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振動(dòng)和噪聲是電機(jī)試驗(yàn)和運(yùn)行過程為常見的問題,引起振動(dòng)和噪聲的原因很多,要將這些問題完全分清楚也不容易。在很多情況下,我們會(huì)將振動(dòng)和由振動(dòng)導(dǎo)致的噪聲歸結(jié)到轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡環(huán)節(jié),很多的時(shí)候從轉(zhuǎn)子本身又找不到確切的原因。歸根結(jié)底,理論的分析與實(shí)際的狀況會(huì)存在一定的差異性,確保其所涉及的每一個(gè)環(huán)節(jié)都符合要求,才能做出真正意義上的精品電機(jī)。
電機(jī)的機(jī)械振動(dòng)和噪聲包括由轉(zhuǎn)子機(jī)械上不平衡產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲、軸承振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲、受軸承激振而產(chǎn)生的端蓋軸向振動(dòng)和噪聲、電刷和換向器(或集電環(huán))之間的摩擦振動(dòng)和噪聲等等。今天Ms.參與大家分享轉(zhuǎn)子機(jī)械不平衡產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲問題。
轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡與靜不平衡
通常剛性轉(zhuǎn)子的機(jī)械不平衡可分為靜不平衡、動(dòng)不平衡和混合不平衡。由靜不平衡導(dǎo)致的離心力在兩個(gè)支座上產(chǎn)生大小相等、相位相同的振動(dòng)。由動(dòng)不平衡導(dǎo)致的離心力的力偶在兩個(gè)支座上產(chǎn)生大小相等、相位相反的振動(dòng)。實(shí)際中常碰到的還是混合不平衡,這是殘余靜不平衡離心力和動(dòng)不平衡離心力偶共同作用在兩個(gè)支座上產(chǎn)生大小不等、相位不同的振動(dòng)。轉(zhuǎn)子的機(jī)械不平衡可以通過校平衡來(lái)加以消除。
轉(zhuǎn)子的熱不平衡
轉(zhuǎn)子有效部分的不均勻發(fā)熱或不均勻冷卻所引起的熱不平衡會(huì)加劇轉(zhuǎn)子的機(jī)械不平衡振動(dòng),且振動(dòng)可隨時(shí)間而增劇。汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于繞組發(fā)生匝間短路故障或相絕緣厚度不均勻使各槽導(dǎo)體的溫度不同;水冷轉(zhuǎn)子繞組中,由于冷卻水在各個(gè)并聯(lián)支路中的分配不均勻等都會(huì)引起熱不平衡。
大型高速電機(jī)中,往往由于轉(zhuǎn)子鐵心和軸的配合不緊而使軸出現(xiàn)不對(duì)稱發(fā)熱,以至產(chǎn)生不穩(wěn)定振動(dòng)。因此,這種電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心與軸之間應(yīng)采用熱套配合,并盡可能采用剛度較大的轉(zhuǎn)軸。工作轉(zhuǎn)速高于一階或二階臨界轉(zhuǎn)速的柔性轉(zhuǎn)子,對(duì)熱不平衡特別敏感,需要在總裝配時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充平衡。
次臨界轉(zhuǎn)速振動(dòng)
臥式電機(jī)在起動(dòng)過程中,當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到其臨界轉(zhuǎn)速的一半時(shí),也可能發(fā)生劇烈振動(dòng),這種現(xiàn)象是由于出現(xiàn)所謂次臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子兩個(gè)相互垂直的徑向上剛度的不同,例如兩極汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在本體上有大齒和線槽,直流電機(jī)和交流電機(jī)的軸上為了固定鐵心、換向器和風(fēng)扇等所銑的鍵槽,是發(fā)生上述現(xiàn)象的原因。
橢圓導(dǎo)致的振動(dòng)
軸頸的橢圓度如同軸沿兩個(gè)相互垂直的方向上剛度不同的情況一樣,會(huì)引起雙倍轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng)。在大型高速電機(jī)中,如果采用滾動(dòng)軸承,且軸頸直徑在100~120毫米以上時(shí),軸頸的橢圓度對(duì)轉(zhuǎn)子振動(dòng)的影響特別顯著。