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電機(jī)噪音大的原因及解決方法

  解決電機(jī)噪音大的問題,需先確定噪音來源,確定電機(jī)噪聲來源比糾正電機(jī)噪音更具挑戰(zhàn)。同時(shí)需要注意,如果噪音是因?yàn)殡姍C(jī)設(shè)計(jì)中的某些因素(例如制造缺陷)造成的,那就不存在解決方案。電機(jī)噪音主要來源是電磁噪聲、機(jī)械噪聲和風(fēng)阻。 (注:所有噪音通過氣體、液體或固體介質(zhì)傳輸。人類聽覺范圍內(nèi)的噪音頻率通常在 20 Hz 至 20 kHz 之間。) 電機(jī)噪音大的原因及解決方法

電磁噪聲

  電機(jī)中的電磁噪聲是由磁化部件在交變磁場(chǎng)中的機(jī)械力產(chǎn)生的。交變磁場(chǎng)會(huì)以兩倍頻率引起振動(dòng)和噪聲,所以,如果斷電后噪音立即停止,則噪音來源是電磁噪聲。   電磁噪聲通常是兩極或者四極電機(jī)的第二大噪聲源(風(fēng)阻排第一),并且可能是六極或多極電機(jī)的主要噪聲源。因?yàn)榈退俣ㄗ予F芯的背鐵厚度要小于高速鐵芯,這使得它們更容易變形,也會(huì)因?yàn)檩^小的力而導(dǎo)致較大的振動(dòng)。六極或更多極的低速電機(jī)會(huì)因?yàn)闅庀遁^小以及軸承和外殼配合度差,更容易產(chǎn)生較大的噪音。 電機(jī)電磁噪音大的原因及解決方法   電磁噪聲是噪音的主要來源,施加負(fù)載電機(jī)的噪聲會(huì)增加(見表1)。通常,兩極和四極電機(jī)空載和滿載的噪聲水平差不多,但六極或更多極電機(jī)噪聲差異可能會(huì)很大。   解決方法:設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)需要確保氣隙盡可能大,同時(shí)保持可接受的功率因數(shù)來管理磁噪聲,它們可以減少由氣隙變化引起的磁力,并通過使用更長的磁芯來降低氣隙磁通密度,從而提高功率因數(shù)。   另一個(gè)解決方案:因閉合槽不會(huì)導(dǎo)致磁噪聲增加,所以設(shè)計(jì)師更喜歡閉合轉(zhuǎn)子槽,他們還為繞線定子提供小開口的半封閉槽。   滑差噪音   電磁噪聲的另一種表現(xiàn)形式是滑差噪聲,這種間歇性的高頻率噪音相對(duì)低音量、低頻跳動(dòng)噪音會(huì)令人反感。作為滑差的函數(shù),頻率隨滑差而直接變化,這種情況在負(fù)載下更加明顯,原因可能包括轉(zhuǎn)子斷條和端環(huán)開裂,所以滑動(dòng)噪聲通常與轉(zhuǎn)子的均勻性缺陷有關(guān),解決方法是更換新轉(zhuǎn)子。   傾斜   轉(zhuǎn)子槽的傾斜可以減少磁噪聲,究竟采用多少槽斜度才較適宜,則需進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。常見的建議是傾斜轉(zhuǎn)子,至少有一個(gè)轉(zhuǎn)子或定子槽(以槽數(shù)較少者為準(zhǔn))。任何不足都不會(huì)顯著降低磁噪聲,而較大的偏差通常會(huì)降低電機(jī)性能。
額定輸出 PN (KW) 8-pole 6-pole 4-pole2-pole
1.0< PN ≤11 8 7 5 2
11< PN ≤37 7 6 4 2
37< PN ≤110 6 5 3 2
110< PN ≤400 5 4 3 2
400< PN ≤2200 4 3 2 2
2200< PN 4 3 2 1
表一 注1:此表提供額定負(fù)載條件下可預(yù)期的最大增加值,可添加到任何聲明的空載數(shù)值。 備注2:該數(shù)值適用于50赫茲和60赫茲電源。   氣隙不均勻。   氣隙不均勻會(huì)導(dǎo)致磁力不平衡。較小氣隙方向的磁力較強(qiáng),會(huì)導(dǎo)致定子、轉(zhuǎn)子和框架變形,然后產(chǎn)生電磁噪聲。在降低電壓的條件下運(yùn)行電機(jī)是一種簡單的診斷方式。例如,如果電機(jī)在全電壓下噪音很大,但在一半額定電壓時(shí)噪音可以接受,則應(yīng)著重關(guān)注氣隙以及外殼加工不當(dāng)或轉(zhuǎn)子偏心等問題。造成氣隙不均勻的原因有:偏心轉(zhuǎn)子、偏心定子、彎曲軸、軸頸與轉(zhuǎn)子體加工不同心、軸承座(或套筒軸承)不同心、端支架與定子不同心、框架變形等。   制造差異對(duì)低速電機(jī)磁噪聲的影響比對(duì)兩極電機(jī)的影響更大,因?yàn)樗臉O或多極電機(jī)的氣隙比兩極電機(jī)小很多,因此誤差幅度要小很多。例如,560毫米外徑定子的六極電機(jī)的氣隙可能為0.55毫米,而具有相同定子尺寸的兩極電機(jī)的氣隙可能為1.4毫米。

機(jī)械噪音

  電機(jī)的機(jī)械噪聲源包括定子鐵芯松動(dòng)、磨損、軸承損壞或潤滑不良、以及內(nèi)部組件的摩擦。此外,任何以固有頻率激勵(lì)的電機(jī)結(jié)構(gòu)部件都可能成為空氣噪聲的來源。   定子鐵芯松動(dòng)   框架中松動(dòng)的定子鐵芯會(huì)產(chǎn)生嗡嗡聲。在帶有軋制鋼框架的電機(jī)上,可以通過在電機(jī)運(yùn)行時(shí)用木槌敲擊電機(jī)框架的外部來檢查。如果敲擊使框架與鐵芯的配合發(fā)生變形,噪音級(jí)別將會(huì)改變,甚至可能停止。嚴(yán)格來說,這種噪音的來源是磁性的,當(dāng)電源斷電時(shí)噪音也會(huì)停止。   軸承   軸承是電機(jī)中機(jī)械噪音的常見來源。滾動(dòng)軸承噪音過大的原因有:滾珠或滾柱不均勻、滾珠或滾珠保持架發(fā)布咔嗒聲、軸承表面光潔度差或偏心。除了沖擊噪聲外,這些條件還會(huì)導(dǎo)致軸承箱、導(dǎo)風(fēng)板(擋板)和其他有效輻射噪聲的部件產(chǎn)生共振激勵(lì)。有些軸承噪音來源很容易識(shí)別,例如:布氏硬度處理會(huì)產(chǎn)生低音噪音、軸承中的污垢會(huì)導(dǎo)致尖銳的噪音、低溫下潤滑不足的滾珠或滾柱打滑會(huì)產(chǎn)生高頻噪音、間歇性的爆裂聲通常是由潤滑油引起的。   100Hz至300Hz頻率范圍內(nèi)的噪聲是滾動(dòng)軸承的特征,可能是由于滾珠或滾柱的通過,這種噪聲振幅較低,不會(huì)對(duì)身體造成損害,除非它激發(fā)出其他電機(jī)部件的固有頻率并導(dǎo)致破壞性振動(dòng)。   減少或抑制軸承噪音的方法是使用波形彈簧墊圈對(duì)軸承進(jìn)行軸向預(yù)加載。通常,墊圈通過對(duì)軸向自由滾珠軸承(非驅(qū)動(dòng)端)的外圈施加力,來消除其與鎖定軸承之間的內(nèi)部間隙。促使每個(gè)軸承中的滾珠都遵循相同的滾動(dòng)軌跡,從而降低滾珠在滾道和滾珠保持架內(nèi)的噪音,以及減少高頻振動(dòng)。軸承預(yù)加載可通過消除軸承松動(dòng)來改善動(dòng)態(tài)平衡,但是過多的軸承預(yù)加載會(huì)產(chǎn)生低頻噪音,并可能導(dǎo)致軸承過熱。   軸承的潤滑不足會(huì)導(dǎo)致摩擦噪音,兩個(gè)滑動(dòng)表面快速的間歇接觸,會(huì)產(chǎn)生高沖擊振動(dòng),接觸點(diǎn)發(fā)出高頻噪音,聽起來像空氣的嘶嘶聲。當(dāng)沖擊振動(dòng)傳遞到電機(jī)內(nèi)部的諧振部分時(shí),會(huì)發(fā)出刺耳的噪音。   內(nèi)部組件的摩擦   除了磨損或損壞的軸承外,電機(jī)內(nèi)的其他機(jī)械噪聲源還包括外部風(fēng)扇和蓋、內(nèi)部風(fēng)扇和導(dǎo)流板、以及轉(zhuǎn)子和定子的物理摩擦。解決這些問題需要正確定位風(fēng)扇,并將轉(zhuǎn)子-定子同心度恢復(fù)到適當(dāng)?shù)墓睢?/span>   空氣傳播的噪音。   如前所述,如果電機(jī)的任何結(jié)構(gòu)部件在其固有頻率下受到足夠的能量激勵(lì),則可能成為空氣噪聲源。例如,旋轉(zhuǎn)不平衡本身可能不會(huì)發(fā)出空氣噪聲,但它可能充當(dāng)振動(dòng)的能源,振動(dòng)通過支撐結(jié)構(gòu)傳遞,并在諧振部件處轉(zhuǎn)換為空氣傳播的聲波,使振動(dòng)部分看起來像是噪聲源。   如果空氣導(dǎo)流板、滴水蓋或類似部件正在振動(dòng),則通常可以利用降噪材料的內(nèi)摩擦將振動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱能。例如,在空氣導(dǎo)流板和端支架之間使用室溫硫化 RTV 硅膠來降低噪音。   多孔吸音材料可以通過將進(jìn)入其孔隙的聲波能量轉(zhuǎn)化為熱能來減少電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的空氣噪聲的排放。這些材料的吸收能力隨著其密度、厚度、致密性或孔隙結(jié)構(gòu)的增加而增加。吸音材料的一個(gè)潛在缺點(diǎn)是它可能會(huì)限制氣流或熱傳遞,從而增加電機(jī)溫度。

風(fēng)阻噪音

  風(fēng)阻噪聲是電動(dòng)機(jī)噪聲的主要原因,并且在高速電動(dòng)機(jī)(例如,兩極和四極)中比較普遍。風(fēng)阻噪聲是由旋轉(zhuǎn)部件附近的障礙物的湍流氣流引起的,因此減少風(fēng)阻噪聲的方法是盡量減少障礙物。風(fēng)阻噪聲與大多數(shù)電機(jī)噪聲源不同,它來源于氣流而不是電機(jī)部件。風(fēng)阻噪聲是寬帶噪聲(寬頻率范圍),基本上沒有明顯的純音(正弦波形)分量。   大型開放式外殼電機(jī)的大部分風(fēng)阻噪音是因?yàn)檗D(zhuǎn)子軸的風(fēng)扇動(dòng)作,而不是來自冷卻風(fēng)扇或散熱片。因此,減小冷卻風(fēng)扇直徑可能不會(huì)減少太多噪音,但會(huì)顯著減少冷卻氣流。   帶有徑向通風(fēng)管道大型開放式電機(jī)通過轉(zhuǎn)子和定子可能會(huì)產(chǎn)生刺激性的純音氣流噪聲,頻率通常高于1000 Hz,這種噪音被稱為警報(bào)效應(yīng),是因?yàn)殡x開轉(zhuǎn)子徑向管道的氣流突然中斷造成的。將轉(zhuǎn)子導(dǎo)管向定子導(dǎo)管偏移,有助于降低該噪聲的音量。   在封閉風(fēng)扇冷卻電動(dòng)機(jī)(TEFC)上,減小風(fēng)扇的外部直徑或更改風(fēng)扇類型是降低噪音的方法,特別是在單向應(yīng)用中。但減少風(fēng)扇或通風(fēng)路徑會(huì)使電機(jī)運(yùn)行更熱,從而縮短潤滑劑和繞組的壽命。增加風(fēng)扇和固定部件之間的間隙或不對(duì)稱地間隔風(fēng)扇葉片也可以降低 TEFC電機(jī)的風(fēng)扇葉片頻率噪聲。   總而言之,空氣在表面圍繞或流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生湍流,這是令人討厭的噪音的潛在來源。從氣流設(shè)計(jì)的角度看,避免風(fēng)阻噪聲應(yīng)注意如下事項(xiàng):消除與氣流接觸的部件上的鋒利邊緣和毛刺、盡量減少氣流方向的突然變化、保持邊界表面光滑、提供氣流通道橫截面的變化。

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