصدر الضوضاء إلى تقليل وقت استكشاف الأخطاء وإصلاحها بمقدار 401 تيرابايت في 3 تيرابايت مقارنةً بنهج التجربة والخطأ
- يؤدي التشغيل عند كثافة تدفق أعلى من 1.7 تيرابايت إلى زيادة كبيرة في ناتج الضوضاء - ترتفع الطاقة الصوتية حوالي 12 ديسيبل عندما تزيد كثافة التدفق من 1.5 تيرابايت إلى 1.9 تيرابايت
- اسمح بهامش 2-3 ديسيبل بين المستويات المضمونة والحدود القصوى المسموح بها في الموقع لمراعاة متغيرات التركيب
يحدث التحكم في الضوضاء الأكثر فعالية من حيث التكلفة أثناء تحديد مواصفات المحولات وشرائها.
تقليل كثافة التدفق الأساسي. يقلل انخفاض كثافة تدفق التشغيل بشكل مباشر من سعة الاحتكاك المغناطيسي. تُظهر القياسات الميدانية باستمرار أن تقليل كثافة التدفق من 1.7 تيرابايت إلى 1.5 تيرابايت يمكن أن يقلل من الضوضاء الأساسية بمقدار 4-6 ديسيبل (أ). المفاضلة: تضيف زيادة مساحة المقطع العرضي للقلب تكلفة المواد (عادةً 8-15%) والأبعاد المادية.
حدد الفولاذ المكرر المجال. وقد طور المصنعون، بما في ذلك شركتا Nippon Steel وPOSCO، فولاذًا منقحًا بالمجال بالليزر يقلل من الاحتكاك المغناطيسي بمقدار 30-40% من خلال التحكم في تباعد جدران المجال. وتحقق هذه الدرجات الممتازة تحسنًا يتراوح بين 2-4 ديسيبل مقابل الفولاذ القياسي الموجه بالحبوب بكثافة تدفق مكافئة.
تتطلب وصلات أساسية متدرجة متدرجة. يوزع التركيب المتدرج التدريجي انتقال التدفق المغناطيسي عبر طبقات تصفيح متعددة بدلاً من التركيز على مستوى فجوة واحدة. ومقارنةً بالوصلات التقليدية ذات الفواصل المتدرجة، يقلل التركيب المتدرج من الاهتزازات الموضعية ويحقق تحسنًا في الضوضاء بمقدار 3-6 ديسيبل في التطبيقات النموذجية.
إنشاء ضمانات تعاقدية. حدد الحد الأقصى لمستوى طاقة الصوت القصوى مع مرجع قياسي واضح للاختبار. اطلب اختبارًا مشهودًا من المصنع للتركيبات الحساسة للضوضاء. تضمين العواقب التعاقدية - الرفض أو العقوبات أو متطلبات الإصلاح - لعدم الامتثال.
بالنسبة للمشاريع المتداخلة مع قدرات الشركة المصنعة لمحولات التوزيع, ، تسمح المشاركة المبكرة بتحسين المفاضلة بين الضوضاء والتكلفة قبل وضع المواصفات النهائية.
حتى المحولات الهادئة تصبح مشاكل ضوضاء من خلال ممارسات التركيب السيئة.
عزل الأساس يمنع انتقال العدوى من الهيكل. ينقل التركيب الصلب الاهتزاز مباشرة إلى هياكل المبنى، مما يخلق ضوضاء تنتشر بعيدًا عن موقع المحول. استخدم حوامل عازلة للاهتزازات بين قاعدة المحول والأساس. تجنب مسامير التثبيت الصلبة التي تتجاوز العوازل. تصميم كتلة الأساس لتجنب الرنين مع ترددات اهتزاز المحولات في نطاق 100-400 هرتز.
يمكن للصوتيات الضميمة أن تساعد أو تضر. تشمل الأساليب المفيدة التبطين الممتص للصوت على الأسطح الداخلية (الصوف المعدني والرغوة الصوتية)، والخلوص الكافي لمنع رنين الموجات الراكدة، وفتحات التهوية المصممة ككاتمات صوتية ذات مسارات محجوبة.
إن الأسطح الداخلية العاكسة الصلبة، وأبعاد الضميمة المطابقة لأبعاد ربع الطول الموجي للترددات السائدة، وخط الرؤية المباشر من سطح المحول إلى فتحات التهوية، كلها عوامل تزيد من مشاكل الضوضاء. في تقييماتنا الصوتية التي أجريناها عبر أكثر من 75 منشأة، زادت الأسطح العاكسة الصلبة في نطاق 3 أمتار من مستويات ضغط الصوت المقاسة بما يصل إلى 6 ديسيبل (أ) من خلال تداخل الموجات البناءة.
تظل المسافة هي أبسط وسيلة للتخفيف من حدة المشكلة. ينخفض ضغط الصوت حوالي 6 ديسيبل لكل ضعف المسافة من مصدر نقطي. وحيثما تكون المسافة محدودة، تقطع الحواجز مسار الصوت المباشر وتحقق توهيناً يتراوح بين 5-15 ديسيبل حسب الهندسة - على الرغم من أن الترددات المنخفضة تنحرف حول حواف الحواجز، مما يحد من الفعالية.
التنسيق مع تكامل مكونات مجموعة المفاتيح الكهربائية يضمن عدم قيام المعدات المجاورة بإنشاء أسطح عاكسة أو تجاويف رنانة تضخم ضوضاء المحولات.
تمثل معالجة الضوضاء الصادرة عن المنشآت القائمة تحديات أكبر، ولكن لا تزال هناك عدة طرق قابلة للتطبيق.
تحسين الجهد والصنبور يوفر التدخل الأقل تكلفة. إذا كان المحول يعمل بجهد أعلى من الجهد الاسمي بسبب إعدادات الإمداد بالمرافق أو إعدادات الصنبور، فإن تقليل الجهد يقلل من كثافة التدفق الأساسي والاحتكاك المغناطيسي. يمكن أن يؤدي تخفيض الجهد 2.51 تيرابايت 3 تيرابايت إلى تقليل الضوضاء بمقدار 2-3 ديسيبل دون التأثير على قدرة خدمة الحمل ضمن حدود التنظيم.
ترقيات نظام التبريد معالجة الضوضاء التي تهيمن عليها المروحة خلال فترات الذروة:
العبوات الصوتية إحاطة المحولات القائمة بهياكل مخففة للصوت. وتشمل التصاميم الفعالة بناء مزدوج الجدار مع حشوة ماصة، ومسارات تهوية كاتمة للصوت تحافظ على تدفق هواء التبريد الكافي، وأحكام وصول للصيانة. وتحقق حاويات التعديل التحديثي المصممة بشكل جيد خسارة إدخال تتراوح بين 15 و25 ديسيبل، على الرغم من أن التكاليف غالبًا ما تقترب من 20-401 تيرابايت 3 تيرابايت من قيمة استبدال المحولات.
إلغاء الضوضاء النشط يمثل تقنية ناشئة. تكتشف الميكروفونات بصمة الضوضاء بينما تصدر مكبرات الصوت صوتاً مضاداً للضوضاء لإلغاء مكونات تردد محددة. تعمل تقنية ANC بشكل أفضل مع الترددات المنخفضة حيث يكون الامتصاص السلبي غير فعال ومع الضوضاء النغمية ذات المحتوى الترددي الثابت. تشمل القيود الحالية تعقيد النظام ومتطلبات الصيانة وصعوبة معالجة الضوضاء ذات النطاق العريض.
للاستخدامات الداخلية التي تتطلب الحد الأدنى من الضوضاء والراتنج المصبوب محولات من النوع الجاف تقدم بديلاً بإخراج صوتي أقل بطبيعته ولا توجد مخاوف تتعلق بالصيانة المتعلقة بالزيت.
[رؤية الخبراء: عوامل الضوضاء البيئية]
- تؤثر درجة الحرارة على الاحتكاك المغناطيسي: يُظهر الفولاذ المدرفل على البارد الموجه بالحبوب خصائص مغناطيسية مثالية عند درجة حرارة 20-40 درجة مئوية؛ يمكن أن تزيد درجات الحرارة التي تقل عن 10 درجات مئوية من الضوضاء بمقدار 2-4 ديسيبل (أ)
- يمكن للأحمال غير الخطية مع THD التي تتجاوز 5% أن ترفع مستويات الضوضاء بمقدار 5-10 ديسيبل (A) فوق تصنيفات التردد الأساسي
- يمكن أن يسبب الاهتزاز المنقول من الأساس (50-200 هرتز) إشعاع ضوضاء ثانوي على مسافات كبيرة من المصدر
تختلف حدود ضوضاء المحولات بشكل كبير حسب الولاية القضائية وتصنيف استخدام الأراضي.
حدود المنطقة السكنية النموذجية:
المناطق الصناعية يسمح عادةً ب 65-75 ديسيبل (أ) أو أعلى.
تطبق العديد من الولايات القضائية العقوبات النغمية, بإضافة 5-6 ديسيبل (أ) إلى المستويات المقاسة عندما تتجاوز النغمات النقية ضوضاء النطاق العريض بهوامش محددة. وكثيرًا ما تؤدي ضوضاء المحولات - النغمية بطبيعتها بسبب النغمات الأساسية والتوافقيات 100/120 هرتز - إلى هذه العقوبات، مما يجعل الامتثال أكثر صعوبة مما توحي به أرقام الديسيبل (أ) الخام.
يثبت أن التشاور المبكر مع اللوائح البيئية المحلية أمر ضروري للمشاريع الحضرية والضواحي. السماح بهامش 2-3 ديسيبل بين مستويات المحولات المضمونة والحدود القصوى المسموح بها في الموقع لمراعاة متغيرات التركيب وتأثيرات الأساس وعدم اليقين في القياس.
تقدم XBRELE تصميمات محولات التوزيع المحسنة للأداء الصوتي في التطبيقات الحساسة للضوضاء.
تتضمن خيارات تقليل الضوضاء المتوفرة ما يلي:
يتبع اختبار مستوى الصوت في المصنع منهجية IEC 60076-10 مع خيارات قياس مشهود لها للتركيبات الحرجة. ويوفر فريقنا الهندسي الاستشارات الفنية لمواصفات المشاريع الحساسة للضوضاء، مما يساعد على تحقيق التوازن بين المتطلبات الصوتية ومعايير التكلفة والكفاءة.
بالنسبة للتطبيقات الداخلية، توفر محولات XBRELE من النوع الجاف المصنوعة من الراتنج المصبوب XBRELE إخراجًا صوتيًا منخفضًا دون الحاجة إلى صيانة متعلقة بالزيت. الاعتبارات البيئية للحاوية موازية للاعتبارات المفصلة في إرشادات اختيار المعدات الداخلية مقابل المعدات الخارجية.
اتصل بفريق XBRELE الهندسي للحصول على تحليل صوتي خاص بالمشروع وتوصيات المحولات المصممة خصيصًا لتلبية قيود موقعك والمتطلبات التنظيمية.
مرجع خارجي: IEC 60076 - معايير محولات الطاقة IEC 60076 IEC 60076
س: ما هو التردد الذي تحدث عنده ضوضاء المحولات؟
ج: تردد الضجيج الأساسي يساوي ضعف تردد الإمداد - 100 هرتز لأنظمة 50 هرتز و120 هرتز لأنظمة 60 هرتز - مع مكونات توافقية إضافية عند 200 هرتز و300 هرتز والمضاعفات الأعلى التي تخلق الطنين المميز.
س: ما مدى تأثير الحمل على مستويات ضوضاء المحولات؟
ج: ينتج عن تشغيل الحمل الخفيف (أقل من سعة 30%) ضوضاء الاحتكاك المغناطيسي الأساسي في المقام الأول، بينما تضيف ظروف الحمل الكامل ضوضاء كهرومغناطيسية متعرجة يمكن أن تزيد من إجمالي الخرج بمقدار 2-8 ديسيبل (A) اعتمادًا على تصميم المحول والمحتوى التوافقي للحمل.
س: هل يمكن تقليل ضوضاء المحول دون استبدال الوحدة؟
ج: تشمل خيارات التعديل التحديثي تعديل موضع الصنبور لتقليل جهد التشغيل، واستبدال المروحة منخفضة الضوضاء، والحواجز الصوتية، والحاويات الخارجية التي يمكن أن تحقق فقدان الإدخال من 15 إلى 25 ديسيبل عند تصميمها بشكل صحيح مع تهوية كاتمة للصوت.
س: لماذا يرتفع صوت بعض المحولات في الطقس البارد؟
ج: تزيد درجات الحرارة الباردة من صلابة فولاذ السيليكون، مما قد يؤدي إلى تضخيم انتقال الاهتزازات عبر الهيكل الأساسي؛ تشير القياسات الميدانية إلى زيادة الضوضاء بمقدار 2-4 ديسيبل (أ) في درجات الحرارة المحيطة أقل من 10 درجات مئوية مقارنةً بنطاق التشغيل الأمثل.
س: ما الذي يسبب العقوبة النغمية في لوائح الضوضاء؟
ج: تطبق عقوبات نغمية تنظيمية (عادةً ما تُضاف 5-6 ديسيبل إلى المستويات المقيسة) عندما تتجاوز مكونات النغمة النقية ضوضاء النطاق العريض المحيطة بها بهوامش محددة؛ ينتج عن الاحتكاك المغناطيسي للمحول محتوى نغمي قوي عند 100/120 هرتز يؤدي عادةً إلى هذه الإضافات.
س: كيف تؤثر الأحمال التوافقية على صوتيات المحولات؟
ج: تقوم الأحمال غير الخطية بحقن تيارات توافقية تزيد من اهتزاز اللف عند ترددات متعددة؛ يمكن أن يؤدي التشوه التوافقي الكلي الذي يتجاوز 5% إلى رفع مستويات الضوضاء بمقدار 5-10 ديسيبل (A) فوق تصنيف التردد الأساسي المقيس في ظروف جيبية.
س: ما هو نهج الحد من الضوضاء الأكثر فعالية من حيث التكلفة؟
ج: إن تحديد مستويات الضوضاء المناسبة أثناء الشراء الأولي يوفر أعلى عائد - حيث إن تعديلات التصميم في مرحلة التصنيع تكلف أقل بكثير من المعالجات التحديثية المكافئة، حيث تضيف التصميمات المتميزة منخفضة الضوضاء عادةً 10-201 تيرابايت 3 تيرابايت إلى تكلفة المحول الأساسي.
