某泵站水泵电动机噪音异常分析及处理

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研究与探索Research and Exploration ·改造与更新

中国设备工程 2019.01(上)

我公司为广东某供水公司泵站提供了4台三相立式同步电动机，电机带负载运行时，出现较大噪声并伴有尖啸声。电机主要参数如下：

型号：TL1000-12；额定功率：1000kW；额定电压：6000V；额定电流：112A；额定转速：500r/min；极数：12。

1 数据测量

依据GB/T10069.1在电机上机架层中布置测点，即以突出上盖板部分为测量基准体，编号1#~4#测点分别在距离基准体外表面1m 远的包络面上，测量电机额定运行时噪声数据如表1，噪声频谱如图1。随后对电

机停机，噪声在断电瞬间消失。

图1 电机噪声频谱测试 表1 电机噪声测量幅值（声压级）

测点

数值/dB 测点数值/dB 1#88.63#90.22#

90.4

4#

91.3

结合以上测量数据和现象可以看出，噪声的主要成分是电磁噪声，频段在900Hz。

2 原因分析

在同步电机中，存在着定子和转子绕组磁势的基波和高次谐波，同时存在气隙磁导谐波，定子齿谐波，它们相互作用后，会在气隙产生一系列组合的电磁力波，这些力波有着不同的幅值、转速、转向、节点数，尤其是一阶齿谐波不会随电机的短距系数及分布系数而削弱，是电磁噪声产生的根本原因。

采用FLUX 瞬态有限元，求解磁场谐波及电磁力波（见图

2）。

图2 计算模型与剖分

计算结果表明：17、19次磁密谐波占比超过9%，属于较大水平。本电机定子槽数Z1=108，极对数p=6，转子17、19次谐波和定子一阶齿谐波相互作用下，会产生0节点的900Hz 电磁力波。

对负载电磁力波进行分解（见图3、图4），随着负载磁密的增加，900Hz 分量的幅值大幅增加，从空载

的每齿36.6N 增加到了94N，增幅2.6倍，定子电枢反应加强了900Hz 电磁力波强度。

因此，电机的一阶齿谐波与转子17、19次高次谐波相互作用，产生频率为900Hz、节点数为0的激振力，是产生900Hz 噪声的根本原因。

同时检查发现，该电机定子压圈、定子铁心支撑

某泵站水泵电动机噪音异常分析及处理

曹波，刘硕，晏明

(东方电气集团东方电机有限公司，四川 德阳 618000)

摘要：本文针对某泵站水泵电动机运行时出现的噪音异常情况进行了现场数据测量，通过理论分析和有限元计算，找出噪音偏大的原因并提出解决方案，最终通过改造后的试验验证，确定该方案的有效可行，并为处理同类问题积累经验。

关键词：同步电动机；电磁噪音；有限元分析计算；斜极

中图分类号：TB53 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）01（上）-0068-02

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中国设备

工程

Engineer ing hina C P l ant

中国设备工程 2019.01 （上）

笼刚度较弱，导致电机定子整体刚强度不足。在相同的电磁激振力作用下，刚度较弱的电机定子其振动幅值较大，传递出的噪声会明显高于刚度大的电机。

3 处理方案

3.1 斜极

通过分析计算，斜极/斜槽后，900Hz 电磁力不再具有呼吸效应。在整个轴向上，每一小段铁心所受的电磁力的相位从0到

360度均匀分布，所以整个齿上的合成电磁力接近0，即局部铁心的电磁力会随着时间以正弦波不断变化，但每个齿在整个轴向的合成电磁力是不变的，始终接近于0。

同时相比较定子斜槽，斜极的方案对电机的改动工作量较小，因此采用转子沿轴向倾斜一个齿距的方式。

图5 转子斜极计算模型

通过图5计算模型进行分析，该方案的谐波含量较

低，THD（总谐波畸变率）为0.478%，THF（电话谐波因数）为0.613%，由谐波产生的高频电磁力波强度较小。3.2 机座加固

在定子铁心背部增加筋板，并在铁心两端增加压圈的焊缝数量，以提高定子铁心的整体刚度，增加对噪

声的抑制能力。

4 试验结果

电机改造完成后，工厂内进行了噪音测试，测试结果（见表2和图6）表明：改造后，电机在不同运行工况下的噪声基本一致，约79dB；与改造前相比，电机噪声幅值消减约10dB,尤其是高频电磁噪音成分，峰值得到有效消弱。

表2 噪声测量幅值(声压级)测量工况

噪声试验值/dB

1#

2#3#4#平均值

停机7170.470.96970.33空载

79.579.379.479.579.43额定电流下

78.6

78.5

79.879.9

79.2

图6 噪声测量频谱

5 结语

目前用户对噪音等环境因素越来越重视，尤其是电磁噪声，其尖锐的噪声会造成用户身体上的不舒服。

本文通过理论分析和有限元计算，找出噪音偏大的原因并提出解决方案，最终通过改造后的试验验证，确定该方案可有效降低电磁噪音并达到用户满意，同时为处理同类问题积累经验。参考文献:

[1]郑时刚.同步电机电磁噪声的分析与预计[J].大电机技术,1999.[2]姚新祥.电机电磁噪音的成因浅析与控制措施[J].日用电器,2011.

[3]汤蕴璆.电机学[M].北京:机械工业出版社,2003.[4]陈世坤.电机设计[M].北京:机械工业出版社,1990.

[5]汤蕴璆.电机内的电磁场 2

版[M].北京:机械工业出版社,1998.

图3 负载磁力线

图4 900Hz 电磁力分量