31. Показатели вибрации электрических машин.

Источники вибрации и шума электрических машин.

Силы, вызывающие вибрацию электрической машины, подразделяются на силы магнитного, механического и аэродинамического происхождения. Основными источниками вибрации и шума электрических машин являются магнитные, механические и аэродинамические источники.

Магнитныеисточники вибрации связаны с высшими гармоническими, которые обусловлены наличием зубцов на статоре и роторе, несимметрией и несинусоидальностью напряжения питания, эксцентриситетом воздушного зазора, несинусоидальным распределением МДС обмотки и целым рядом других причин.

К механическим источникам относятся небаланс ротора, несоосность и перекос посадочных мест подшипника, отклонения в форме их колец и разброс размеров сепаратора, тепловая деформация ротора, прогиб вала, погрешности коллекторного узла и др.

Аэродинамическиеисточники связаны с вентилятором и другими расположенными на роторе деталями.

Силы магнитного происхожденияв свою очередь делятся в зависимости от направления действия на аксиальные, тангенциальные и радиальные. Эти силы наиболее выражены в диапазоне частот 100-4000Гц, в котором человеческое ухо обладает повышенной чувствительностью к шуму.

Аксиальные силывызывают смещение ротора по отношению к сердечнику статора, что приводит к их взаимному аксиальному сдвигу и повышению уровня вибрации.

Тангенциальные силысоздают вращающий момент. Эти силы также вызывают вибрации обмоток, особенно в зоне лобовых частей. Тангенциальные силы могут быть особенно при несинусоидальном напряжении питания, источником изгибных колебаний корпуса электрической машины и соответствующих вибраций. Однако основные изгибные деформации корпуса электрической машины в широком спектре частот вызываются радиальными силами.

При оценке вибрации электрических машин за основные величины принимаются:

• вибрационное смещение S– мгновенное значение отклонения колеблющегося элемента относительно положения равновесия;

• вибрационная скорость v– мгновенное значение скорости колеблющегося элемента:

v= dS/dt

• вибрационное ускорение а –мгновенное ускорение колеблющегося элемента:

a= d²S/dt² = dv/dt

При гармонических колебаниях достаточно измерить частоту и одну из основных величин, а затем рассчитать остальные. Так, при частоте wи амплитуде вибрационного смещенияSамплитуда вибрационной скорости:

v= wS

и амплитуда вибрационного ускорения:

А = v w = w² S

Для детального исследования вибрации электрических машин необходимо измерять все указанные величины.

Амплитуда смещения является критерием оценки вибрации лишь в случае, если известна частота вибрации.

Ввиду большого интервала абсолютных значений параметров вибрации на практике часто удобно выражать вибрационное перемещение, скорость и ускорение в логарифмическом масштабе относительно пороговых уровней следующим образом:

L_s=20lg (S/S₀); L_v=20lg (v/v₀); L_a=20lg (a/a₀);

Где S,v,a – значения вибрационного перемещения,мм, скорости мм/с, ускорения мм/с².

Пороговые значения вибрационного перемещения S₀, скоростиv₀, ускорения a₀ выбираются таким образом, чтобы для частоты 1000Гц получались одинаковые значения вибрации в децибелах по скорости, ускорению и перемещению.

При гармонических колебаниях между значениями вибрационного перемещения, скорости и ускорения в децибелах имею место следующие соотношения:

L_a= L_v + 20lg (f/1000); L_s= L_v - 20lg (f/1000).

Обозначения и опорные значения вибрационных параметров определяются рядом стандартов: ГОСТ 24347-80, ГОСТ 12379-75, ГОСТ 16921-83, ГОСТ 23941-79.