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電機噪聲分析與降噪措施



  控制噪聲是環境保護的一個重要內容,而電機噪聲又是衡量電機產品質量的重要技術指標。因此控制電機的噪聲已成為國內外電機制造企業生存與發展的重要問題。文章就引起噪聲的主要原因以及采取的降噪措施加以分析論述。


  電機運轉時通常有多種噪聲源同時并存,不同的噪聲是由電機各種零部件產生的,而電機形成噪聲的不同部位,一般互不相關,因此可以分別研究,分別采取專門的降噪措施。



  1 電磁噪聲

  電磁噪聲主要是由在時間和空間上作變化,并由電機各部分之間作用的磁拉力引起的。氣隙空間的磁場是一個旋轉力波,它的徑向力波使定子和轉子發生徑向變形和周期性振動,是形成噪聲的聲源。其聲波大部分是由定子和其它部件振動輻射到周圍空間,成為“氣載噪聲”,而電磁噪聲大部分屬于“氣載噪聲”。還有很多屬于設計和故障原因,也會造成電磁噪聲的增加,比如:磁拉力不平衡;鐵心飽和的影響;開口槽的影響;磁通振蕩產生噪聲;氣隙動態偏心;晶閘管電源中的脈動分量;電網中的諧波分量;異步電動機斷條;直流電動機電樞和主極匝間短路;交流電動機鐵心壓裝不緊;裝配氣隙不均等等。所以,適當降低電機的氣隙磁通密度、增大氣隙,設計時如采用電樞斜槽,直流電動機的不均勻氣隙和交流電動機的磁性槽楔,都是降低齒諧波和電磁噪聲的有效措施。增加機座剛度,可以減少由于定、轉子氣隙場中基波旋轉力產生的振動和噪聲。提高氣隙裝配時的均勻度和鐵心的疊裝質量,都有利于降低電磁噪聲。



  2 空氣動力噪聲

  電機的空氣動力噪聲有渦流噪聲和笛鳴噪聲兩種。渦流噪聲主要是由轉子和風扇引起的冷卻空氣湍流在旋轉表面交替出現渦流引起的。而笛鳴噪聲是通過壓縮空氣,或空氣在固定障礙物上擦過而產生的。電機內的笛鳴噪聲則主要是徑向通風溝引起的。笛鳴噪聲是隨轉動部件和固定部件之間間隙的減小而增強。所以采用密封的隔音罩,將噪聲“密封”在隔音罩內,增大轉動部件和固定部件之間的間隙,改進導風罩形狀,采用不均勻分布和長度不等距的風葉是降低笛鳴噪聲的有效辦法。另外,降低轉子表面圓周速度,減小電機的表面積和轉子表面粗糙度三個參數,也可以降低空氣動力噪聲。



  3 換向噪聲

  換向噪聲,也稱為電刷噪聲。在有滑環和換向器的電機中,換向噪聲是不可避免的,有時會成為一個主要的噪聲源。換向噪聲由三種原因引起:①摩擦噪聲。電刷與滑環和換向器的滑動連接處,必然產生摩擦噪聲。摩擦噪聲的大小與滑環和換向器表面狀態、電刷的摩擦系數、空氣的絕對濕度和電刷壓力有關。所以,降低摩擦噪聲的方法有,提高滑環、換向器的工作表面光潔度和圓度;保證空氣的絕對濕度不低于5g/m3;清潔電刷表面;電刷材料硬度不能過大;適當的縮小換向器直徑。②撞擊噪聲。這是由于換向片之間都有一個云母溝,由于換向器變形,云母溝下刻和倒棱工藝不好,使電刷在電動機旋轉時往往會撞擊換向片,使換向片和電刷周期性的撞擊,電刷產生徑向跳動和擺動,引起電刷和刷握的周期性振動,產生換向噪聲。降噪對策,確認換向器是否偏心、變形;換向器壓入尺寸是否合格;電刷高度是否超差;電刷是否嚴重變形、疊加電極或三電極扭曲等等。③火花噪聲。是由電刷和換向器或滑環接觸導電過程中產生的火花引起的。火花噪聲是隨換向火花的增大而增大。而換向器變形,表面工作狀態不良,沖擊性負荷,頻繁的過載和堵轉,電流變化率過高,電機周圍溫度過低,空氣中含塵量過高,有害性氣體和室溫過高等因素都會導致換向火花的加大。所以確認表面工作狀態是否合格,是否長期過載、堵轉,檢查測試空氣中的含塵量,室溫是否達到要求,是否存在有害性氣體等方法,都可以降低這種噪聲。



  4 機械噪聲

  旋轉電機噪聲主要是機械噪聲,大型、高速電機易產生這種噪聲。轉子動平衡不好是產生機械振動和機械噪聲最常見的原因之一。提高轉子動平衡精度則可以有效降低這種噪聲。安裝、調整不良,定、轉子部件固有頻率和轉速頻率一致時也會產生機械噪聲。當電機裝有端罩式風罩時,罩子往往被電動機的振動所搖撼,并發生振動,也會產生噪聲。這種情況下,電機定子的振動往往是端罩或風罩的激勵源,要減小這種振動噪聲,措施是增大端蓋和罩子的動態剛度。在端罩和定子的結合處加設吸振材料,比如毛氈等,都可減小定子的振動幅值。



  5 負載噪聲

  這種噪聲產生的主要原因是制造工差、裝配間隙,及運行、運輸、安裝過程中造成工作表面損傷和電腐蝕產生損傷,都會使軸承運行不平衡和發生不規則的撞擊。比如,軸表面粗糙度達不到要求,軸承孔圓度超差(定子或端蓋),軸承孔材料差,電樞芯軸伸端輕微劃傷等。降噪對策有,軸承加工過程和入廠檢驗時,一定要加強對軸承內壁光滑度、圓度、表面粗糙度的測試檢查;確認軸承內壁油孔或材質是否符合要求,軸承孔圓度是否超差;仔細檢查軸頭部,確認端蓋側軸頭是否合格;串軸疊鉚時,軸伸端是否有劃傷。



  總之,為了有效的控制和降低電機噪聲污染,除了生產過程中把好質量關外,還必須熟練掌握對電機噪聲的監測、診斷和識別技術,以便采取有效的措施降噪。




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