电机故障及噪音分析Word文件下载.docx
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声,这是金属摩擦声,一般为轴承缺油所致,应拆开轴承加注适量润滑脂。
(2)若出现"
唧哩"
声,这是滚珠转动时发出的声音,一般为润滑脂干涸或缺油引起,可加注适量油脂。
(3)若出现"
喀喀"
声或"
嘎吱"
声,则为轴承内滚珠不规则运动而产生的声音,这是轴承内滚珠损坏或电动机长期不用,润滑脂干涸所致。
3.若传动机构和被传动机构发出连续而非忽高忽低的声音,可分以下几种情况处理。
(1)周期性"
啪啪"
声,为皮带接头不平滑引起。
(2)周期性"
咚咚"
声,为联轴器或皮带轮与轴间松动以及键或键槽磨损引起。
(3)不均匀的碰撞声,为风叶碰撞风扇罩引起。
三、闻
通过闻电动机的气味也能判断及预防故障。
若发现有特殊的油漆味,说明电动机内部温度过高;
若发现有很重的糊味或焦臭味,则可能是绝缘层被击穿或绕组已烧毁。
四、摸
摸电动机一些部位的温度也可判断故障原因。
为确保安全,用手摸时应用手背去碰触电动机外壳、轴承周围部分,若发现温度异常,其原因可能有以下几种。
1.通风不良。
如风扇脱落、通风道堵塞等。
2.过载。
致使电流过大而使定子绕组过热。
3.定子绕组匝间短路或三相电流不平衡。
4.频繁启动或制动。
5.若轴承周围温度过高,则可能是轴承损坏或缺油所致。
二、直流电机的常见故障案例
一、直流电动机不能启动
直流电动机不能启动的原因及解决方法原因解决方法
1.线路中断:
检查线路是否完好,起动器接线是否正确,保险丝是否熔断,励磁欠压继电器是否动作。
2.起动时负载过重:
减去部份负载。
3.电刷接触不良:
检查刷握弹簧是否松弛。
4.串激绕组接反:
按正确接线图接线。
5.线路电压太低:
用万用表测电压,提高电压后在起动。
6.轴承损坏或有杂物卡死:
停车后,调换轴承,排除杂物。
二、电刷火花过大
1.电刷火花过大的原因及解决方法原因解决方法:
电刷与换向器接触不良或电刷磨损过短;
研磨电刷接触面,更换新电刷。
2.电刷上弹簧压力不均匀:
适当调整弹簧压力,使每个电刷压力保持在1.47×
104~2.45×
104Pa,也可凭手上的感觉。
3.刷握松动将刷握螺栓固紧,使刷握和换向器表面平行;
刷握离换向器表面距离过大;
调整刷握至换向器距离,一般为2~3mm。
4.电刷牌号不符合要求:
更换原来牌号。
5.电刷与刷握配合不当:
不能过紧或过松,保证在热态时,电刷在刷握中能自由滑动,过紧可用砂纸将电刷适当砂去一些,过松的要调换新电刷。
6.换向器片间云母未拉净:
用手拉刀刻去剩余云母。
7.刷架中心位置不对:
移动刷架座,选择火花最好位置。
8.电机长期超负载:
调整负载,在额定负载内。
9.换向极线圈短路:
重新绕制线圈。
10电枢绕组断路:
拆开电机,检查电枢绕组,用毫伏表找出断路处,若不能焊接将重绕。
11电枢绕组短路或换向器断路:
电机运转时,换向器刷握下冒火,电枢发热,应检查云母槽中有无铜屑,或用毫伏表测换向片间电压降,检查出绕组短路处。
12.电压过高:
调整外加电压到额定值。
13.换向极引出线接反:
帘动机在负载时转速稍慢并出火,应调换和刷杆相联接的两线头
三、电动机转速不正常
1.励磁绕组回路开路,励磁电压过低:
检查磁场线圈联接是否良好,接错磁场线圈或调速器内部是否断路,励磁欠压继电器是否动作,励磁电压是否正常。
2.电刷不在正常位置:
按所刻记号调整刷杆座位置。
3.电枢及磁场线圈短路:
检查换向器表面及接头片是否有短路,测量磁场线圈每极直流电阻是否一样。
4.外加电压过高或过低:
用万用表测量,将电压调整到允许范围内。
电机的噪声源
电机运转时有很多种噪声同时存在,不同的噪声是不同的电机零部件产生的,这些噪声有:
①空气动力噪声②电磁噪声③机械噪声和轴承噪声④电刷噪声。
电机类别、结构型式、运转速度不同,其噪声的主要声源也有所不同。
高速运转的电机,主要噪声源是空气动力噪声。
中速和低速运转的电机,电磁噪声和轴承噪声较明显。
㈠空气动力噪声
电机的空气动力噪声有涡流空气动力噪声和笛鸣噪声两种主要成分。
涡流噪声主要由转子和风扇引起冷却空气涡流在旋转表面交替出现涡流引起的。
其频谱范围较宽。
笛鸣噪声是通过压缩空气,或空气在固定障碍物上通过而产生的,即“口哨效应”电机的笛鸣噪声主要是径向通风沟引起的,由于冷却空气的涡流效应饿径向风道内气流“口哨效应”没有直接联系,两种噪声可以分别处理,空气动力噪声最大的是开启式高速电机。
空气动力噪声是不可避免的,如果降低转子周围速度减少电机转子表面积,增加转子表面的光滑程度,可以减少空气动力的噪声。
笛鸣噪声主要原因是风扇等距离叶片与气流摩擦,或气流转子部件均匀分割,如异步电动机的定转子相对的径向通风沟实际上构成了“警报器”笛鸣,噪声是随转子部件和固定部件之间的间隙增大而减少,采用不等距风叶,增加定转子之间的间隙是降低笛鸣噪声的有效方法。
㈡电磁噪声
电磁噪声是磁拉力在时间和空间上变化,并由电机各部分之间相互作用而引起的。
电机在运转时,在定子和转子之间气隙有一个气隙磁场,它是一个旋转的力波,产生的电磁力是交变的,气隙磁场中,除主磁通外,还有很多的偕波分量,它们的频率往往是与磁槽数成倍数关系,因此电磁噪声中不但有二倍电源频率的主磁通引起噪声外,主要是偕波磁通产生的频率较高的噪声。
异步电机运转时,气隙磁场是一个旋转力波,它同时对钉子和转子产生磁拉力,使定子和转子发生变形和周期性振动,形成声源,辐射到周围空间形成噪声。
①异步电动机电磁噪声产生的原因
1、气隙磁场是一个旋转的力波,它的径向力波使定子饿转子发生径向变形和周期振动,造成电磁噪声。
2、气隙磁场中除电源基波分量外,还有高次偕波分量,它们径向力波也分别作用定、转子上,使它们发生径向变形和周期振动,产生电磁噪声。
3、定子铁心不同阶次谐波的变形有不同的固有频率,当地磁场的径向力波与铁心的某个固有频率接近时,就会引起共振,即使径向力波幅值并不大,也会使铁心变形,周期振动和产生较大的噪声。
②、直流电动机噪声产生的原因
直流电机的电磁噪声也是由气隙磁场(主要是谐波磁场)引起磁极与机座变形和周期性振动而产生的,其电磁噪声频率主要是电桓齿频和电桓旋转频率。
③、同步电动机电磁噪声产生的原因
同步电动机电磁噪声是气隙磁场中谐波分量引起的,其频率为
④、产生电磁噪声的其它原因
1、铁心饱和时,会使磁场正弦分布的顶部变的平坦增加了三次谐波的分量,使电磁噪声增大。
2、开口槽的影响,定、转子槽部都是开口的,气隙磁阻在旋转时是在变化和波动,气隙磁场出现很多“槽开口波”,与气隙和槽开口大小有关,气隙越小,槽口越宽,它们的幅值越大。
3、当铁芯固有频率较低时,在起动过程中产生较大的电磁噪声,在正常运转时,噪声反而降低铁芯压装不紧时,铁芯冲片和通风槽板的振动将使电磁噪声增加。
4、磁通振荡产生噪声,在直流电动机中,由于电桓齿距与补偿绕组节距选择配合不当,以及主极极弧宽度与电桓齿距配合不当,都将产生电磁噪声,主要是磁通在电桓和极靴表面横向振荡,以及极靴边侧磁通在电桓表面横向振动的结果,与电动机负载及转速有关,这种噪声有时表现很重的嗡嗡声,低速电动机因定子开口槽而产生类似锤击的声音。
5、气隙动态偏心,动态偏心是由转子椭圆,转轴弯曲,铁心与轴承不同心极原因造成的,造成一边气隙大,另一边气隙小,磁阻沿圆周产生周期变化,使基波磁势增加了一个谐波分量,谐波次数,随着转子转动,偏心位置在不段改变,引起了旋转频率的单边磁场拉力而产生噪声。
6、其他原因引起的气隙磁场中高次谐波也会产生噪声,如绕组分布规律造成磁场非正弦分布,晶闸管电源中的脉动分量,电网中的谐波分量等。
7、电动机的故障状态引起电磁噪声。
如同步电动机磁极匝见短路,异步电机专著茏条断裂,高阻直流电动机电桓和主极匝间短路,交流电动机铁心压袋松,装配气隙不均等。
㈢机械噪声饿轴承噪声
①机械噪声
旋转电机的噪声主要是机械噪声,大型高速电机最易产生。
转子动平衡不好是产生机械噪声的常见原因。
频率与旋转频率相同,当装配和安装不良时,定、转字部件固有频率和转速频率相近时,产生共振,引起噪声。
构件振动噪声也是常发生的机械噪声,当电机装有端罩式风扇罩时,风扇罩随电动机振动而产生噪声。
出线端子盒,盖,维护窗口盖板,搭攀扣等都会产生构声振动和噪声。
转子的振动和轴承的振动通过端盖传递到底板和基础上,当端盖的刚性较差时,端盖受激而产生振动和噪声。
②轴承噪声
电动机采用的轴承有两种型式:
滚动轴承和滑动轴承。
滑动轴承噪声较低,滚动轴承噪声较大,高速比低速要大。
滚动轴承在转动时,滚动体相对于内外圈和保持架相对运动,工作表面的摩擦和撞击就产生了轴承噪声,轴承噪声分为轴承自身噪声和轴承装配后构成的结构振动噪声。
轴承自身的噪声表现为碾压声,伤损声,磨削声,滚落声,保持架声,灰尘声等。
装配条件下轴承噪承噪声为嗡嗡声,轴承噪声产生的原因是制造公差,精度,装配间隙,及运输安装和运行过程中,造成工作表面损伤和电腐蚀产生损伤,使轴承运行发生不规则的撞击而产生的噪声。
轴承噪声是分布1—20KHZ广阔范围的噪声,随时间而波动,被电动机的端盖所放大,多数轴承噪声出现在1—5KHZ的频率内,用电子听诊器听起来是咝咝声。
带滚柱轴承的中型告诉电动机,轴承噪声是主要噪声源,是宽频带噪声,范围在2—5KHZ。
装配条件下的轴承噪声的嗡嗡声分布在100—500HZ的频率内,是由滚动轴承的限位弹簧在转子和端盖的推力作用下所产生的振动噪声,不断制造精度的高,电动机在运行时,微小的轴向窜动是不可避免的。
当轴承润滑不:
存在缺陷和故障时,由于机械摩擦和撞击的出现,轴承噪声将有明显的增加,将出现轴承的特征频率,频率取决于滚动元件的几何尺寸及转速。
㈣电刷噪声
在有滑环或换向器的电机中,电刷噪声是不可避免的,电刷噪声有三种原因造成的:
①摩擦噪声
电刷与滑环或换向器的滑动接触中,必然产生摩擦和摩擦噪声,噪声的大小与滑环或换向器的表面状态电刷的摩擦系数,空气的绝对湿度和电刷的压力有关。
在良好的氧化膜和电刷工作状态下,摩擦噪声很低,电刷和滑环及换向器的磨损也很少,当氧化膜饿电刷工作状态不良时,摩擦声就大,尤其当空气干燥,换向器表面氧化膜建立不好时,电刷会发生抖动,是润滑情况不良的表征,这时电刷会产生高频摩擦振动的噪声——吱吱声,尖叫声,这种情况持续时间长时,将使电刷振碎,刷辨脱落,刷握压指断裂,因此必须采用改善换向器润滑的措施,摩擦噪声频率较高,频带较宽,频率与转速关系不大。
②撞击噪声
所有的换向片之间都有一个云母沟,由于换向器变形,个别换向片凸起或下凹,云母沟下刻和倒棱工艺不好,在电机旋转,电刷撞击换向片的进入边,由于电刷与换向片周期性的撞击使电刷在刷握里产生径向跳动和晃动,引起电刷和刷盒周期性的振动,产生电刷噪声,这种噪声常具有与换向片数成倍数的多个单频成分。
撞击噪声一般在10KHZ以内,换向器变形,表面光洁度不好时,噪声幅度将增大。
③火花噪声
电刷与滑环成换向器接触导电过程中,产生的火花也会产生噪声,这种噪声实际是电弧放电声,在允许的火花范围内,噪声是很小的,火花噪声随换向火花增大而增加,爆发性危险火花和强烈的拖长火花(居于3级火花),往往还带有啪啪的放电声。
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2009-9-2921:
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这是我在大家的讨论中总结的电机噪声的问题,大家请参阅
欢迎大家针对各种电机进行讨论,讨论内容可涉及电磁噪声的产生根源,消除措施等
异步电机降低电磁噪声的方法:
(1)合理选择气隙磁密。
(2)选择合适绕组形式和并联支路数
(3)增加定子槽数以减少谐波分布系数
(4)合适的槽配合
(5)利用磁性槽楔
(6)转子斜槽
消除电机电磁噪声主要就是削弱谐波分量,尤其是那些频率和机座频率比较接近的谐波,如果不消弱这些谐波的话就很有可能引起共振而导致震动过大,产生很大的噪声。
选择合理气隙,异步电机因为需要从电网上吸收无功电流建立励磁磁场,因为异步电机气隙不能太大,否则电机的功率将很低,但是也不能太小,太小了则给生产制造增加困难,并且有可能因定转子同心度不够产生的单边磁拉力导致轴的就形而造成定转子相擦。
增加槽数则会使电机的铜材料用量增加和绝缘材料用量的增加,即增加电机的成本。
一般为了消除齿谐波,异步电机一般都会采用转子斜槽。
同步电机因转子斜极不方便而采用定子斜槽,通常都斜一个定子齿距。
磁性槽楔在中小型电机中通常都不采用。
在实际生产过程中,中小型电机降低噪声的主要方法还是选择合适的槽配合和选择合适的气隙以及斜槽。
另外机械结构的加工精度以及装配都会对电机的噪声产生很大的影响。
1、对于已经生产出来的产品电磁噪音较大:
1)、适当增加机座断面惯性矩,避开共振区;
2)、同步凸极机可以通过计算,适当增加或减小极靴宽度来改善磁场分布,使得基波更接近正弦波,从而降低高次谐波分量,达到降低电磁噪音的效果;
3)、选择更加适当的定子绕组接线轮换数,可以有效的降低电机绕组产生的反转波,从而降低噪音;
4)、对于齿谐波含量较高的,可以采用磁性槽靴。
2、至于新设计的电机:
1)、选择合适的槽数配合;
2)、选择合适的极距;
3)、增加并联支路数;
4)、凸极机的,要选择合适的极靴宽度;
5)、在电机性能保证的情况下,适当降低气隙磁密;
6)、通过工艺保证定转子的同心度,使得单边磁拉力趋于零。
实践证明:
电机电磁噪音的主要矛盾是定转子槽配合、转子斜槽及定转子的同心度。
降噪措施主要是选用优秀的定转子槽配合及合理的转子斜槽宽,同时使电机气隙尽可能均匀。
电磁噪音是不可能完全消除的,对任何电机都是;
关键是有个度(量值),有些人或客户对此近乎疯狂,听噪音几乎要恨不得钻到马达里面去;
对电机的噪音超标,那时不允许的.我常对客户说,要马达没噪音,马达不转就一点噪音就没有了.
永磁DC降低电磁噪声的方法:
1)尽可能增多电枢槽数,适当加大电动机的气隙,以降低气隙磁阻不均匀度,减少由此产生的转矩脉动;
2)减少槽口宽度,采用磁性槽楔,以减少气隙磁阻的变化,削弱磁阻转矩;
3)采用奇数槽,使电动机的槽数与极对之间无公约数,以削弱电枢转动时引起的电动机磁场的波动,减少转矩脉动;
4)采用斜槽,以削弱或消除齿谐波磁场所引起的转矩脉动。
一些书中还提到更高明的方法:
采取特殊的电枢结构,如无铁芯电枢、无槽电枢结构、动圈式结构及印制电路绕组等(这些方法,目前还没验证过)。
电磁噪声
电磁噪声由电磁场交替变化而引进某些机械部件或空间容积振动而产生的噪声,叫电磁噪声。
电磁噪声的主要特性与交变电磁场特性、被迫振动部件和空间的大小形状等因素有关。
电动机、发电机、变压器和镇流器等发出的噪声是典型的电磁噪声。
主要是一个是定转子之间的槽配合,
Y系列电机
工艺加工或设计上的问题:
1、定、转子铁芯叠压不紧密(无法达到或接近叠压系数),或冲片在叠压前毛刺较大,都会引起整机装配后噪音较大,因此叠压前先初毛刺,并一定要保证叠压系数;
2、在设计方面可考虑轴向串动量是否给的合适,转子斜槽是否给的合适(尽量降低附加转矩),Y系列使用热轧片,一般铁损和磁化强度等磁性能都较差,选不合适会直接引起电磁噪音,因此,要保证轴的加工公差,精度,保证斜槽和材料都能较好的与电机融为一体,发挥出最优越的性能。
3、转子中是否有断条,气孔,转子加工中平衡配重是否配的合适等都会影响装配后的整机质量,从而产生噪音,装配后一定要进行平衡实验。
影响电磁声的一个主要因素是电气间隙不均匀,所以控制定子内孔与转子外圆的同心度至关重要
识别的最好方法是通断电方法
通过通断电前后噪声的对比来检验是机械噪声还是电磁噪声!
如果断电后与先前的相比主要的噪声没有了,那么是电磁为主,如果还有以机械为主!
反复检验通过对比能得出结论!
DC永磁微电机的噪音原因:
1.机械噪音;
铁芯和转子动平衡不好;
磁拉力大
2.电磁噪音:
磁拉力大,换向问题,磁场设计。
加工时保证同心度,避免转子偏心产生单边磁拉力
电机的负载噪声主要是电磁噪声,电磁噪声的产生与槽配合和槽斜度有很大关系。
据书上介绍:
132S-4取36/32槽配合时,噪声为58.3dB(A),取36/28槽配合时,噪声为40.2dB(A),取36/44槽配合时,噪声为39.1dB(A);
160L-6取36/33槽配合时,噪声为68.0dB(A),取36/42槽配合时,噪声为52.1dB(A);
180L-6:
槽配合为54/44为前提,槽斜度取1.0时,噪声为69.4dB(A),槽斜度取1.23时,噪声为66.7dB(A);
280S-6:
槽配合为72/58为前提,槽斜度取1.0时,噪声为96.6dB(A),槽斜度取1.24时,噪声为90.6dB(A),槽斜度取1.33时,噪声为87.3dB(A)。
气隙值的大小,除对电磁性能有影响外,同时也影响负载噪声。
因此,要充分考虑各个因素的取值大小,还要通过必要的试验来验证。
所谓单边磁拉力,对于单相异步机来讲,可以通过主相通电,只产生脉振磁场和单方向磁拉力来判断,如果出现明显的机械共振音,那电动机在运行时必然会因为磁拉力的不均匀产生偏大的振动和噪声,这也是判断气隙是否均匀的一种依据。
对于三相机,也可以参考该方式判断。
设计中选项择最佳极弧系数,极靴边缘处的气隙与极靴中心处的气隙的比值等于1.5,使得主磁场趋于正弦
电机振动噪音的原因及解决措施
一般评估电动机的品质除了运转时之各特性外,以人之五感判断电机振动及电机振动噪音的情形较多。
而电动机产生的电机振动电机振动噪音,主要有:
1、机械电机振动电机振动噪音,为转子的不平衡重量,产生相当转数的电机振动。
2、电动机轴承的转动,正常的情形产生自然音,精密小型电动机或高速电动机情形以外,几乎不会有问题。
但轴承自然的电机振动与电动机构成部材料的共振,轴承的轴方向弹簧常数使转子的轴方向电机振动,润滑不良产生摩擦音等问题产生。
3、电刷滑动,具有电刷的DC电动机或整流子电动机,会产生电刷的电机振动噪音。
4、流体电机振动噪音,风扇或转子引起通风电机振动噪音对电动机很难避免,很多情形左右电动机整体的电机振动噪音,除风扇的叶片或铁心的齿引起气笛音外,也有必要注意通风上的共鸣。
5、电磁的电机振动噪音,为磁路的不平衡或不平衡磁力及气隙的电磁力波产生之电机振动噪音,又磁通密度饱和或气隙偏心引起磁的电机振动噪音。
一、机械性电机振动的产生原因与对策
1、转子的不平衡电机振动
A、原因:
·
制造时的残留不平衡。
长期间运转产生尘埃的多量附着。
运转时热应力引起轴弯曲。
转子配件的热位移引起不平衡载重。
转子配件的离心力引起变形或偏心。
外力(皮带、齿轮、直结不良等)引起轴弯曲。
轴承的装置不良(轴的精度或锁紧)引起轴弯曲或轴承的内部变形。
B、对策:
抑制转子不平衡量。
维护到容许不平衡量以内。
轴与铁心过度紧配的改善。
对热膨胀的异方性,设计改善。
强度设计或装配的改善。
轴强度设计的修正,轴联结器的种类变更以及直结对中心的修正。
轴承端面与轴附段部或锁紧螺帽的防止偏靠。
2、轴承之异常电机振动与电机振动噪音
轴承内部的伤。
轴承的轴方向异常电机振动,轴方向弹簧常数与转子质量组成电机振动系统的激振。
摩擦音:
圆柱滚动轴承或大径高速滚珠轴承产生润滑不良与轴承间隙起因。
轴承的替换。
适当轴方向弹簧预压给轴承间隙的变动。
选择软的滑脂或低温性优秀的滑脂,残留间隙使小(须注意温升问题)。
3、电刷滑动音
整流子与电刷的滑动时的电机振动电刷保持器激振产生
握刷的弹性支持、选择电刷材质与形状、抑制侧压引起的电刷电机振动及提高整流子的精度等。
二、流体电机振动噪音的产生与对策
电动机的流体电机振动噪音中,主要为冷却用的风扇引起的电机振动噪音。
此外,转子铁心的槽开口部接近静止侧的部份,变成显著气笛音,再则通风路等如存在共鸣空间,产生显著的共鸣者。
1、风扇电机振动噪音的大小:
电动机一般求两方向转动,风扇的叶片为径向直线叶片,效率不良,而且电机振动噪音大。
电机振动噪音值约由下式来求。
但测定电动机的轴中心高度,距离有1m的情形。
电机振动噪音dB(A)=70logD+50logN+
D:
叶片的外径(m),N:
每秒的转数, :
常数32~36,
由上式,降低电机振动噪音位准,以减少风扇的外径较重要。
但吐出风量与风压低下,与这些的配合变成重要。
风扇在外框的内部时有减音或遮音效果。
2、风扇电机振动噪音的频率依不同类型而有差异。
压力电机振动噪音,为风扇的叶片空气受压力冲击产生。
扰流噪声,为叶片周边空气流动的扰乱起因者,径向直线叶片的风扇,电动机的用途上可说不可避免。
风扇与其它部份的干涉引起的气笛音,为接近转动叶片存在其它部份空气如流通,产生激烈的气笛音。
三、电磁电机振动噪音(感应电动机)
有关电磁电机振动噪音,其电磁电机振动噪音由