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谈转子机械不平衡与电机的振动和噪声

2019-07-10 17:12:31     来源: 电机技术日参        

【大比特导读】电机的机械振动和噪声包括由转子机械上不平衡产生的振动和噪声、轴承振动产生的噪声、受轴承激振而产生的端盖轴向振动和噪声、电刷和换向器(或集电环)之间的摩擦振动和噪声等等。

振动和噪声是电机试验和运行过程最为常见的问题,引起振动和噪声的原因很多,要将这些问题完全分清楚也不容易。在很多情况下,我们会将振动和由振动导致的噪声归结到转子动平衡环节,很多的时候从转子本身又找不到确切的原因。归根结底,理论的分析与实际的状况会存在一定的差异性,确保其所涉及的每一个环节都符合要求,才能做出真正意义上的精品电机。

电机的机械振动和噪声包括由转子机械上不平衡产生的振动和噪声、轴承振动产生的噪声、受轴承激振而产生的端盖轴向振动和噪声、电刷和换向器(或集电环)之间的摩擦振动和噪声等等。

转子

转子的动不平衡与静不平衡

通常刚性转子的机械不平衡可分为静不平衡、动不平衡和混合不平衡。由静不平衡导致的离心力在两个支座上产生大小相等、相位相同的振动。由动不平衡导致的离心力的力偶在两个支座上产生大小相等、相位相反的振动。实际中最常碰到的还是混合不平衡,这是残余静不平衡离心力和动不平衡离心力偶共同作用在两个支座上产生大小不等、相位不同的振动。转子的机械不平衡可以通过校平衡来加以消除。

转子的热不平衡

转子有效部分的不均匀发热或不均匀冷却所引起的热不平衡会加剧转子的机械不平衡振动,且振动可随时间而增剧。汽轮发电机转子由于绕组发生匝间短路故障或相绝缘厚度不均匀使各槽导体的温度不同;水冷转子绕组中,由于冷却水在各个并联支路中的分配不均匀等都会引起热不平衡。

大型高速电机中,往往由于转子铁心和轴的配合不紧而使轴出现不对称发热,以至产生不稳定振动。因此,这种电机的转子铁心与轴之间应采用热套配合,并尽可能采用刚度较大的转轴。工作转速高于一阶或二阶临界转速的柔性转子,对热不平衡特别敏感,需要在总装配时进行补充平衡。

次临界转速振动

卧式电机在起动过程中,当转子转速达到其临界转速的一半时,也可能发生剧烈振动,这种现象是由于出现所谓次临界转速。转子两个相互垂直的径向上刚度的不同,例如两极汽轮发电机转子在本体上有大齿和线槽,直流电机和交流电机的轴上为了固定铁心、换向器和风扇等所铣的键槽,是发生上述现象的原因。

椭圆导致的振动

轴颈的椭圆度如同轴沿两个相互垂直的方向上刚度不同的情况一样,会引起双倍转速频率的振动。在大型高速电机中,如果采用滚动轴承,且轴颈直径在100~120毫米以上时,轴颈的椭圆度对转子振动的影响特别显著。

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