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文檔簡介

1、電機電磁噪聲的分析定轉子的槽配合的選擇對電磁噪音的影響很大,選擇合適的槽配合是降低電磁噪音最有效、最經濟的方法,因此,在選擇定轉子槽配合時要慎重。要避免出現幅值較大,次數較低的力波,幅值較大的定轉子齒諧波磁場由定轉子槽數決定,由電機學,可知定轉子一階齒諧波作用產生的力波次數為,式中、- 定、轉子槽數、-極對數定子相帶諧波與轉子一階齒諧波作用產生的力波次數(對定子60 相帶整數槽繞組)為:式中定轉子二階齒諧波作用產生的力波次數為:在設計時,應盡量避免定轉子槽配合產生較低的,另外齒諧波幅值隨轉子槽數增大而減小。因此,為了降低電機的電磁噪音,在選擇定轉子槽數時應采用遠槽多槽配合,即 與 相差較大及,

2、電動機二維(力波頻率與力波階次)電磁噪聲理論由異步電動機氣隙磁密波的作用,在定子鐵心齒上產生的磁力有徑向和切向兩個分量。徑向分量使定子鐵心產生的振動變形是電磁噪聲的主要來源;切向分量是與電磁轉矩相對應的作用力矩,它使齒對其根部彎曲,并產生局部振動變形,這是電磁噪聲的一個次要來源;電磁噪聲一般在極數較多、功率較大的電機中比較明顯,并且是引起負載時噪聲增大的重要原因。三相異步電動機運行時,氣隙中存在基波與一系列諧波磁場,它們相互作用除產生引起轉矩的切向力外,還會產生許多高次、頻率且各不相同的旋轉徑向電磁力波,這些徑向力波作用在定轉子上,使它發生徑向周期性變形,即產生頻率等于徑向力波頻率的振動,該振

3、動傳到機座,引起機座的振動,從而又使機座周圍的空氣脈動而引起電磁噪聲,電機本身都有固有的振動頻率,當徑向力波頻率與電機的固有頻率相同或相近時,就會引起共振,產生很大的電磁噪音。籠型異步電動機電磁噪聲的頻帶通常為700 4000Hz 。在這個頻率范圍內,人的耳朵有很高的靈敏度,因而引起強烈的噪聲感覺,嚴重時表現為十分刺耳的嘯叫聲。降低電動機電磁噪聲的基本條件,除了使力波頻率遠離電動機固有頻率這一傳統條件以外,電動機二維電磁噪聲理論又增加一個使力波階數不等于模態振型階數這個新條件。因此,二維電磁噪聲理論給電動機槽配合的選擇提供了兩個可以達到降低噪聲的選擇條件。Y系列電動機的主要模態振型階數大多數是

4、2階的,所以異步電機避免產生高電磁噪聲的經驗是消除2階力波,二維電磁噪聲理論給予異步電動機設計中槽配合的選擇增加了必須考慮降低電磁噪聲的新內容:1.計算電磁力波階數和力波頻率;2.計算電動機結構的模態參數,特別是模態頻率和模態振型階數;3.在模態參數已確定的情況下,按二維電磁噪聲理論中低噪聲條件選擇Z1/Z2;電磁諧波磁場產生的力波諧波磁場產生的力波所引起的振動與噪聲,一方面與該力波的幅值大小有關,也與力波階次的次數有關。在大多數情況下,次數小于8的影響較大,高次數的力波一般不考慮,所以一定要選擇合適的定轉子槽配合,以避免產生較低次的力波。若Z1和Z2分別代表定、轉子槽數,則要求:Z1-Z2(

5、0或2p); Z1-Z2(1或2p1); Z1-Z2(2或2p2);Z1-Z2(3或2p3);槽配合影響電機的附加轉矩、附加損耗、電磁振動和電磁噪聲。從降低電磁噪聲方面考慮,選擇槽配合時應注意以下問題:(1) 選擇合適的轉子槽數來降低電磁噪聲;轉子的槽數直接決定轉子力波的頻率,也就是說如果轉子槽數選擇不當,使力波頻率與定子固有頻率重合,電機將有明顯的電磁噪聲現象,可用下式計算: 上式中:; f1 = 定子工作頻率; (2)選擇合適的定、轉子槽數來提高電磁力波的階次; 定轉子槽數對電磁力波的階次n有直接的影響,對于不同槽配合的電機將產生不同階次的力波。根據下式計算電磁力波的階次n.上式中:根據麥

6、克斯韋定律,氣隙磁場中單位面積的徑向電磁力按下式計算:式中:B氣隙磁密機械角位移0真空磁導率由于定、轉子繞組中存在著主波磁勢與各次諧波磁勢,它們相互作用可以產生一系列的力波。主波磁場產生的力波主波磁場B1所產生的徑向力波為:Pr1=P0+P1,式中,是徑向力的不變部分,它均勻作用于圓周上,使定子鐵芯受到壓縮應力。不變部分不會產生振動與噪聲。P1=P0cos(2p-21t-20),其中p為主波的極對數,1主波的角速度,0初相角。P1是徑向力波的交變部分,這個力波的角頻率是21,即2倍的電源頻率,它使定、轉子產生2倍電源頻率的振動與噪聲。它的強度與氣隙磁密的平方成正比,這在兩極的大容量電機中,容易

7、產生較大的影響,而在一般情況下,由于它的頻率較低,其噪聲影響并不顯著。 為了控制機械噪聲和振動,首先必須判明產生振動或噪聲的部位,使用儀器測繪電機噪音頻譜曲線時,常用倍頻程或1/3倍頻程,電機噪音頻譜分析一般用1%窄帶頻譜這樣便于找出電機的主要噪音聲源(如僅做分析不計量可以用掌上電腦的噪音測試軟件測試對應峰值);常見的電機噪聲頻率與發生部位:1.軸承1)軸承滾珠:2000-5000Hz; 2)軸向振動:1000-1600Hz有明顯峰值;3)軸向串動聲:50-400 Hz有明顯峰值(對應f=n/10, n/30, n/60*Re/Rc 或 E*n/30);2.端蓋共振:1000-1500 Hz有

8、峰值;3.機殼共振:500-1000 Hz有明顯峰值;4.換向器噪音:m*n/60;5.轉子動不平衡噪音:n/60 Hz;6. 單邊電磁拉力不平衡:峰值與電源頻率對應;7.電機定子磁場徑向磁拉力振動峰值與兩倍電源頻率對應;8.齒諧波噪音:ZQn/60+2f0 (Z為諧波次數,Q為轉子齒數,f0為電源頻);9.轉差聲:Sf0或2Sf0,S為轉差率(%);10.空氣動力共鳴聲:在f=m*Z*n/60有明顯峰值,m為風道數,Z為諧波次數;電機的負載噪音的測試;1外拖法(負載隔離法);2對拖疊加法(施加負載法);3振動測試法;電磁噪聲是由在時間上和空間上作變化,并由電機各部分之間作用的磁拉力引起的。對

9、于異步電機電磁噪聲的形成的原因可以歸為:1. 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震動,產生了電磁噪聲。2. 氣隙磁場中除了電源基波分量外,還有高次諧波分量,高次諧波的徑向力波也都分別作用于定轉子鐵心上,使它們產生徑向變形和周期震動,在一般情況下,對高次諧波來說,電動機轉子剛度相對較強,定子鐵心的徑向變形是主要的,可能產生較大的噪聲。3. 定子鐵心不同階次諧波的變形,有不同的固有頻率,當徑向力波的頻率與鐵心的某個固有頻率接近或相等時,就會引起“共振”。在這種情況下,即使徑向力的波幅不大,也會導致鐵心變形、周期性震動和產生較大噪聲。4. 定子變形后引起周圍空氣振動,從而產生噪聲。這時,定子相當于一個聲輻射器。 5. 當鐵心飽和時,將會使磁場正弦分布的頂部變得平坦,在磁場分布中加大了三次諧波分量,將使電磁噪聲增加。 6. 定轉子槽都是開口的,氣隙磁導在旋轉時也是在變化和波動的。氣隙磁場中出現了很多由于槽開口引入的諧波。我們可采用下列方法降低電磁噪聲。1. 盡量采用正弦繞組,減少諧波成份;2. 選擇適當的氣隙磁密,不應太高,但過低又會影響材料的利用率;3. 選擇合適的槽配合,避免出現低次力波;4. 采用轉子斜槽,斜一個定子槽距;5. 定、轉子磁路對稱均勻,迭壓緊密;6. 定、轉子加

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