電機(jī)發(fā)生振動(dòng)！原因居然是它！

什么是電機(jī)振動(dòng)

首先，我們先來(lái)認(rèn)識(shí)什么是電機(jī)振動(dòng)：電機(jī)振動(dòng)是電動(dòng)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(dòng)信號(hào)類(lèi)似于電壓或電流信號(hào)，也是由幅值（振幅）、頻率和相位組成，用波形來(lái)展示。

電能質(zhì)量是如何引起電機(jī)振動(dòng)的

諧波對(duì)電機(jī)振動(dòng)的影響

由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)中非線(xiàn)性設(shè)備的存在和電機(jī)所拖動(dòng)負(fù)載的影響，使得電機(jī)的激勵(lì)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(huì)使得氣隙磁場(chǎng)含有大量的諧波磁通，主磁通和這些諧波磁通會(huì)共同作用引起電機(jī)振動(dòng)。

而隨著電力電子設(shè)備在電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得電機(jī)輸入的電壓信號(hào)變?yōu)镻WM( pulse width modulation) 載波信號(hào)調(diào)制的脈沖波形，諧波含量較多。其中變頻驅(qū)動(dòng)裝置輸出的各次時(shí)間諧波與電磁空間諧波相互作用，會(huì)形成各種電磁激振力。這使得三相合成磁動(dòng)勢(shì)不是恒速旋轉(zhuǎn)的，而是步進(jìn)磁動(dòng)勢(shì)，它和基本恒速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)的分量。雖然轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的平均值為0，但它會(huì)使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不均勻，產(chǎn)生脈動(dòng)，在電動(dòng)機(jī)低速時(shí)，還會(huì)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(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí)，可能引起電動(dòng)機(jī)與負(fù)載組成的機(jī)械系統(tǒng)的共振，從而放大振動(dòng)與噪聲。

所以，要解決這類(lèi)問(wèn)題，就要使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)變小?？梢韵认蛞种谱冾l驅(qū)動(dòng)裝置輸出的低次諧波，采取高頻PWM信號(hào)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(dòng)的有效辦法，能夠幫助減輕電機(jī)的振動(dòng)。

三相不平衡對(duì)電機(jī)振動(dòng)的影響

如果電動(dòng)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(chǎng)與電機(jī)氣隙合成磁場(chǎng)的方向相反而電氣轉(zhuǎn)速相同。該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)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(huì)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(dòng)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(huì)使電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系產(chǎn)生振動(dòng)。所以，電機(jī)中定子電流的負(fù)序分量會(huì)導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子主軸振動(dòng)加劇。

綜上所述，電能質(zhì)量問(wèn)題正在成為電機(jī)振動(dòng)加劇的重要因素，我們不應(yīng)該忽視它，因?yàn)槠鋾?huì)增加電機(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(lèi)振動(dòng)故障時(shí)，必須遵循科學(xué)的診斷方法和技術(shù)（電能質(zhì)量與振動(dòng)檢測(cè)分析相結(jié)合），從而發(fā)現(xiàn)振動(dòng)的具體原因，采取有針對(duì)性地處理措施（如高頻PWM信號(hào)輸出、負(fù)序電流補(bǔ)償?shù)龋?，盡量減少由振動(dòng)而造成的電機(jī)停運(yùn)或損壞。

審核編輯：湯梓紅