异步电机电磁噪声的槽配合方案优化
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异步电机的振动噪声控制技术有哪些异步电机在工业生产和日常生活中应用广泛,但其运行时产生的振动和噪声问题常常给使用者带来困扰,同时也可能影响设备的性能和寿命。
因此,研究异步电机的振动噪声控制技术具有重要的现实意义。
异步电机产生振动噪声的原因较为复杂,主要包括电磁因素、机械因素和通风散热因素等。
电磁因素方面,电机气隙磁场中的谐波分量会导致电磁力波,从而引起电机的振动和噪声。
机械因素涵盖了电机的转子不平衡、轴承磨损、轴弯曲以及装配不当等。
通风散热因素则主要是由于风扇设计不合理或风道不畅,引起气流的冲击和涡流,进而产生噪声。
针对上述原因,以下是一些常见的异步电机振动噪声控制技术:一、优化电磁设计通过合理选择电机的极对数、槽配合以及绕组形式,可以减少气隙磁场中的谐波含量,从而降低电磁力波的幅值,减轻电机的振动和噪声。
例如,采用正弦绕组可以改善磁动势的波形,减少谐波;选择合适的槽配合可以避免低次力波的产生。
二、改善机械结构1、转子平衡校正对电机转子进行动平衡校正,消除不平衡质量产生的离心力,这是减少振动的重要措施。
通常采用在转子上添加或去除配重的方法来实现平衡。
2、提高轴承质量选用高精度、低噪声的轴承,并保证良好的润滑和安装,可以有效降低轴承引起的振动和噪声。
3、优化轴的设计确保轴具有足够的刚度,避免弯曲和变形。
同时,在轴的加工和装配过程中,要严格控制精度,减少误差。
三、改进通风散热系统1、风扇优化设计合理设计风扇的形状、叶片数目和角度,使其产生的气流平稳、均匀,减少气流冲击和涡流噪声。
2、风道优化改善电机的风道结构,减少风道阻力和气流紊乱,提高通风效率的同时降低噪声。
四、采用隔振和降噪材料在电机安装时,使用隔振垫或隔振器可以有效地隔离电机的振动传递到基础和其他结构上。
此外,在电机外壳内部粘贴吸声材料,如吸音棉等,可以吸收电机内部产生的噪声,降低向外辐射的声能。
五、控制电机运行条件合理控制电机的负载和转速,避免电机在过载或异常工况下运行。
动车组异步牵引电机的电磁噪声分析与控制策略引言:近年来,随着高铁的快速发展,动车组异步牵引电机作为其重要的动力装置,具有功率大、效率高、使用寿命长等优点,被广泛应用于高铁列车中。
然而,由于电机的工作原理和特点,其产生了一定的电磁噪声。
这种噪声不仅对列车乘客的乘坐舒适性产生影响,还对列车设备的正常运行和使用寿命造成威胁。
因此,研究动车组异步牵引电机的电磁噪声分析与控制策略具有重要的实际意义。
一、动车组异步牵引电机的电磁噪声特点动车组异步牵引电机由于其结构和工作原理的限制,产生了一定的电磁噪声。
具体而言,主要体现在以下几个方面:1. 磁场噪声:当电机的转子与定子之间存在间隙时,磁场会引起转子和定子之间的磁力作用,导致磁场产生震动,产生噪声。
2. 电流噪声:在电机工作过程中,由于电机内部磁场的变化,导致定子和转子上的电流不稳定,形成电流波动,从而产生噪声。
3. 空气动力噪声:在电机运行时,由于电机旋转产生的气流扰动,使得周围空气形成涡流,产生噪音。
二、动车组异步牵引电机电磁噪声分析方法针对动车组异步牵引电机的电磁噪声问题研究,可以采用以下几种分析方法:1. 数值仿真方法:基于有限元分析原理,通过建立电机几何模型和电磁场模型,计算电机内部的磁场分布和磁动力特性,进而分析电磁噪声的产生机理。
2. 实验测试方法:利用专业的测试设备,通过安装传感器和探头,对电机的电磁噪声进行实时测试和监测,获取电机在不同工况下的噪声特征。
3. 模态分析方法:通过对电机结构进行有限元模态分析,得到电机不同频率下的振动模态,进而分析各振动模态对噪声产生的影响。
三、动车组异步牵引电机的电磁噪声控制策略为了减少动车组异步牵引电机的电磁噪声,可以采取以下几种控制策略:1. 结构优化:通过改变电机的结构参数,如减小间隙、增加密封件等,来减少磁场和空气动力噪声的产生。
2. 材料优化:选择具有减振降噪特性的材料,如橡胶、泡沫塑料等,来减少振动和噪声的传导。
异步电机的噪音控制技术有哪些异步电机在现代工业和日常生活中应用广泛,但运行时产生的噪音问题常常给人们带来困扰。
为了降低异步电机的噪音,提高工作和生活环境的舒适度,研究和应用有效的噪音控制技术至关重要。
以下将详细介绍一些常见的异步电机噪音控制技术。
首先,优化电机的设计是从源头上控制噪音的关键。
在电机的设计阶段,可以通过合理选择电机的尺寸、形状和材料来降低噪音。
例如,选择合适的定子和转子槽数配合,可以减少电机运行时的电磁力波动,从而降低电磁噪音。
同时,优化磁极形状和绕组分布,能够改善磁场的均匀性,减少磁场谐波,降低电磁噪音的产生。
对于电机的机械结构,精心设计也是必不可少的。
确保定子和转子的同心度,减小气隙的不均匀度,可以减少机械振动和噪音。
选用高质量的轴承,并且合理设计轴承的安装和润滑方式,能够降低轴承运转时的摩擦和振动,进而减少噪音。
此外,加强电机外壳的刚度和阻尼特性,能够有效抑制电机振动向外传播,降低辐射噪音。
在制造工艺方面,严格控制加工精度对于降低噪音具有重要意义。
精确加工定子和转子的铁芯,保证其表面的平整度和光滑度,能够减少因铁芯表面不平整引起的电磁力变化和振动。
同时,提高绕组的绕制质量,避免绕组松散和不均匀,也有助于降低电磁噪音。
在电机的安装和使用过程中,采取适当的措施同样能够有效控制噪音。
安装时,确保电机与基础之间的连接牢固可靠,采用合适的减震垫或减震器,可以减少电机振动向周围环境的传递。
合理调整电机的负载和运行速度,避免电机在过载或超速的情况下运行,因为这会导致电机的振动和噪音增大。
另外,采用隔音和消音技术也是常见的噪音控制方法。
可以在电机周围安装隔音罩,隔音罩通常由隔音材料制成,如吸音棉、隔音板等,能够有效地阻挡电机噪音的传播。
对于通风散热要求较高的电机,可以在隔音罩上设置通风口,并安装消声器,以减少通风噪音。
在电机的控制系统方面,采用先进的控制策略也有助于降低噪音。
例如,采用变频调速技术,可以根据实际需求平滑地调节电机的转速,避免电机在启动和调速过程中的冲击和振动,从而降低噪音。
[转] 转载:电机噪声问题总结电机2010-07-08 08:02:52 阅读20 评论0 字号:大中小订阅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。
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。
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三相异步电机电磁噪音产生原因和解决方案-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:三相异步电机是工业生产中常见的一种电机类型,其在运行过程中会产生一定的电磁噪音。
电磁噪音不仅会影响生产环境的舒适性,还会对电机本身和周围设备造成一定的影响。
因此,研究三相异步电机电磁噪音产生原因和解决方案具有一定的理论和实际意义。
本文旨在通过对三相异步电机电磁噪音产生原因和解决方案进行深入剖析,为相关研究和生产实践提供参考和指导。
1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,将对三相异步电机电磁噪音产生原因和解决方案进行概述,并介绍本文的目的。
在正文部分,将详细讨论三相异步电机电磁噪音的产生原因和影响,以及针对电磁噪音问题的解决方案。
在结论部分,将对本文进行总结和展望,以及得出结论。
整个文章将以逻辑清晰、条理性强的方式展现三相异步电机电磁噪音产生原因和解决方案的相关内容。
1.3 目的本文的目的在于探讨三相异步电机电磁噪音产生的原因以及影响,并提出解决方案。
我们将深入研究电动机在运行过程中产生的电磁噪音,分析其产生机理,并探讨对环境和人体健康所带来的影响。
最终,我们将提出有效的解决方案,以减少电机电磁噪音对周围环境和人们生活的影响。
通过本文的研究,我们希望能够为相关行业提供参考,改善电机产品的设计和制造,减少电磁噪音的产生,提升电动机的环境友好性和使用体验。
2.正文2.1 三相异步电机电磁噪音产生原因三相异步电机在运行过程中会产生不同程度的电磁噪音,其主要产生原因包括以下几个方面:1. 磁场不均匀性:由于电机铁心、绕组、空气隙等部件的制造和安装精度有限,导致电机内部磁场的分布不均匀,从而产生磁场不均匀性,使得电机在运行时产生振动和噪音。
2. 空气隙磁场激励:在电机运行过程中,磁铁和绕组之间的空气隙会产生磁场激励,这种激励会引起空气隙中的磁场不稳定,从而产生电磁噪音。
3. 磁场饱和:当电机工作在超载或怠速状态时,磁场可能会饱和,造成磁感应强度增大、磁通密度不均匀分布,导致电机产生电磁噪音。
异步电机电磁噪声的槽配合方案优化
作者:禹利华易灵芝崔伟
来源:《计算技术与自动化》2017年第03期
摘要:
异步电机的电磁噪声问题一直是国内外各大电机制造公司面临的难题,随着高功率密度异步电机的出现,其电磁噪声的解决将会更加困难。
本文通过一台高功率密度电机就电磁噪声问题对所选槽配合进行优化对比,制造出低噪声高功率密度电机,希望能对同行有点帮助。
关键词:异步电机;电磁噪声;电磁力波;槽配合;定子模态
中图分类号:TM343.3文献标识码:A
Abstract:Asynchronous motor electromagnetic noise problem has been the difficulties faced by domestic and foreign each big motor manufacturing company,with the emergence of high power density asynchronous motor,the electromagnetic noise will be more difficult to solve.In this paper,a high power density motor electromagnetic noise problem to optimize the selected slot coordination,make motor,low noise and high power density,hoping to provide a value of reference to the machine designer.
Key words:asynchronous motor;electromagnetic noise;electromagnetic force wave;slot coordination;stator mode
1引言
随着电机的发展,在电机功率不变的情况下,电机的体积将会越来越小,这就是所谓的高功率密度电机。
在此情况下,在设计阶段就会出现一些问题,比如电磁噪声问题,该问题在传统电机上就一直是国内外各大制造厂家所面临的难题,随着电机功率密度的增加,电机气隙中的磁通密度会增加,导致电磁力波幅值大大增加,由于电磁力波的频率一般是在中高频阶段,机座壁板很难做到很好的隔声效果,那么就会导致电磁噪声增加,该声音很难听会导致人内心变得烦躁不安;甚至某些客户在订购电机时专门要求电机运行时在某频率下的噪声限值,以便避开敏感的电磁频率。
另外国家环保要求工作环境不得超过声压级85 dB以及电机行业的噪声标准等,因此,电磁噪声问题是必须要解决的问题。
电机运行时,当电磁频率与电机定子固有频率近似并且阶次相同时,电机就会发生共振[1-6]。
如果电磁力波幅值很高,该电磁共振是可以导致电机部件损坏甚至电机运行瘫痪,给客户造成巨大的经济损失;因此对于高功率密度电机,避开电磁共振是非常重要的指标。
本文将通过实例介绍针对电磁噪声的槽配合选择方法,希望能为广大同行提供有用的参考价值。
2电磁力波分析
电磁力波是电磁振动和电磁噪声的激励波,计算电磁力波是研究电磁噪声的基础。
本文基于磁导分析法,分析异步电机径向电磁力的谐波含量,物理概念清晰。
根据马克斯韦定律,在气隙中的任意一点作用着一个径向力,该径向力在定子铁芯内表面单位面积上正比于磁通密度的平方,而磁通密度是磁势与磁导的乘积,计算公式如下[7-11]。
pr(θ,t)=br2(θ,t)2μ0(1)
式中:pr(θ,t)—径向电磁力波(牛/米2);
br(θ,t)—径向磁通密度(特);
μ0=4π×10-7—空气磁导率(亨/米)
由式(1)可见径向磁通密度波之间相互作用(即相乘)可产生径向电磁力波,如一个极对数和频率分别为ma和fa的磁通密度波和另外一个极对数和频率分别为mb和fb的磁通密度波相互作用产生力波的阶次和频率分别为ma±mb和fa±fb。
主要径向磁通密度波见表1,而由气隙磁通密度波相互作用产生的电磁力波见表2.
异步电机的气隙磁场中幅值较大的谐波往往是定子齿谐波和转子齿谐波,定子齿谐波主要是由基波磁动势和定子齿谐波磁导引起,转子齿谐波主要由基波磁动势和转子齿谐波磁导引起。
定转子齿槽相互作用产生的谐波主要由基波磁动势和定转子齿槽相互作用产生气隙磁导引起。
饱和谐波主要由基波磁动势和饱和磁导引起[9]。
表2中径向电磁力波解析表达式中极对数和频率是由表1中推导出来的,比如一个极对数和频率分别为ma和fa的磁通密度波和另外一个极对数和频率分别为mb和fb的磁通密度波相互作用产生力波的阶次和频率分别为ma±mb和fa±fb,在表2中kst、krt和c取值均为
±1,±2,±3,…,ksa取值1,2,3。
当电机定转子槽配合确定后,就可以按照表2中的公式进行计算分析电磁力波的阶次和频率作基本预测。
3实例分析应用
本文针对高功率密度电机型号为YXKK63012 2500 kW 6 kV电机电磁噪声进行槽配合优化选择,所选用的槽配合分别为90/112、108/83、108/128、108/134、72/95五种槽配合方案进行计算分析。
31槽配合优化选择
不同槽配合电磁力波计算结果见表3。
表3中不同阶次、不同频率的电磁力波均有同阶次、频率近似的铁心模态振型,在此基础上分析哪种槽配合的电磁力波会产生最小的电磁噪声,然后加以应用;在均有同阶次、频率近似的定子铁心模态振型且电磁力波频率在700 Hz~1250 Hz范围前提下判断的原则如下:1、力波阶次越高、幅值越小所产生的电磁噪声越小;2、对于很多不同阶次但其频率都相对集中的最好避免使用;
在上述两个原则下我们选择槽配合108/128。
这里需要加以说明的是,表3所列电磁力波并非计算的所有电磁力波分量,这里只是选择了阶次较低、幅值百分比较高的电磁力波,因为它们才会对电磁噪声有影响,而没有列出的力波分量对电磁噪声的影响可以忽略。
31槽配合108/128电磁噪声实测频谱
电机型号为YXKK63012 2500 kW 6 kV的高功率密度电机,定转子槽配合选择108/128,电机外形图见图1所示,噪声测量时以此按照测量点1、测量点2、测量点3、测量点4逆时针顺序进行测量,所测量的噪声声压级噪声以次为78.8 dB、76.9 dB、81.1 dB、76 dB、空载运行时基本听不到电磁噪声;该电机槽配合选择成功。
为了分析验证所计算的电磁噪声频率是否正确,现以测量点2(出线盒侧)噪声频谱进行分析见表4。
由于频谱测量采用1/3倍频程,因此所测频率不会与计算值完全一样。
由表4可看出,在断电前后,以1000 Hz的噪声变化最大,很明显该频率为电磁噪声的近似主频率,与表3中序号3内容做比较可发现,测量的电磁噪声值与计算是吻合的。
实际上在表3中,对于序号3里的内容4阶的力波是可以不考虑的,因为其幅值比不大而且阶次相比较较高。
因此对电磁力波计算结果只需考虑其1阶和2阶的,而他们的频率才决定了所测量的电磁噪声频率。
从试验结果可以看出,针对该高功率密度电机,选择合适的定转子槽配合成功地解决了该电机电磁噪声问题。
本文通过对高功率型号为YXKK630-12 2500 kW 6 kV进行槽配合优化选择,成功解决了该电机电磁噪声问题。
希望能为广大同行提供点解决电磁噪声问题的思路。
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