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淺析異步電動機的噪聲判別與處理
2013-01-21
摘 要：本文系統分析和歸納了異步電動機產生噪聲的原因，并針對性地提出噪音的判別方法，總結出降低和解決電動機噪音的處理措施。
關鍵詞：電動機；噪聲；判別；處理
電動機是目前廠礦企業使用Z廣泛的動力設備，同時也是環境污染的主要噪聲來源之一。噪聲不僅影響了人們的生活和工作環境，對人體健康造成一定危害，而且使人們的工作效率降低。持續的噪聲會使人的聽覺器官、神經系統、消化系統和視覺器官等受到不利影響。普遍認為：作用于人耳的聲強超過85dB，就必須采取控制和防護措施。通常電動機的噪聲和振動是同時發生的。電動機噪聲主要包括機械振動噪聲、電磁噪聲和通風噪聲。
1 異步電動機產生噪聲的原因
1.1 機械方面原因
因機械方面產生噪音的原因與電動機的制造工藝有關，主要有轉子固定鍵未擰緊，有松動現象；未做風扇靜平衡，或做的精度不夠；轉子不平衡，未做靜、動平衡檢查；定、轉子鐵心變形；轉軸彎曲，定、轉子相擦；地腳固定不穩，安裝不正、不牢固；鐵心及鐵心齒壓板松動；零部件加工不同心，裝配公差不合理；電動機組裝和安裝質量不好；端蓋、軸承蓋螺絲未擰緊或裝偏等。
1.2 電磁方面原因
因電磁方面產生噪聲的原因主要有電動機三相繞組不平衡；繞組有短路或斷路故障；電刷接觸不好，壓力過大、過小，刷質不符合要求；斷籠或端環開裂、松動；改極時，定、轉子 槽數配合不適合；集電環的短接片與短路環接觸不穩定；電源供電質量不好，三相不平衡，有高次諧波等。
1.3 通風方面原因
因通風方面造成噪聲過大主要和電動機的使用維護不當有關，主要有風扇有缺陷或損壞，如掉葉、變形、風扇不平衡產生噪聲和振動；風扇在軸上固定不牢固；風罩與風葉之間的間隙不合適，過小或偏斜；風路局部堵塞等。
2 噪聲的判別方法
2.1 機械噪聲判別法
機械噪聲與外施電壓大小和負載電流無關，如果噪聲不穩定，時高時低，那就是機械噪聲，因為通風噪聲是穩定的。
2.2 電磁噪聲判別法
電磁噪聲大小隨磁場強弱、負載電流大小以及轉速高低而變，利用這個特征，可采取下面辦法進行判別。
（1）突然斷電法：由于機械慣性比電磁過渡過程慢得多，突然斷電后排除了電磁因素的影響，這時電動機轉速幾乎不變，如果這時噪聲突然消失或顯著降低，可斷定是電磁原因產生的噪聲。
（2）改變電壓法：由于異步電動機轉速隨電壓變化不大，當改變電壓時，機械噪聲和通風噪聲基本不變，但電磁噪聲隨電壓變化很大。
（3）對拖法：用一臺低噪聲電動機拖動有噪聲的被試電動機，這時噪聲降低或消失，則說明被拖動得電動機噪聲是電磁噪聲。
（4）如果電磁噪聲是因繞組不對稱，匝間短路等缺陷引起，則三相電流不平衡，如因轉子斷籠或繞線轉子三相繞組不對稱引起，則定子電流有波動。
2.3 通風噪聲判別法
（1）去掉風扇或堵住風口，讓電機在無通風氣流情況下運轉，這時如果電動機噪聲消失或顯著減弱，則說明是通風噪聲引起的。
（2）改變測量噪聲的位置進行判別，因為以通風噪聲為主的電動機，在電動機進口處和風扇附近處噪聲Z強，距離進風和出風口較遠后測量噪聲明顯降低，則說明噪聲和通風有關。
（3）磁噪聲和機械噪聲有時不穩定，時高時低，而通風噪聲通常是穩定的，用外徑和型式不同的風扇，在不同轉速下試運轉，如果電動機噪聲有明顯差別，則說明電動機噪聲主要是通風噪聲引起的。
（4）械噪聲或電磁噪聲較大的電動機，往往振動也大，但通風噪聲與電動機振動關系不大。
3 降低電動機噪聲的措施
3.1 降低機械方面引起噪聲的措施
緊固所有裝配件上的緊固螺栓，保證端蓋，軸承蓋，定、轉子鐵心，固定鍵，齒端板，風扇座，集流裝置等配合不松動；選用的軸承和潤滑油，選用超精研磨、波紋度小于2μm的電動機專用軸承，可降低軸承噪聲；裝配軸承時要采用合理工具，Z好熱套，嚴禁猛打猛敲，使軸承受力不均；增強修配零部件的機械強度的精度；校正轉子平衡；提高電動機組裝質量，保證同心度，與機械設備聯接要正確，做好確定中心工作；電刷硬度適當降低，刷壓要合適，電刷在刷盒內間隙要合適（一般0.1mm左右）；檢查鐵心的偏心情況，必要時可適當車圓轉子表面（控制切削量0.10-0.20mm）。
3.2 降低電磁方面引起噪聲和振動的措施
三相繞組在設計和安排上要三相對稱；檢查繞組故障，要及時處理好，比如繞組存在匝間短路，或舉刷裝置的短路元件的接觸不良，轉子斷籠端環開焊等故障；選擇先進的繞組型式和合理的跨距以降低高次諧波，欲使高次諧波中ν次諧波消除，可使ν次諧波的短距系數為零，從而計算出合適的線圈跨距；采用磁性槽楔降低齒槽效應；提高氣隙均勻度，按工藝要求正確組裝和安裝電動機；改極數時，要校核定、轉子槽數是否適應新極數的要求。
3.3 降低通風方面引起噪聲和振動的措施
當電動機容量有余時，比如負載率在30%以下，可適當減小風扇外徑，以降低風扇轉動引起的振動和噪聲；調整風扇罩之間的間隙，使通風噪聲降低；電動機組裝時，要使定、轉子鐵心徑向通風溝對齊，否則會引起通風振動和噪聲；只需單方向旋轉的電動機，可考慮改用高效軸流風扇；提高定、轉子繞組端部表面的平滑程度。
結語：電動機噪聲的控制和降低可歸納為：在設計和制造過程中采取措施降低電磁方面的噪聲，在使用和維護過程中采取措施降低機械方面的噪聲，通過合理選型降低通風方面的噪聲。
關鍵詞：電動機；噪聲；判別；處理
電動機是目前廠礦企業使用Z廣泛的動力設備，同時也是環境污染的主要噪聲來源之一。噪聲不僅影響了人們的生活和工作環境，對人體健康造成一定危害，而且使人們的工作效率降低。持續的噪聲會使人的聽覺器官、神經系統、消化系統和視覺器官等受到不利影響。普遍認為：作用于人耳的聲強超過85dB，就必須采取控制和防護措施。通常電動機的噪聲和振動是同時發生的。電動機噪聲主要包括機械振動噪聲、電磁噪聲和通風噪聲。
1 異步電動機產生噪聲的原因
1.1 機械方面原因
因機械方面產生噪音的原因與電動機的制造工藝有關，主要有轉子固定鍵未擰緊，有松動現象；未做風扇靜平衡，或做的精度不夠；轉子不平衡，未做靜、動平衡檢查；定、轉子鐵心變形；轉軸彎曲，定、轉子相擦；地腳固定不穩，安裝不正、不牢固；鐵心及鐵心齒壓板松動；零部件加工不同心，裝配公差不合理；電動機組裝和安裝質量不好；端蓋、軸承蓋螺絲未擰緊或裝偏等。
1.2 電磁方面原因
因電磁方面產生噪聲的原因主要有電動機三相繞組不平衡；繞組有短路或斷路故障；電刷接觸不好，壓力過大、過小，刷質不符合要求；斷籠或端環開裂、松動；改極時，定、轉子 槽數配合不適合；集電環的短接片與短路環接觸不穩定；電源供電質量不好，三相不平衡，有高次諧波等。
1.3 通風方面原因
因通風方面造成噪聲過大主要和電動機的使用維護不當有關，主要有風扇有缺陷或損壞，如掉葉、變形、風扇不平衡產生噪聲和振動；風扇在軸上固定不牢固；風罩與風葉之間的間隙不合適，過小或偏斜；風路局部堵塞等。
2 噪聲的判別方法
2.1 機械噪聲判別法
機械噪聲與外施電壓大小和負載電流無關，如果噪聲不穩定，時高時低，那就是機械噪聲，因為通風噪聲是穩定的。
2.2 電磁噪聲判別法
電磁噪聲大小隨磁場強弱、負載電流大小以及轉速高低而變，利用這個特征，可采取下面辦法進行判別。
（1）突然斷電法：由于機械慣性比電磁過渡過程慢得多，突然斷電后排除了電磁因素的影響，這時電動機轉速幾乎不變，如果這時噪聲突然消失或顯著降低，可斷定是電磁原因產生的噪聲。
（2）改變電壓法：由于異步電動機轉速隨電壓變化不大，當改變電壓時，機械噪聲和通風噪聲基本不變，但電磁噪聲隨電壓變化很大。
（3）對拖法：用一臺低噪聲電動機拖動有噪聲的被試電動機，這時噪聲降低或消失，則說明被拖動得電動機噪聲是電磁噪聲。
（4）如果電磁噪聲是因繞組不對稱，匝間短路等缺陷引起，則三相電流不平衡，如因轉子斷籠或繞線轉子三相繞組不對稱引起，則定子電流有波動。
2.3 通風噪聲判別法
（1）去掉風扇或堵住風口，讓電機在無通風氣流情況下運轉，這時如果電動機噪聲消失或顯著減弱，則說明是通風噪聲引起的。
（2）改變測量噪聲的位置進行判別，因為以通風噪聲為主的電動機，在電動機進口處和風扇附近處噪聲Z強，距離進風和出風口較遠后測量噪聲明顯降低，則說明噪聲和通風有關。
（3）磁噪聲和機械噪聲有時不穩定，時高時低，而通風噪聲通常是穩定的，用外徑和型式不同的風扇，在不同轉速下試運轉，如果電動機噪聲有明顯差別，則說明電動機噪聲主要是通風噪聲引起的。
（4）械噪聲或電磁噪聲較大的電動機，往往振動也大，但通風噪聲與電動機振動關系不大。
3 降低電動機噪聲的措施
3.1 降低機械方面引起噪聲的措施
緊固所有裝配件上的緊固螺栓，保證端蓋，軸承蓋，定、轉子鐵心，固定鍵，齒端板，風扇座，集流裝置等配合不松動；選用的軸承和潤滑油，選用超精研磨、波紋度小于2μm的電動機專用軸承，可降低軸承噪聲；裝配軸承時要采用合理工具，Z好熱套，嚴禁猛打猛敲，使軸承受力不均；增強修配零部件的機械強度的精度；校正轉子平衡；提高電動機組裝質量，保證同心度，與機械設備聯接要正確，做好確定中心工作；電刷硬度適當降低，刷壓要合適，電刷在刷盒內間隙要合適（一般0.1mm左右）；檢查鐵心的偏心情況，必要時可適當車圓轉子表面（控制切削量0.10-0.20mm）。
3.2 降低電磁方面引起噪聲和振動的措施
三相繞組在設計和安排上要三相對稱；檢查繞組故障，要及時處理好，比如繞組存在匝間短路，或舉刷裝置的短路元件的接觸不良，轉子斷籠端環開焊等故障；選擇先進的繞組型式和合理的跨距以降低高次諧波，欲使高次諧波中ν次諧波消除，可使ν次諧波的短距系數為零，從而計算出合適的線圈跨距；采用磁性槽楔降低齒槽效應；提高氣隙均勻度，按工藝要求正確組裝和安裝電動機；改極數時，要校核定、轉子槽數是否適應新極數的要求。
3.3 降低通風方面引起噪聲和振動的措施
當電動機容量有余時，比如負載率在30%以下，可適當減小風扇外徑，以降低風扇轉動引起的振動和噪聲；調整風扇罩之間的間隙，使通風噪聲降低；電動機組裝時，要使定、轉子鐵心徑向通風溝對齊，否則會引起通風振動和噪聲；只需單方向旋轉的電動機，可考慮改用高效軸流風扇；提高定、轉子繞組端部表面的平滑程度。
結語：電動機噪聲的控制和降低可歸納為：在設計和制造過程中采取措施降低電磁方面的噪聲，在使用和維護過程中采取措施降低機械方面的噪聲，通過合理選型降低通風方面的噪聲。
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