笼型三相异步电动机噪声故障简析

陈金刚

摘　要：主要讲述笼型三相异步电动机的噪声测量和噪声限值，对电机空载和负载运行时引起的噪声故障进行分析。重点阐述笼型三相异步电动机空载运行时，机械和电磁两方面的噪声故障隐患表现和修理预防措施。

关键词：三相异步电动机；轴承噪声；机械配合噪声；电磁噪声；动态机械性能

0　引言

电机作为机械设备的一种主要动力源，特别是笼型三相异步电动机，由于其结构简单，维护方便，运行可靠，得到各行各业的广泛应用。电机制造，设备维护及使用人员为保障电机质量，保证其长期安全运行，在电机试验和运行中要对电机存在的各种故障隐患进行掌握，其中电机噪声是电机运行过程中故障隐患直观的表现形式，是电机故障的起初信号，如果处理不及时，故障就会进一步扩大，出现异常噪声，进而损坏电机，影响生产。下面就电机噪声试验的方法，限值和试验及使用中常出现的噪声故障做一下分析和说明，以供参考。

1　电机噪声的测量方法和限值

电机运行时会产生不同的声音，电机大小，类别、防护安装结构型式、运转速度不同，其噪声的主要声源也有所不同。高速运转的电机，主要噪声源是通风噪声。中速和低速运转的电机，电磁噪声和轴承噪声较明显。一般情况下要求电机运行中产生的噪声在国家标准GB10069-2008“旋转电机噪声测定方法及限值第三部分：噪声限值”规定的范围之内，超出标准范围或出现异常声音均为噪声，应予以处理。笼型三相异步电动机噪声测量方法，根据规定，轴中心高不大于180mm的电机，用半球法测量，轴中心高大于355mm的电机，用平行六面体法测试，中心高在此之间的任选一种方法均可，测量点距电机表面的垂直距离为1m。空载状态下，A计权声功率级，冷却方式为IC411，IC511，IC611单速三相笼型异步电动机，按中心高规定的噪声限值见表1，其中60HZ电机声功率级限值，2极电机增加5dB(A)，4、6、8极电机增加3dB(A)，冷却方式为IC01，IC11，IC21电机声功率级限值2、4极电机增加7dB(A)，6、8极电机增加4dB(A)。电机噪声根据其产生的机理不同分为机械噪声和电磁噪声。

表1 各中心高下不同极数电机的噪声限值表

2　笼型电机出厂检测时的机械噪声故障剖析

鼠笼式三相异步电动机出厂检测的机械噪声故障主要包括电机运转过程中的轴承噪声，机械配合噪声，相擦噪声，通风噪声和振动噪声。笼型电机出厂检测时对噪声的测试，一般情况下在测试电机的动态机械性能时，凭听觉检查电机的噪声，进行故障判断，以电机运转平稳，声音轻快均匀，无有害杂音为准。

2.1 轴承噪声

电机在装配过程中，如果轴承受到损伤或轴承装配完后受到不应有的外力，轴承噪声会明显增大，并伴有异常杂音，这时需找出轴承受损伤的原因或所受有害外力，进行排除，必要时更换轴承，以保证电机的良好运行。

由于轴承是电机运转的主要机械受力部件，轴承运转过程中轴承的滚动体、支撑架、内外圈之间有间隙，如果轴承内部混入杂物，会引起轴承各部件间互相碰撞，产生振动与噪声。其产生的噪声值与滚动体、内外圈沟槽的尺寸精度、表面粗糙度及形位公差有关。采用精密轴承可降低轴承噪声，但有时使用精密轴承后，噪声反而增加，原因可能是轴与轴承内圈的配合过紧，使精密轴承的内圈变形大于普通轴承的变形量，因而产生跳动、振动，致使电机噪声加大，温升上升。所以轴承与轴承室、轴的尺寸公差是控制轴承噪声的重要因素。

降低轴承噪声通常采取下列方法：采用密封轴承，防止杂物进入；轴承在装配时，保证严格的退磁清选工序，洗去油污与铁屑，清洗后的轴承比清洗前的轴承噪声低；润滑脂保证清洁干净，不能含有任何铁屑、灰尘和杂质；轴承外圈与轴承室的配合、内圈与轴的配合，一般不宜太紧，轴承外圈与轴承室的配合，其径向间隙宜在3～9μm的范围内；为消除转子的轴向间隙，必须对轴承施加适当的压力，通常选用波形弹簧垫圈或三点式弹性垫圈，放在轴伸端为宜；对噪声要求特别严的电机，宜选用低噪声轴承；当负载不太大时，可采用含油滑动轴承，它比同尺寸的滚动轴承的噪声低。

2.2 机械配合噪声

电机运转过程中若发出低频的“嗡嗡”声，一般因端盖加工或安装时偏心，存在应力，造成电机定转子气隙不均，这时的声音是连续的，处理时可敲击端盖消除应力或将端盖调换角度重新紧固；若在启动或停机出现断续的“嗡嗡”声，可能是跑套，因为转速低时滚动摩擦力相对?一些，轴承的滚动体在内、外环滚道中转动时，带动外环或内环旋转的力相对较大，如轴承室尺寸偏大，或轴颈尺寸偏小，外环或内环可能转动，就会产生断续的摩擦声。这时往往会伴随断续的振?；若发生高频响声，可能是轴承挡圈磨擦轴承外小盖，随运转时间的加长，温度升高，摩擦声将趋向明显，此时应卸下外小盖，车小盖内接触面，进行修理。

2.3相擦噪声

电机裸机测试时的相擦噪声分为实擦和虚擦，实擦是电机定子铁芯和转子相互摩擦，俗称“扫镗”，扫镗会造成电机局部发热，长时间运转易造成电机局部匝间而烧坏，对电机的危害大。引起电机扫镗的主要原因是定子叠压不齐或定子压装过程中局部变形造成，处理这种问题应根据扫镗的面积进行局部挫平或在车床上车平。虚擦是电机绕组的绝缘纸，槽契或绑扎带与转子相擦，电机端部绝缘裁剪不齐，绑扎带接头部分太长，浸漆后翘起在电机定子端部内侧，电机个别槽契歪斜，都可能造成电机虚擦。对出现虚擦的电机，一般拆开电机进行修剪，挫平。

2.4 通风噪声

电机的通风噪声是由旋转的转子及随轴一起旋转的冷却风扇造成空气的流动产生的噪声。流动愈快、变化愈剧烈，则噪声越大。通风噪声与转速、风扇与转子的形状、粗糙度、不平衡量及气流的风道截面的变化和风道形状有关。高速电机的风扇噪声在电机的噪声中往往占主要地位。

降低通风噪声的主要措施如下：对散热良好或温升不高的电机尽量取消风扇，消除噪声源；对外风扇，在设计时尽量不留通风裕量，优先采用轴流式风扇；外风扇与转轴的联接不用键联接，而采用滚花直纹工艺；外风扇应厚薄均匀、无扭曲变形、间距均匀，且应校动平衡；风道中尽量减少障碍物，有专用风道的宜采用流线形风道，风道的截面变化不要突变；转子的表面应尽量光滑。

2.5 振动噪声

电机振动明显时会产生噪声，尤其是共振，处理这类问题需通过解决好振动问题消除。电机振动的原因，可以从三个方向的振动值简单判断，水平振动大，转子平衡度差；垂直振动大，安装找正不到位；轴向振动大，轴承装配质量欠佳。4极以上多极数电机一般不会因为电机制造质量问题引起振动噪声，振动噪声常见于2极电机。

3　笼型电机出厂检测时的电磁噪声故障剖析

电磁噪声为电机定转子间气隙不均造成的一种涡流声，主要是由气隙磁场作用于定子铁芯的径向分量所产生的。通过磁轭向外传播，使定子铁芯产生振动变形。其次是气隙磁场的切向分量，它与电磁转矩相反，使铁芯齿部变形振动。当径向电磁力波与定子的固有频率接近时，就会引起共振，使振动与噪声增强，危及电机的安全。对有些电机由于技术工艺的限制，允许有一定的电磁噪声，但不允许超过电机本身的噪声限值。同时注意有电磁噪声的电机是否存在定转子相擦的现象发生。

3.1 齿谐波产生的电磁噪声

由一阶齿谐波所产生的力波由于定子或转子上齿槽的影响，磁导将产生周期性变化，由此引起气隙磁密的大小周期性变化，从而产生齿谐波。齿谐波所引起的振动与噪声可采用斜槽的方法，将其削弱。一般情况下，转子斜一个定子槽距时，其齿谐波所产生的径向力要比直槽时小得多。

3.2 单边磁拉力产生的电磁噪声

单边磁拉力所产生的力波由于定、转子的偏心，或磁路的不对称，将引起磁通分配的不对称，出现一边受力大、一边受力小的现象，它随着转速而周期性地变化。因此，我们在设计或加工时，定、转子圆度一定要达要求，磁路要对称、均匀分布。在电机装配中，应校验定、转子的同轴度，使之在精度要求范围内。此种情况下，通常通过更换转子或端盖，调整定转子同轴度来降低电磁噪声。

3.3 易产生电磁噪声的笼型电机

笼型单速电机电磁噪声主要产生在6，8，10，12，16，24极等低转速电机中；多速电机多产生在电机的低速档，象双速4/6极电机的6极，4/8和6/8极电机的8极，三速4/6/24极电机的24极，4/8/32极电机的32极；变频电机易在低频段或高频段产生电磁噪声。

3.4 降低电磁噪声的方法

综上所述，根据产生电磁噪声的原因，可采用不同的方法降低电磁噪声。采用正弦绕组，减少谐波成份；选择适当的气隙磁密，在考虑材料利用率时，磁通密度不应太高；选择合适的槽配合，避免出现低次力波；采用转子斜槽，斜一个定子槽距；定、转子磁路对称均匀，迭压紧密；定、转子加工与装配，应注意它们的圆度与同轴度；注意避开它们的共振频率。

4　笼型电机负载运行时的噪声故障剖析

笼型三相异步电动机在投入运行时，如果电机经长途运输或环境温度较低时，试运行开始时通常会有明显的轴承异响，电机运转一段时间（3~5分钟）噪声一般可消失，若仍有噪声可通过加润滑脂或对电机进行反转运行，这是因为电机在长途运输过程中由于颠簸，造成润滑脂在轴承部位分布不均或环境温度低（零摄氏度以下），运行时油脂润滑不充分造成。电机运行一段时间后出现的轴承噪声，须用金属棒或螺丝刀放在轴承外盖处仔细听，如果轴承运行时的声音均匀，加油可解决，如果轴承运行中有明显的“咯噔”声，须更换轴承，同时检查轴承室的圆柱度。因为铸铁或钢板的端盖在制造过程中均会产生应力，电机运行一段时间后，随着应力的释放，轴承室会变形，圆柱度可能会超差，现场检查轴承室是否变形的好方法是用旧轴承?几个角度回装。

电机长时间使用后，电机质量存在缺陷或过载运行，电机的噪声也会比正常时大；电动机开关或接触器触头一相未接通，缺相运行时，噪声会特别大，此时可断电再合闸，看电机是否能正常启动，如果不能启动，则可能是电机缺相造成；笼型转子导条断裂时，有时高时低的“嗡嗡”声，转速变慢，电流增大，这种情况下需对笼型转子导条进行检查、处理；定子绕组首末端接线错误，电机会有低沉发闷的噪声，同时转速下降，校正定子绕组首末端接线后，电机可恢复正常；定子槽楔松动或断裂，能够听到“咝咝”的声音，应更换松动、断裂的定子槽楔。

5　总结

电机噪声作为电机动态机械性能的一项重要指标，是电机型式试验必测项目，出厂试验对于成批生产的电机通过人为感知进行判断，并定期抽检，用噪声仪表进行测试。对噪声要求较高设备配套的电机，出厂试验时用噪声仪表进行全检。在使用过程中，对噪声突然异常的电机，通常先进行区分是机械原因还是电磁原因造成，然后进行处理，排除故障。

（来源：电机技术）