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[推薦]淺談氣隙對電機電磁噪聲的影響及解決辦法

噪聲已同水污染、大氣污染一并被列為三大公害。在異步電機中,由于定、轉子電流在空氣中形成的諧波磁場相互作用產生的電磁力波,從而引起鐵心軛部振動,并引起機座隨之振動,迫使周圍空氣振動而產生電磁噪聲。電磁噪聲與氣隙中定、轉子磁場之間相互作用面產生的徑向力、電機構件的動態響應及電機表面的聲輻射特性有關,電機電磁噪聲是影響電機質量的重要因素,長期以來如何降低電機電磁噪聲是技術人員重點關心的問題之一。產生電磁噪聲的原因十分復雜,解決的辦法也各不一樣,本文我與大家共同探討氣隙對電機電磁噪聲的影響及解決的辦法。
首先,氣隙對電磁噪聲產生影響的原因有兩個:一是在設計中產生的影響。設計時氣隙磁密Bδ設計過高,因為徑向力波幅值與Bδ2成正比,而氣隙中的徑向力波是產生電磁噪聲的主要根源。二是,在制造過程中產生的影響。在制造過程中電機機座、定子鐵心的變形造成定、轉子的不同心導致電機在通電后產生單邊磁拉力噪聲和齒諧波噪聲。
其次,氣隙對電機電磁噪聲的解決辦法從三個方面來分析。
第一降低氣隙磁密。由于徑向力波幅值與Bδ2成正比,所以降低Bδ可以降低電磁振動、噪聲。當Bδ由Bδ1降至Bδ2時降低的噪聲為
    △L=40lg(Bδ1/ Bδ2) [dB(A)]
△L的計算值與實測結果間的誤差和初始值Bδ1的大小及電機磁路的飽和程度有關。我們做過這樣的實驗:一臺YZTD225L-4/8/32塔機電機,在50Hz時做噪聲試驗,其結果是4/8極為70[dB(A)]、32極為82[dB(A)]。我們用變頻器把電源的頻率提為55Hz做噪聲試驗,其結果是4/8極為69[dB(A)]、32極為72[dB(A)]。通過電磁計算,50Hz時4極Bδ為0.68T、8極Bδ為0.67T、32極Bδ為0.64T;55Hz時4極Bδ為0.65T、8極Bδ為0.64T、32極Bδ為0.53T。從以上數據分析說明,電機的氣隙磁密初始值的飽和程度與噪聲關系非常大;同時也說明,同一臺多速電機在不同極數情況下的氣隙磁密的飽和程度值也是不一樣的。另外磁密的飽和程度與所用電工材料有關,如同一型號的電機分別用50W470和50WW800的沖片,它的噪聲也是不一樣的,特別是對極數較高的電機影響較大。所以上述公式只是一個參考,它可以提示設計者在電機的使用部門對噪聲提出苛刻要求時,盡可能選取低的Bδ,同時Bj、Bt也不能過高,否則會起到推波助瀾的作用。
第二增大氣隙δ,減小氣隙的不均勻度。適當地加大氣隙可以減小諧波的幅值,減小氣隙不均勻度,并能使徑向力波的幅值降低。δ由δ1增至δ2后降低噪聲值△L可由下式計算:
          △L=40lg(δ2/δ1) [dB(A)]
 由上式計算的△L與初始值δ1有關,故與實測結果相比往往有誤差,但作為定性分析是完全可以的。在制造過程中氣隙的不均勻度對不同極數電機噪聲的影響是不一樣的。我們做過這樣的實驗,一臺YZTD225L-4/8/32的電機,在制造過程中發現氣隙變形有0.2mm,這時電機的噪聲在4/8極為70[dB(A)]、32極為90[dB(A)]。之后我們把電機拆開再以機座止口定位光車定子鐵心內圓(擦刀車0.2 mm),然后裝機做試驗,這時測得電機噪聲在4/8極為68[dB(A)]、32極為82[dB(A)]。從這兩組數據我們不難看出氣隙的不均勻度對低轉速電機的影響較大。減小氣隙不均均度是制造問題,應該在加工時嚴格按圖樣要求加工,并增強定子的結構剛性。
第三加均壓線。對于每相并聯支路數大于1的電機,從理論上來講各支路感應電勢是嚴格相等的,即結構嚴格對稱,電磁也嚴格對稱,支路間不可能產生環流。但實際情況下由于工藝、裝配原因不可避免地會產生電、電磁方面的不平衡、不對稱,從而導致支路間產生了環流,這樣我們就有必要將定子繞組中理論上的等電位點用導線連接起來,強迫其等電位,讓環流無法產生,中間這根連接線就叫均壓線。下面以96槽32極單層繞組電機A相為例來看均壓線的效果。我們做過這樣的對比試驗,把一臺低速極電磁噪聲很大的YZTD225-4/8/32電機抽出來進行32極噪聲測試,其結果為88[dB(A)],然后我們把這臺電機低速極的繞組連線打開,加上均壓線,再進行32極噪聲測試,其結果為71[dB(A)],將噪聲指標提高了3個等級,效果十分理想。這個方案的唯一不足就是整形工藝較為復雜,定子繞組引接線較多。
針對氣隙對電機噪聲的影響及解決方法的分析和闡述,我們對電機的噪聲控制,不同的生產條件及不同規格的電機,采取的方法也有所不同,因此我們應在電機設計階段對噪聲進行充分的分析研究;在生產過程中保持工藝的穩定性,并在實踐中不斷總結對比。只有這樣我們才能很好的避免氣隙對電機電磁噪聲的影響,從而達到提高產品質量的目的。

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