产生电磁噪声的机制
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噪声的产生和控制原理噪声是指在信号或数据中与感兴趣的信息不相关的随机干扰波形,带来了不良的影响。
噪声的产生与控制原理涉及到噪声的来源、传播方式以及噪声的控制方法。
下面我将详细介绍噪声的产生和控制原理。
一、噪声的产生原理1. 热噪声(热运动噪声):由于物体内部的热运动引起的,是一种宏观上的随机运动,主要源于电子器件内部的电子热运动。
例如,导体中的自由电子在温度作用下的热运动会引起电流的涨落,从而在电路中产生热噪声。
2. 间隙噪声(气动噪声):由于气体流动引起的,主要是由物体周围媒质(如空气)在流动过程中的速度、压力、温度等参数发生变化而引起的,如风扇引起的噪声、风声、汽车行驶时空气的喧哗声等。
3. 振荡噪声:由于振动系统的非线性特性、机械接触、材料的非均匀性等引起的,如发动机的机械震动、电机的电磁振动等。
4. 火花产生的电磁噪声:在高压设备、继电器、点火系统等电气设备中,由于电流的突变或开关操作产生火花或电弧,产生高频电磁辐射,导致电磁波噪声。
5. 量子噪声:原子、分子、光子等微观粒子与宏观领域的相互作用引起的噪声。
例如,在光学通信中,光子的波动性引起的光学信号的涨落就属于量子噪声。
二、噪声的传播方式噪声的传播方式有以下几种:1. 空气传播:声波是由介质中的分子振动传播的,其中最常见的噪声即为空气传播的噪声,例如人声、喇叭声等。
2. 固体传播:固体是能够传递声波的另一种介质,例如车辆的振动噪声通过车轮传递给地面,再通过空气传播,到达人耳。
3. 水传播:水是固体和气体之间的中介,可以传递声波,如声波在水中传播的潜艇声音等。
4. 电磁波传播:电磁波通过空气、空间来传播,如手机、电视、无线网络等通信设备,通过电磁波将信息传递到接收端。
三、噪声的控制原理噪声的控制主要包括预防控制和后期控制两种方式。
1. 预防控制预防控制是在噪声产生环节进行控制,目的是减少或消除噪声的产生。
(1)优化设计:在产品的设计阶段,使用低噪声敏感器件、减少电流和电压的幅度变化、优化线路布局等措施,降低电路中噪声的产生。
空调压缩机噪声产生机理与降噪技术探索一、空调压缩机噪声产生机理空调压缩机作为空调系统中的核心部件,其主要功能是将低压低温的制冷剂蒸汽压缩为高压热蒸汽,以实现制冷循环。
然而,在压缩机工作过程中,由于机械运动和气流变化,会产生一定的噪声,影响用户的使用体验和周围环境的安静。
深入研究空调压缩机的噪声产生机理,对于开发低噪声压缩机和采取有效的降噪措施具有重要意义。
1.1 机械振动噪声空调压缩机在运行时,由于内部部件的往复运动和高速旋转,会产生机械振动。
这些振动通过压缩机壳体和安装支架传递到外部,形成噪声。
机械振动噪声主要来源于以下几个方面:- 活塞与气缸的往复运动:活塞在气缸内往复运动时,与气缸壁产生摩擦,引起振动。
- 曲轴和连杆的运动:曲轴和连杆在旋转和往复运动中,由于质量不平衡和受力不均,会产生振动。
- 轴承的摩擦:压缩机内部的轴承在支撑旋转部件时,由于摩擦和磨损,也会引起振动。
1.2 气流噪声空调压缩机在压缩制冷剂蒸汽时,气流在压缩机内部的流动会产生噪声。
气流噪声主要来源于以下几个方面:- 进气和排气噪声:压缩机在吸气和排气过程中,气流通过进气口和排气口时,由于气流速度的变化和压力的波动,会产生噪声。
- 涡流噪声:在压缩机内部,气流在高速流动时,会在局部区域形成涡流,涡流的旋转和湍流会引起噪声。
- 气阀噪声:压缩机的吸气阀和排气阀在开启和关闭过程中,由于气流的冲击和阀片的振动,也会产生噪声。
1.3 电磁噪声空调压缩机通常采用电动机驱动,电动机在运行时,由于电磁场的变化,会产生电磁噪声。
电磁噪声主要来源于以下几个方面:- 电磁振动:电动机的转子在旋转时,由于电磁场的作用,会产生振动,这种振动通过电动机壳体传递到外部,形成噪声。
- 电磁干扰:电动机的电磁场会对周围的电子设备产生干扰,形成电磁噪声。
二、空调压缩机降噪技术探索为了降低空调压缩机的噪声,提高用户的使用体验,研究和开发有效的降噪技术至关重要。
这个板块中关于噪音的问题非常多。
在此我总结了1下,只从最常见发生机率最大也是刚刚开始做无刷最容易忽视的情况做1个分析和有效解决方案,我看好多的噪音求助就属于我下面要说的噪音种类了。
先说这种情况下的原因,解决方案相信大家看完了就应该知道怎么做了。
所有的电动机均呈现某种形式的齿槽效应。
齿槽效应越低电动机转动越平稳。
在电动机和电动机的铁芯结构中的磁体所产生的非均匀磁场形成了齿槽效应:当转子中的磁体切割定子齿时产生磁力。
当磁力从1个齿转到另外1个齿时,磁力帮助或阻止转动,使转子有规律的加速或者减速。
不均匀的磁拉力产生的齿槽效应。
电动机转动不平稳会引起速度脉动和转矩脉动、效率损耗、振动和噪音。
速度脉动是指全过程内的速度变化或者速度波动;而转矩脉动则描述了全过程内的转矩变化,槽中绕铜导线将增加这一效果。
而从1个齿到另外1个齿的不平衡拉力也在转子中产生了径向偏差,根据这一个产生的齿槽效应的强弱,相应幅度的电磁振动和电磁噪音将随之出现。
这种情况在无刷电机中表现最为明显。
根据这个基础在保证满足基本性能要求情况下,调整相关参数或气隙或磁钢磁场强度或者其他,只要是减弱齿槽效应的就可以,相对来说已经做好的电机调气隙是最方便的,直接降低了气隙磁密,这样可以解决或者削弱90%(这里不是说噪音的幅度是说电磁噪音的种类)以上的电磁噪音,只不过需要牺牲其他方面的性能。
具体调整矛盾的程度自己把握控制。
至于为什么,因为不管是电枢结构或者是电磁参数不当或者材料共振频率或者其他原因所形成的电磁振动噪音最终要表现于外时,必须得通过1个途径,那就是气隙。
控制了气隙也就可以直接影响电磁振动。
这里要说明一下电磁振动是电磁噪音的声源,他们本为1体,只不过因为其他相关原因表现出来的幅度不同而已。
这里我有点疑惑,这个相对于做过成熟的无刷设计者来说应该是众所周知了的问题吧?为什么没人把它明白的说出来,这个论坛上我没见到人说,只看见到处的噪音求助和讨论。
电磁振动噪声产生的机理
电磁振动噪声产生的机理主要源于电磁场与机械系统之间的相互作用。
当电机运行时,气隙中存在基波磁场和一系列谐波磁场,这些磁场相互作用产生切向力,从而产生切向电磁转矩。
此外,电磁力是一个旋转力波,有径向和切向两个分量。
径向分量使定子和转子发生径向变形和周期性振动,是电磁噪声的主要来源;切向分量是与电磁转矩相对应的作用力矩,它使齿对其根部弯曲,并产生局部振动变形,是电磁噪声的一个次要来源。
具体来说,电磁噪声的大小与电机气隙内的谐波磁场及由此产生的力波的幅值、频率和磁极数有关,也同定子的固有频率、阻尼系数等密切相关。
设计和故障原因也可能造成电磁噪声的增加,例如铁心饱和的影响、电网中的谐波分量、异步电动机断条、装配气隙不均匀等。
异步电机电磁噪声分析与控制摘要:异步电机电磁噪声产生电磁噪声的主要原因是因为气隙磁场谐波的存在,针对谐波产生的途径可以在电机设计时采取相应的控制措施。
关键词:电磁噪声;异步电机;谐波1引言异步电机噪声主要有电磁噪声、通风噪声、机械噪声等,其中电磁噪声影响最大,在电机设计时应给予慎重考虑,通风噪声是气体在电机的散热系统中产生的鸣笛和哨鸣噪声,机械噪声主要是由于电机部件摩擦、几何形状不规则,如气隙偏心、转子不平衡、不对中等产生的噪声。
2电磁噪声分析如图1所示为,异步电机的电磁噪声主要是由定转子谐波磁场相互作用而产生随时间和空间变化的电磁力波,促使定子产生高倍数电源频率的振动而引起的。
图1电磁噪声的产生2.1电磁力波异步电机气隙磁场在定转子间产生的电磁力可分解为切向和径向两个分量,切向分量是与电磁转矩对应的反作用力,它使定子齿根产生局部变形,对电磁噪声影响不大,径向分量使定子铁心产生振动变形,是电磁噪声的主要来源,单位面积的径向电磁力pr的数值及分布按(1)式计算(1)式中:b2(θ,t) —气隙磁密;μ0 —空气磁导率。
2.2基波磁场产生的电磁力气隙基波磁密B1’=B1cosω1 代入(1)式得:是常数项,它是作用在定子铁心及转子铁心上均匀分布的力系,只影响铁心静态变形而不产生噪声。
是基波磁场产生电磁力的交变部分,它是力的行波。
它使定、转子产生两倍电源频率的振动及噪声。
2.3 5次谐波产生的电磁力是5次谐波产生电磁力的交变部分,它使定、转子产生10倍电源频率的振动及噪声。
2.4 7次谐波产生的电磁力是7次谐波产生电磁力的交变部分,它使定、转子产生14倍电源频率的振动及噪声。
基波引起的振动频率低,产生的两倍电源频率的电磁噪声是不显著的,5次谐波和7次谐波引起的振动的幅值和频率较高,由振动产生的噪声也比较显著。
2.5 定、转子谐波相互作用产生的力波Pvu定、转子绕组谐波磁场相互作用产生的径向力为其中2bvbu项对电磁噪声的影响很大。
电路噪声讲解—噪声第一章一、电磁噪声干扰定义外部电磁波造成的干扰称为电磁噪声干扰,而造成干扰的电磁波称为电磁噪声(噪声)。
如果一台电子设备视为噪声源,则噪声的产生称为发射(噪声发射)。
相应地,如果一台电子设备视为噪声受体,则噪声容忍度称为抗扰度(噪声容忍度)。
噪声规定指定了电子设备的发射和抗扰度。
(抗扰度也称为EMS: 电磁敏感度)二、电磁噪声分类根据电磁噪声的来源,可分为自然噪声和人为噪声。
随着电子设备进一步的高密集化、高性能化及小型化,噪声干扰问题会更加严重。
EMC=EMI+EMS内EMC。
四、噪声抑制讲解1.噪声传导:噪声传导有空间传导和导体传导1)空间传导噪声处理:增加屏蔽屏蔽指用金属板或其他保护装置封闭目标物体,把周围的电磁场排除在外。
尽管屏蔽的效果通常取决于所用材料的传导性、导磁率和厚度,但用铝箔等极薄的金属板会令常规电子设备的噪声抑制更有效果。
电子设备的噪声抑制效果会因形成外壳的连接方法(间隙、接触阻抗等)而异,而与材料规格无关。
在散热所用的屏蔽罩上制作开口时,限制每个开口的超大尺寸比限制开口的总面积更加重要。
如果存在细长的开口或狭缝,这个部分可以起到狭缝天线的作用(特别是图中的长度l超过了波长1/2时的高频范围),且无线电波可以进出屏蔽罩。
为了避免这样,应保持每个开口较小。
由此看来,带许多小孔的板材(例如冲孔的金属和延展的金属)是很好的材料,既有利于通风,又有利于屏蔽。
2)导体传导噪声处理:增加滤波电路因为噪声往往分布在相对较高的频率范围内,所以电子设备的噪声抑制通常使用低通滤波器来消除高频成分。
可以把电感器(线圈)、电阻和电容等通用元件用作低通滤波器。
但是为了完全隔离噪声,可以使用EMI静噪滤波器等专用的元件。
除了这些利用噪声不均匀频率分布的滤波器以外,还有些滤波器是利用压差(变阻器等)或利用传导模式差异(共模扼流线圈等)。
除了这些滤波器,变压器、光缆或光隔离器均可用作一种滤波器。
噪声的主要传播途径有以下几种:空气动力性噪声、机械性噪声、电磁噪声等。
1、由于气流与物体相互摩擦产生的噪声,称为空气动力性噪声。
他通过空气辐射周围环境,声的衰减和距离的远近有关,距声源距离越近声辐射的影响越严重,反之越轻。
2、机械性噪声来源于机械部件之间的交变力。
这些力的传递和作用一般分为撞击力、周期性作用力和摩擦力。
机械部件之间往往同时具有三种力的作用,只不过力的作用强与弱不同。
机械振动强度与交变力的强弱成正比,和作用力的交变频率有关,作用力的交变频率趋近于机械的固有频率时,振动就会增强,等于固有频率时,机械产生共振,振动强度最大。
共振时,部件的振动强度与其内摩擦阻尼特性有关,内阻大则振动就小,内阻小振动就大,物体振动会产生辐射噪声。
一般来说,当振动物体的表面积尺寸大于声波波长时,才能有效的辐射高于这一频率的声波,特别是尺寸较小的机组,不易辐射低频率噪声。
只有大面积的机组才既易于辐射低频,又易辐射高频噪声。
机器在运行时通过建筑结构将噪声传递出去,产生声源的设备对上、下及周围居住和办公环境造成严重的声辐射和声污染。
3、不平衡的电磁力是使电机产生电磁振动并辐射电磁噪声的根源,支流电机的定子与转子间的气息是均匀的,同时定子磁极弧长为转子槽数的整数倍,则当转子运动,其齿槽相继通过定子磁极时,虽然气隙磁场作用于磁极的总拉力不变,但是拉力的作用中心将前后移动,相对定子磁极来说,产生一个前后运动的振荡力,他激发定子磁极产生切向振动。
电磁噪声对周围声辐射,主要是空气传播噪声和结构噪声的传导所致,对居住和办公环境造成的影响。
治理后,在没有其它强声源的干扰下,必须符合GB3096-2008 《城市区域环境噪声标准》和GB10070-88《城市区域环境振动标准》中规定的标准。
即:等效声级 LA.eq(dBA);民用建筑室内 LA.eq值≤ 30dB;2. 泵房上方一层房间内听不见水泵的低频声影响。
电机电磁干扰原因分析及解决办法1产生电磁干扰的原因(1)绕组中突变磁场产生干扰或老化如果通过电动机线圈绕组的电流通路切断,则线圈中的磁场突然消失,线圈上会产生上百伏,甚至上千伏的瞬变过电压。
这种电压对系统中其他电子装置产生巨大电能冲击,最终导致设备、系统的基本失控和逻辑判断出错,甚至击穿或烧毁系统中的其他机电元件。
瞬变过电压与负载的大小以及线路的阻抗有关。
(2)换向器与电刷间的火花放电。
对电刷式电动机而言,电刷和换向片之间产生火花放电,同时引起频谱极宽的噪声(从中波到甚高频波段内是连续分布的),它对无线广播、电视及各种电子设备在很大范围内造成干扰。
(3)其他。
诸多电子产品中的电动机均采用桥式整流和电容滤波电路整流后的直流电源。
因为其中整流二极管的导通角很小,只有在输入交流电压峰值附近才有高峰值的输入电流通过。
这种畸变的电流波形基本很低,但高次谐波却非常丰富,脉冲宽度约为5ms(1∕4T)o这种高峰值的电流脉冲不仅对供电电网造成严重污染,还对其他各种用电设备产生干扰。
2电路设计时电磁干扰的产生及抑制措施在电磁电路中的电磁兼容性很大范围是由线路贮藏和互相连接的成分决定的:从天线返回的信号能放射出电磁能量。
其最主要是由于电流幅值、频率和电流线圈的几何面积决定的。
通常,有3个主要的电磁干扰来源:电源、高频信号、振荡器电路。
下面分别分析产生原因及其防范措施。
首先,当1个CMOS反向换流器在改变输出状态时,两个晶闸管会有一段很短的时间同时导通。
这会使电流增长很快,导致在电源线路上出现电流尖峰,引起一段或长或短的电源线路的短路。
这被证实是产生电磁干扰的一个重要原因。
减弱电源电压的波动,使其接近1个100nF旁路电容器,是十分有效的。
然而由于电路的寄生成分,例如集成和电源线路的阻抗,旁路电容器不能有效减少电流峰值的,因此也不能减少辐射干扰。
为了抑制这些电流尖峰(至少在电源线路上),使其不扩展到其他部位,在极间耦合电容器和电源线路之间增加1个感应线圈,以方便干扰被抑制。
噪声的产生原理
噪声是一种不期而遇的声音,通常被描述为尖锐、刺耳、嘈杂、烦人或无用的声音。
噪声通常会对人类的心理和生理健康产生负面影响,特别是在长期暴露的情况下,可能导致听力损失、失眠、头痛、心血管疾病和精神问题等。
噪声的产生原理主要包括以下几个方面。
1. 物质振动
物质振动是噪声产生的一种常见原因。
当一个物体振动时,它可能会引发周围空气、液体或固体的振动,从而形成声波。
例如,机械运动、风声、水流和地震等都可能产生噪声。
2. 气体压缩
气体的压缩也是产生噪声的一种机制。
当空气在高压情况下经过狭窄的孔道或管道时,它会突然膨胀并释放出声波。
例如,机动车辆的排气管和喷气式飞机的发动机等都是通过气体压缩产生噪声的。
3. 电磁辐射
电磁辐射也可以产生噪声。
电子设备中的电路部件通常会发生辐射,并在周围空气中产生电磁波,在一定程度上产生噪声。
例如,电视机、手机、微波炉和计算
机等都可能产生电磁辐射噪声。
4. 人类活动
人类活动也是引起噪声的重要原因。
例如,机动车辆的交通与运输、建筑施工、家庭电器等都具有一定的噪声产生能力。
由于人们的生活、劳动、娱乐等各个方面都需要各种各样的物品和工具,这些物品都会产生噪声。
一些具体的噪声源包括汽车喇叭、电锤钻、空调声等等。
总之,噪声产生的原因是多方面的,其中很多都可以通过技术手段进行控制和减少。
人们可以通过合理的设计和使用电子设备,控制运输方式以及限制建筑施工等方式来减少噪声的产生。
此外,开展宣传教育,提高公众的噪声环保意识也非常重要。
改善直流无刷电机电磁噪音的驱动方式电机是日常生活中经常使用的一种电气设备,其存在的目的在于将电能转化为机械能,从而带动外部设备的转动或运动。
而无刷电机是一种高效、低噪音、高寿命的电机,近年来被广泛使用。
无刷电机的工作原理是利用磁场的吸引和排斥作用,将转子驱动起来,并将磁场调整到最佳状态,以保证最大效率和最小噪音。
然而,无刷电机的使用也会带来一定的电磁噪音问题,而改善直流无刷电机电磁噪音的驱动方式也成为了目前研究的一个热点。
一般来说,电机电磁噪声主要由定子和转子的激磁磁通波形的不规则性引起。
在无刷电机中,电磁噪声主要来自于磁场和电流的交互作用,因此,改善直流无刷电机电磁噪音的关键在于优化电流和磁场的控制方式。
一种常见的控制方式是PWM控制。
在这种方式中,通过改变占空比来控制电流的大小和方向,从而控制转子的转速。
然而,PWM控制方式会产生较大的电磁干扰和噪声,这是因为它的开关频率较高,容易产生短脉冲电流和高频振荡。
因此,通过优化PWM控制方式,可以降低直流无刷电机的电磁噪音。
一种改进的PWM控制方式是DPWM(Dithered Pulse Width Modulation)。
在DPWM控制方式中,使用一定的调制信号来随机调制开关频率,使其产生一定范围内的波动。
这样可以使得开关频率在一定范围内随机分布,减少短脉冲电流,从而降低电磁噪音。
另外,磁场控制方式也可以有效地降低直流无刷电机的电磁噪音。
磁场控制方式是通过调整磁场的方向和大小来控制电机的转速和转矩。
其中,一种常用的控制方式是FOC(Field Oriented Control),它是一种通过调节转子电流实现磁场方向与转子位置相耦合的控制方式,可以有效地降低电机电磁噪音。
总之,改善直流无刷电机电磁噪音的驱动方式需要综合考虑控制方式的稳定性、效率、噪音等因素。
未来,随着科学技术的发展和研究的深入,相信会有更多的优化方式被提出,并应用于电机控制领域。
直流电机噪声的产生原因与抑制方法【摘要】简述了电机噪声的作为电机技术指标的重要和电机噪声的研究发展历程,分析了直流电机噪声产生的成因,对这些噪声进行了分类,分析并总结了直流电机的电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声的产生原因和机理,提出了在电机设计、制造和应用中降低和抑制直流电机噪声的方法,这些方法可以有效地在电机研发和制造中实际应用和借监。
【关键词】电机;电机噪声;噪声抑制1.引言研发、创新能力的高低已成为世界各国最核心的竞争力之一,随着国家创新驱动战略的实施,国内电机生产企业逐步注重电机新产品研究与开发,在电机新产品的研发及实际应用方面,电机噪声是一项极其重要的硬性指标。
从环保角度看,低噪声、无电气干扰电机将成为“绿色电机”的基本指标。
从市场角度看,电机噪声高低已成为客户对电机的品质、技术和价值高低做判别的重要依据。
在电机噪声的研究方面,早在上世纪40年开始即有学者开始对电机噪声进行零星研究;70年代,学术界提出了“在单自由度振动理论基础上建立的噪声理论”,在工程实际应用中,该理论对电机噪声的控制指导方面有一定的适应性,也存在不完全准确的情况,但该理论对电机噪声的基础研究起到了奠定性的作用;90年代,学术界提出“电机电气噪声的二维理论”,这一理论是建立在电机电气噪声离散成分与电机参数的关系研究上,通过研究并发现了电机模态振动与电气噪声的数理关系,总结出了控制电气噪声的二维机电类比理论,对传统电机噪声理论进行了有效的拓展和延伸。
对直流电机而言,由于有换向器和电刷的存在,电机噪声的产生相比其它类型的电机更加复杂,电机噪声的抑制更是直流电机设计和生产制造的难点和重点。
为了对电机噪声进行分析和研究,我们根据直流电机噪声产生的成因归列为三类:分别为电磁噪声、机械噪声和空气动力噪声。
2.电机噪声产生的原因2.1 电磁噪声2.1.1 电机磁场产生的电磁噪声在磁场的作用下,直流电机完成电磁能和机械能的转换。
磁场中含有主磁通和漏磁通,主磁通是由N极经过气隙到转子再由另一个气隙返回S极,是直流电机起有效作用的磁通,它能在旋转的电枢绕组中产生感应电动势,并和电枢绕组的磁动势相互作应产生电磁力矩。
电磁噪音标准是建立在奈奎斯特(Nyquist)定理基础上的,即处于温度为T的热平衡状态下的电阻,由于电子不规则的热运动而产生的热噪声,其噪声功率为P=kTB。
其中,k为波尔兹曼常数,T为电阻所处的物理温度,B为测试系统的频带宽度。
当B一定时,温度T与噪声功率P有确定的关系,从而可取T为噪声量值的计量单位称为噪声温度。
噪声标准是选用电阻性元件或吸收材料做成波导型(或同轴线)终端负载,并置于一恒定温度的加热炉(或冷却室)中,当负载体满足绝对黑体条件时,则根据普朗克黑体辐射定律,沿传输线辐射出单一模式的电磁波,其单位频带辐射的功率为负载温度T,因此可分为标准高温、标准低温和标准室温三种噪声源。
电机噪声随着人们环保意识的不断增强,电机的噪声已经越来越多地被人们所重视,噪声已经是衡量电机质量的一项重要指标。
在电机设计时就应充分考虑电机的噪声问题,特别是电机的电磁噪声,电机产成后一旦存在电磁噪声就很难补救。
下面简要介绍一下电磁噪声产生的原因和降低电磁噪声的主要途径。
一、产生电磁噪声的原因电磁噪声来源于电磁振动,电磁振动则由电机气隙磁场作用于电机铁心产生的电磁力波所激发。
当电磁力波的频率及其阶次与定子对应的固有频率及其模态阶次接近或一致时,电机将发生共振效应,此时,电机的电磁振动和电磁噪声将特别明显。
可见,要想控制电磁噪声应从降低电磁力波的幅值或避免电磁力波的产生方面着手考虑。
在感应电机中,电磁力波可沿铁心的径向、切向、轴向引起振动力波,其中径向力波起主要作用。
电磁力波的阶次n越低,振动力波的幅值越大,电磁噪声越大。
由于引起电磁噪声的主要是低阶径向力波,二、降低电磁噪声的主要途径主要的措施有以下几方面1、选择适当的槽配合槽配合影响电机的附加转矩、附加损耗、电磁振动和电磁噪声。
从降低电磁噪声方面考虑,选择槽配合时应注意以下问题:(1)选择合适的转子槽数 转子的槽数直接决定力波的频率。
可用下式计算力波频率。
12f p Z k f∙= 上式中:......2,1,0=k也就是说如果转子槽数选择不当,使力波频率与定子固有频率重合,电机将有明显的电磁噪声现象。
(2)选择合适的定、转子槽数 定转子槽数对电磁力波的阶次n 有直接的影响,对于不同槽配合的电机将产生不同阶次的力波。
根据下式计算电磁力波的阶次.{11221222Z K Z K p Z K Z K n ±±±= 上式中:......3,2,1,21±±±=K K2、采用斜槽 斜槽降低电磁噪声的原理:斜槽可使径向力波沿电机轴向的轴线发生相位移,使得沿轴向平均径向力降低。
斜槽分为定子斜槽和转子斜槽两种方式,但是不管采取那种方式效果都是一样的。
摆线马达的电磁噪音分析及抑制措施摆线马达是一种采用齿轮传动原理工作的驱动装置,具有高效率、高扭矩和高精度等优点,广泛应用于工业自动化、机械制造和机器人等领域。
然而,在摆线马达的工作过程中,会产生电磁噪音,给工作环境和用户带来不便。
本文将对摆线马达的电磁噪音进行分析,并提出相应的抑制措施。
首先,我们来分析摆线马达产生的电磁噪音的原因。
摆线马达的电磁噪音主要来自以下几个方面:1. 电源干扰:摆线马达工作时,电源电压的变化会产生电流脉冲,从而产生高频电磁波,引起噪声干扰。
2. 磁场干涉:摆线马达中的定子和转子之间存在磁场干涉,当磁场发生变化时会产生电磁振动,进而引发噪音。
3. 机械振动:摆线马达的工作过程中,齿轮传动和摆线机构的摩擦都会产生机械振动,进而产生噪音。
为了抑制摆线马达的电磁噪音,我们可以采取以下措施:1. 优化电源设计:合理设计电源电压的稳定性和纹波系数,减少电源对摆线马达的干扰。
这可以通过使用电源滤波器、稳压器等电源处理电路来实现。
2. 减少磁场干涉:采用优质材料制造摆线马达的定子和转子,使用电磁屏蔽罩或磁屏蔽材料对摆线马达进行包覆,减少磁场对周围环境的干扰。
3. 减少机械振动:通过改进齿轮传动和摆线机构的设计,减少摆线马达在工作过程中产生的机械振动。
这可以通过精确制造和装配、使用减振材料等措施实现。
4. 声波吸音材料:在摆线马达和周围环境之间设置声波吸音材料,如海绵、气泡纸等,可以有效吸收振动和噪声,减少噪音的传播。
5. 控制工作条件:合理控制摆线马达的工作条件,避免过载、过高转速和频繁启停等情况,减少电磁噪音的发生。
此外,对于特殊要求的环境,还可以采用频谱分析和有限元仿真方法对摆线马达的电磁噪音进行定量评估和优化。
总之,摆线马达的电磁噪音对于工作环境和用户都有一定影响,但通过合理的设计和措施可以有效减少噪音产生。
优化电源设计、减少磁场干涉、减少机械振动、使用声波吸音材料和控制工作条件等是有效的抑制电磁噪音的方法。
电机电磁音产生原理
电机电磁音产生原理
电机电磁音是由在时间上和空间上作变化,并由电机各部分之间作用的磁拉力引起的。
对于异步电机电磁噪声的形成的原因可以归为以下几种:
1.气隙空间磁场是一个旋转力波,它的径向力波使定子和转子发生径向变形和周期性震动,产生了电磁噪声。
2.气隙磁场中除了电源基波分量外,还有高次谐波分量,高次谐波的径向力波也都分别作用于定转子铁心上,使它们产生径向变形和周期震动,在一般情况下,对高次谐波来说,电动机转子刚度相对较强,定子铁心的径向变形是主要的,可能产生较大的噪声。
3.定子铁心不同阶次谐波的变形,有不同的固有频率,当径向力波的频率与铁心的某个固有频率接近或相等时,就会引起“共振”。
在这种情况下,即使径向力的波幅不大,也会导致铁心变形、周期性震动和产生较大噪声。
4.定子变形后引起周围空气振动,从而产生噪声。
这时,定子相当于一个声辐射器。
5.当铁心饱和时,将会使磁场正弦分布的顶部变得平坦,在磁场分布中加大了三次谐波分量,将使电磁噪声增加。
6.定转子槽都是开口的,气隙磁导在旋转时也是在变化和波动的。
气隙磁场中出现了很多由于槽开口引入的谐波。
电机电磁噪音原因与处理电机产生电磁噪声的主要原因是谐波分量,尤其是那些频率和机座频率比较接近的谐波,这些谐波有可能引起共振而导致震动过大,产生很大的噪声。
选择合理的气隙,异步电机因为需要从电网上吸收无功电流建立励磁磁场,所以异步电机气隙不能太大,否则电机的功率将会降低。
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变形而造成定转子擦铁。
增加槽数,但是这将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。
所以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。
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。
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电流噪声产生机理一、热噪声热噪声是由于导体内部电子的无规则热运动产生的。
在导体中,电子受到温度的影响,以不同的速度和方向运动,从而产生电流波动,这种波动就是热噪声。
热噪声的强度与温度、导体的电阻以及带宽等参数有关。
二、闪烁噪声闪烁噪声通常是由于半导体材料中的缺陷和杂质引起的。
这些缺陷和杂质在半导体中随机分布,导致载流子在其中的运动也是随机的,从而产生了电流波动,即闪烁噪声。
闪烁噪声的强度与半导体的纯度、制造工艺等因素有关。
三、shot噪声shot噪声是由于电子在导体中通过时的不连续性产生的。
当电子通过导体时,其数量是随机的,这种随机性导致电流的波动,从而产生shot噪声。
shot噪声的强度与电流的大小和导体的材料有关。
四、爆米花噪声爆米花噪声是一种与时间有关的电流噪声,其产生机理较为复杂。
当电路中的元件受到高电压或大电流的冲击时,可能会产生瞬态的电流波动,这种波动就是爆米花噪声。
爆米花噪声的产生可能与电路元件的材料、结构以及工作状态等因素有关。
五、电磁噪声电磁噪声是由于电磁场的变化引起的。
在电路中,电流的变化会产生磁场和电场,这些磁场和电场的变化会引起其他导体的电流波动,从而产生电磁噪声。
电磁噪声的强度与电流的大小、导体的长度、周围环境的电磁场等因素有关。
六、接触噪声接触噪声是由于电路元件之间的接触不良引起的。
当电路元件之间的接触不良时,会导致电阻值的变化,从而引起电流波动,产生接触噪声。
接触噪声的强度与接触点的质量、接触点的温度、压力等因素有关。
七、化学噪声化学噪声是由于某些化学反应引起的。
在某些导体材料中,可能会发生电化学反应,这些反应会引起电流波动,从而产生化学噪声。
化学噪声的强度与导体材料的化学性质、环境因素等因素有关。
产生电磁噪声的机制【导读】噪声抑制主要是以使用屏蔽和滤波器作为典型手段,在噪声传播的路径中实现噪声抑制。
为了有效使用这些手段,对电磁噪声产生和传播机制的充分了解就尤为重要。
就噪声源而言,有三种因素: 噪声源、传播路径及天线(假设噪声干扰最终是以电磁波形式传播,天线亦包含在内),如图1(a)所示。
如果是作为噪声受害者,可以使用完全相同的原理图,即图1(b)中所示,只需将图左右翻转,并将噪声源改为噪声接收器。
这就意味着可以认为产生和接收噪声两种情况的机制是相同的。
首先,将对噪声产生的机制进行说明。
图1 EMC的三个因素噪声源有各种不同的情况会产生可以成为噪声源的电流。
例如,一个电路的运行需要某一信号分量而对其他电路产生了问题。
另一种情况,尽管没有电路需要此信号分量,但也不可避免产生噪声。
有时噪声可能是由于疏忽而造成的。
当然,噪声抑制的思维方式视每种情况而异。
但如果您能了解特定的噪声是如何产生的,则处理将会变得较为容易。
在本章节中,我们将采用以下三种噪声源典型案例,介绍产生噪声的机制及一般应对策略。
1(i)信号2(ii)电源3(iii)浪涌信号成为噪声源或受害方时在文中,我们将主要用于传递信息的线称为信号线。
通常为了通过电路传输信息,总是需要一定量的电流,即使是非常小的电流。
随后,电流周围便产生了磁场。
当电流随着信息而发生变化时,会向周围发射无线电波,从而便产生了噪声。
随着信息量的增加,通过信号线的电流频率也随之增加,或可能需要更多的信号线。
通常,电流频率越高,或信号线数量越多,发射的无线电波强度就越大。
因此,电子设备的性能越高、处理的信息量越大、电子设备中所使用的信号线越多,就越容易产生噪声干扰。
传输信息的电路大致可分为模拟电路和数字电路,分别使用模拟信号和数字信号。
从电路噪声的角度出发对其一般特性做如下说明。
图2 模拟信号和数字信号模拟电路当模拟电路为噪声源时,一般产生的噪声较少,因为模拟电路使用有限频率,并采用控制电流流动的设计情况较多。
但如果有能量外泄,则仍会产生噪声干扰。
例如,电视和广播接收器采用一个具有恒定频率的信号,此频率称为本地震荡频率,以便从天线接收的无线电波中有选择地放大目标频率。
如果此频率泄漏到外部,则可能对其他设备产生干扰。
为了防止发生此情况,调谐器部分会被屏蔽,或在线路中使用EMI静噪滤波器。
图3 使用EMI静噪滤波器(穿心电容)的电子调谐器示例相比之下,从噪声受害方考虑,由于模拟电路经常处理微弱信号,哪怕微小的波动信息都会受到影响,电路往往容易成为噪声受害方。
例如,如果噪声进入音频放大电路的第一级(从麦克风进入等),扬声器会检测到噪声并进行放大,从而产生很响的噪声。
为了防止发生此情况,高灵敏音频放大器会被屏蔽,或在线路中使用EMI静噪滤波器。
图4 以EMC为例模拟电路的特性数字电路把数字电路作为噪声源来看,由于在很短的时间内会发生0与1信号电平之间的转换,其中包含了极宽范围的频率成分,因此数字电路很可能成为噪声源。
为了防止发射出噪声,因此在数字信号中使用了屏蔽和EMI静噪滤波器。
但把数字电路作为噪声受害方来看,只有0和1两种状态(之间没有其他状态)来表示信号,且具有相对较大的幅值。
另外,即使有微弱的感应也不会影响信息,因此不太会成为噪声受害方。
但如果达到很高电平噪声,则即使只有一瞬间,数据也会发生完全改变。
因此,其对于静电放电之类的脉冲噪声是一个弱点。
(静电放电也简称为ESD)图5 数字电路对噪声具有较高的承受力,但更容易发出噪声图6 以EMC为例数字信号的特性电源成为噪声源时由于电源本质上就是一个电路,仅提供直流电或商用频率,应该不太可能成为电磁噪声的起因或途径。
但在许多情况中,其实际上成为了噪声的起因或途径。
这是由于以下原因所导致的:4(i)即使电压看似稳定,但其电流可能包含了大量的高频电流以运行电路5(ii)由于电源线在电路中是共享的线路,因此噪声会循环并会影响整个电路6(iii)特别是接地往往是整个设备共享的,并提供了一个共同的电势,很难将其分离7(iv)由于电源是设备的能量来源,噪声能量也会变大电源产生噪声的典型例子是接触噪声和开关电源。
接触噪声是噪声的一种,是在用开关打开/关闭电源电流时在接触点产生的噪声(关闭时噪声尤其强大)。
由于产生了很高的电压,且短暂而又高频电流的流动传播无线电波,所以会造成电路故障或导致周边电子设备故障。
开关电源是通过使用半导体使电流间歇性流动,来改变电压和频率的一种电路。
由于中断电流部分产生高频能量,当此能量泄漏到外部时便会造成噪声干扰。
例如,图7中所示的断路器型DC-DC转换器通过使用晶体管使直流电流间歇性流动而输出电压。
此类间歇性电流内含高频能量。
尽管大部分能量通常被输入电容和/或输出平滑电路所吸收,但即使是少量泄漏也会成为周边电路的噪声源。
为了消除开关电源时产生的噪声,除了输入电容器和/或输出平滑电路以外,还使用了LC低通滤波器(通过改善输入电容器和输出平滑电路的性能,也可以抑制噪声)。
除了DC-DC转换器以外,驱动电机的逆变器也是能产生噪声的开关电源的一种类型。
(断路器型降频转换器的简单模型)图7 由DC-DC转换器产生噪声的机制相比之下,把电源作为噪声受害方来看,电源是相对较难受到影响的电路。
由于内部使用的能量较大,所以不容易受干扰的影响。
但电源可以是噪声传导的路径。
如图8中所示,电源线是电子设备相互直接连接的导体,是噪声的一个重要传导路径。
例如,当电子设备受到噪声影响时,或当电子设备发射噪声时,交流电源线便成为噪声的出入口。
因此,很多电子设备在电源线中使用了EMI静噪滤波器。
图9所示为交流电源EMI静噪滤波器的配置示例。
由于电源所使用的EMI静噪滤波器通常会吸取比信号电流明显更大的电流,因此需要有大电流吸取能力的元件。
图8 通过交流电源线连接电子设备图9 交流电源线EMI静噪滤波器的配置示例图10 以EMC为例电源电路的特性浪涌产生的噪声由于静电放电或开关切换而意外产生的过高电压或电流称为浪涌。
由于电压和/或电流的电平明显大于正常电路运行的情况,因此会引起故障或损坏电路。
为了防止发生此情况,在浪涌会进入的线路中使用了浪涌吸收元件。
典型的浪涌是静电浪涌、开关浪涌和雷击浪涌等。
浪涌是EMC措施的主要类别之一。
总结如下:静电浪涌如图11中所示,浪涌是一个短暂的噪声,是当人体或设备中所承受的非常小(约数个100pF)的浮动静电电容中积聚的电荷,释放到电子设备或周围物体上时便会发生。
尽管其能量很小,但其电压会高到几个kV或更高,且有较大电流瞬间流过。
因此,如果直接施加在电路上,则会损坏电路。
即使未直接施加,但当信号线受到电磁感应或当电源或接地的电势有波动,电路就可能会产生故障。
如图2-2-12所示,为了减少静电荷干扰,8(i)用绝缘体覆盖以阻止放电,或者用金属覆盖转移电荷。
9(ii)通过一个不影响电路的通路释放放电电流(释放到大地,以免流入信号接地: SG)。
10(iii)使用适当的浪涌吸收元件。
图11 静电浪涌的进入图12 静电浪涌保护电路方法开关浪涌当因继电操作或切换开关而使电流突然变化时(特别在关闭电路时),由于电路的固有电感,在接触点会遭受瞬时高电压。
此现象称为开关浪涌。
由于产生了过高的电压,因此会产生如图13和14所示的电火花,或通过接触点的浮动静电电容与电感产生谐振,由于强烈的阻尼振荡电流而可以传播无线电波。
因此,会损坏共享电路的其他电子设备,或造成设备故障。
由于此阻尼振荡电流中包含高频成分,因此会对收音机和电视机造成接收干扰。
由于产生阻尼振荡电流的谐振是噪声抑制中的一个重要课题,因此会在其他章节中作进一步说明。
除了继电器和开关以外,由直流电机产生的噪声也常常是由整流子切换电流而产生的。
因此,这也可以认为是开关浪涌的一个类型。
如图15所示,为了减少开关浪涌的干扰,11(i)在接触点使用电容器、压敏电阻和缓冲电路等浪涌吸收元件。
12(ii)提供屏蔽切断所有电磁效应。
13(iii)将EMI静噪滤波器用于噪声传递线路和受影响电路。
为了只通过屏蔽和滤波器达到一定的改善,了解哪些部分会是噪声的路径和天线尤其重要。
例如,在图15中,仅屏蔽开关部分在大多数情况下不会有任何改善(由于屏蔽外部的线路起到了天线的作用,并发射大量无线电波)。
(拔出烤箱的电源插头时发出火花,收音机发出噪声)图13 由于开关浪涌产生噪声干扰示例图14 产生开关浪涌的机制图15 开关浪涌的噪声抑制示例雷击浪涌由于雷击是一个自然现象,且具有巨大能量,要提供保护防止直接击中是非常困难的。
在许多情况下,不是提供保护防止直接击中,而是使用电子设备进行保护,防止雷电感应。
雷击感应是是当电子设备附近发生雷击时,电源线或通讯线等相对较长线路上感应出的高电压。
产生雷击感应的可能机制是: 由于雷雨云产生的电场,电荷感应到电线,然后电荷通过雷击被释放;或由于雷击电流产生的磁场在电线中产生感应电动势。
直接雷击并不厉害,但雷击感应具有很大的能量,足以损坏电路。
因此需要进行保护。
为了提供保护防止雷击感应,在电子设备电源线和通信线进出部分需要使用诸如压敏电阻等浪涌吸元件。
图16 没有雷电直接击中浪涌即可从电源线或天线导线进入。