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电机运行产生噪音的主要来源,识别了!

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人气:-发表时间:2021-01-12 16:13【

  噪声通常伴随振动,过度振动会损坏其他设备。振动和噪声的水平反映了产品设计和制造的水平,并且是产品质量的重要指标。现在人们已经普遍认识到降低噪音的重要性。电机设计,制造和操作人员需要更多有关电机噪声的知识。例如,有必要弄清楚电动机噪声是如何产生的以及与之相关的因素。希望应该在设计阶段就预测电动机实际运行过程中产生的噪声,并且应该知道降低噪声的方法。


  电磁噪声是由电磁场的交替引起的,从而导致某些机械零件或空间体积振动。对于电动机来说,不稳定的电源还会激励定子振动并产生噪声。电磁噪声的主要特征与交变电磁场的特征,强制振动部件的大小和形状以及空间有关。高频电磁噪声也称为电磁啸叫。机械振动噪声通常是多个激励源叠加在一起的综合效果。每个振动模式都有一个振动频率,它是自然频率。当外部激励激发某种结构模式,并且激励频率接近该模式的固有频率时,就会发生共振。

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  一、电磁噪声的原因分析


  电动机运行时,气隙中会存在一个基本磁场和一系列谐波磁场。这些磁场相互作用以产生切向力,从而产生切向电磁转矩,并且还产生随时间和空间变化的径向力。


  通常,在电动机的气隙中存在各种时间和频率的旋转径向电磁力波。每个径向力波分别作用在定子和转子铁芯上,导致定子铁芯,框架和转子发生径向变形,该变形随时间周期性变化,即发生振动。振动频率是力波作用的频率。因为转子铁心非常刚性,并且产生的振动量很小,所以通常仅考虑定子铁心和框架的振动。电磁噪声主要是由定子振动引起的周围空气脉动引起的空气传播噪声。


  径向力波的阶数越低,铁芯弯曲变形的两个相邻支点之间的距离越远,铁芯的刚性越低,径向变形越大。定子铁心的变形大约与力波阶的四次方成反比,并且与力波振幅成正比。因此,具有较大幅度的低阶径向力波是电磁噪声的主要来源。另外,应该特别注意。是的,核心和框架都有一定的固有频率。当径向力波的频率接近或什至等于固有频率时,将发生共振。这时,铁芯的振动和辐射噪声将大大增加。


  由于基波磁场振幅大,如果没有基波磁场,电动机将无法工作,因此不可避免地会产生倍频噪声。但是,由于力波的频率较高(2极电机除外),较低的频率和较低的噪声辐射效率,因此,除了具有较高功率的2极电机以外,倍频噪声通常较小。


  二、电机主要噪声源有多少种类型?


  一般而言,由变频器控制的驱动电机振动的原因可以概括为以下四类:


  (1)电磁噪声


  电机的气隙磁场相互作用会产生电磁力波,该电磁力波会随时间和空间而变化。这种电磁力波将导致电动机定子和壳体振动。定子和壳体的振动继而引起周围空气的振动,从而产生电磁噪声。特别是当电磁力波的空间阶次和频率接近定子结构的模态形状和频率时,会引起严重的共振。


  (2)机械噪音


  驱动电机的机械噪声通常是由偏心率(静态偏心率,动态偏心率,混合偏心率,定子和转子尺寸加工精度差等)以及在制造和组装过程中产生的轴承噪声引起的。由于温度过度升高,负荷过大,润滑不良和安装不当而导致轴承产生异常噪音,从而加剧了轴承噪音。


  (3)空气动力噪声


  空气动力噪声主要由使用风扇冷却的电动机产生。风扇叶片的高速旋转会导致周围的空气产生涡流干扰和周期性的脉动,从而导致搅动的气流与散热肋片,紧固螺栓和其他突出的障碍物碰撞并产生噪音。为了减小空气阻力,高速运行的驱动电动机的转子结构通常不使用突出的紧固螺栓和散热肋,因此在驱动电动机领域中空气动力学噪声不明显。


  (4)开关噪音


  由控制器的开关频率引起的一系列电流谐波,以及与气隙磁场相互作用产生的力波作用在定子上,产生高频振动噪声。开关噪声与其控制直接相关。使用rPWM可以很好地降低开关噪声。

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  三、电机电磁噪声识别方法


  1,突然掉电的方法。由于机械惯性比电磁过渡过程慢得多,因此功率突然中断而不受电磁因素的影响,此时电机速度几乎保持不变。如果此时电机噪声突然消失或显着降低,则可以得出结论,噪声是由电磁原因引起的。


  2,改变电压方式。由于异步电动机的速度不会随电压变化很大,因此,当电压变化时,机械噪声和通风噪声基本不变,但是电磁噪声随电压变化很大。


  3,拖动方法。低噪声电动机用于驱动被测噪声电动机。如果此时噪声降低或消失,则表示正在驱动的电机噪声是电磁噪声。


  四、电磁噪声的计算方法


  电磁噪声是电动机的主要噪声源之一。在多极电动机或通风噪声低的电动机中,电磁噪声更为突出。通常,它随着电动机功率的增加而增加,并且在负载下噪声也会增大根源。该噪声与电动机的电磁设计参数密切相关。如果设计不当,电磁噪声将非常明显,并且有可能成为超越其他噪声的主要噪声源。因此,研究电动机电磁噪声的原因,电动机设计参数与电磁噪声之间的关系以及电磁噪声的计算方法对设计阶段电动机噪声的预测和控制具有重要意义。