電機(jī)發(fā)生振動！原因居然是它！

什么是電機(jī)振動

首先，我們先來認(rèn)識什么是電機(jī)振動：電機(jī)振動是電動機(jī)指圍繞固定點(diǎn)的機(jī)械振蕩，振蕩一般是周期性和規(guī)律的。

振動信號類似于電壓或電流信號，也是由幅值（振幅）、頻率和相位組成，用波形來展示。

電能質(zhì)量是如何引起電機(jī)振動的

諧波對電機(jī)振動的影響

由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)中非線性設(shè)備的存在和電機(jī)所拖動負(fù)載的影響，使得電機(jī)的激勵源不再是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，而是含有大量高次諧波的畸變波形，這些高次諧波會使得氣隙磁場含有大量的諧波磁通，主磁通和這些諧波磁通會共同作用引起電機(jī)振動。

而隨著電力電子設(shè)備在電機(jī)調(diào)速驅(qū)動領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得電機(jī)輸入的電壓信號變?yōu)镻WM( pulse width modulation) 載波信號調(diào)制的脈沖波形，諧波含量較多。其中變頻驅(qū)動裝置輸出的各次時間諧波與電磁空間諧波相互作用，會形成各種電磁激振力。這使得三相合成磁動勢不是恒速旋轉(zhuǎn)的，而是步進(jìn)磁動勢，它和基本恒速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁動勢產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的不同之處在于除了平均轉(zhuǎn)矩外，還有脈動的分量。雖然轉(zhuǎn)矩脈動的平均值為0，但它會使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不均勻，產(chǎn)生脈動，在電動機(jī)低速時，還會發(fā)生步進(jìn)現(xiàn)象。在適當(dāng)?shù)臈l件下，如電磁力波的頻率和電動機(jī)機(jī)體的固有振動頻率一致或接近時，可能引起電動機(jī)與負(fù)載組成的機(jī)械系統(tǒng)的共振，從而放大振動與噪聲。

所以，要解決這類問題，就要使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速脈動變小?？梢韵认蛞种谱冾l驅(qū)動裝置輸出的低次諧波，采取高頻PWM信號輸出的方法，將輸出諧波頻率往高頻推移，這是減少轉(zhuǎn)速脈動的有效辦法，能夠幫助減輕電機(jī)的振動。

三相不平衡對電機(jī)振動的影響

如果電動機(jī)的供電出現(xiàn)三相電流不平衡，且三相電流中存在著負(fù)序電流分量，則其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與電機(jī)氣隙合成磁場的方向相反而電氣轉(zhuǎn)速相同。該旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出的電流分量為2倍頻，轉(zhuǎn)子中2倍頻電流與氣隙合成磁場作用產(chǎn)生100Hz的交變電磁轉(zhuǎn)矩作用于轉(zhuǎn)子軸系。由于電與磁的相互作用，轉(zhuǎn)子中2倍頻電流分量又會在定子繞組中感應(yīng)出3倍頻分量(2倍頻+轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動產(chǎn)生的1倍頻)。如此相互作用使得定子和轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生了一定的高次諧波電流分量(定子繞組中為奇次，轉(zhuǎn)子繞組中為偶次)，所以相應(yīng)的合成電磁轉(zhuǎn)矩不可避免地出現(xiàn)k×50Hz(k = 2、4、6……)的交變電磁轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩會使電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系產(chǎn)生振動。所以，電機(jī)中定子電流的負(fù)序分量會導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子主軸振動加劇。

綜上所述，電能質(zhì)量問題正在成為電機(jī)振動加劇的重要因素，我們不應(yīng)該忽視它，因?yàn)槠鋾黾与姍C(jī)能耗、降低能效、導(dǎo)致零部件故障、減少電機(jī)壽命等。在解決這類振動故障時，必須遵循科學(xué)的診斷方法和技術(shù)（電能質(zhì)量與振動檢測分析相結(jié)合），從而發(fā)現(xiàn)振動的具體原因，采取有針對性地處理措施（如高頻PWM信號輸出、負(fù)序電流補(bǔ)償?shù)龋M量減少由振動而造成的電機(jī)停運(yùn)或損壞。

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審核編輯 黃宇