第二节 噪声
第二节 噪声
‘嗓声^同水汚染、大气污染一并被列^三大公害，它由电磁、机械、通风三种原因产生，采取的，蜱当锣也’弯所不同。尽管在積率/二I6〜〗6〇〇〇Hz范围内，当有足够强度时能被人们 的耳朵瀹®觉到，但人妁意到不舒《的声音一噪声的频率仅在/=400〜5000Hz范围内，特别是lOOO^^OOH彳范的声音•我构耖主尹目标即是以抑制该鞭率范围内珣嗓再为丰。
就对乂知泰奉義考耳主骒感龙上而言，dB、l〇e|Si纯音听起来与6〇dB、lOOOHs的 纯音一样麻(％，因此，p际标准化组织（IS〇>:采用将频率的彩响计入在内的“奋值来度 焉哚声r押掩鬵辑压按不伺频率对人们危害程度计权換算得到的餘声级的分贝值。电机中采用的是A计权，其位符号为, 表列出#种不同嗓声的頻率$围灰产生原因，以下分别叙述降低兰种类型嗓声的措Md ;Djc:
v七1,#諍电机蠓声汇总表 | ||||
..■.名- i | … 频率/的鏟at ^. | 鉴别方法 i | .■ 产生踉面 | |
■ | p - • 力_知' | L、 ' 1 -• • ... ./〇——电网類率 , • 1 | i • • . ^ | • >机痤两螗峰声较大： f撅后立邱消失 3*/=2/p琦单被出‘故， | • - • • . 子偏心，或有堉振现象 2-1机座或定子网度差 丄气》过小 |
I | V.'. • ' 蜒拉力味振 嗓声 •藝.• 1 | . ' > 1 1 1 . •.. ♦ 4 ••: •' /=2/〇 T •‘• | W 一般与2/〇同 时出灰、. 4.声音比较稳定 | ■ ■■ . -. , ■ 4 ( I ; |
电 繳 嘬 | r* Mb L轻差声 丨:t'—- • ' -v | k — • • ■■‘♦泰■ ，泰 电网麵率或倍电网頻率 ■ f=^u j— r • • •• r >r • ■- ..- ..• | 二时高，对低、变4t与转」 差有关 ，.切断电潭后、立即*夫. 3:耳听，一 老 r _ ：1» .- , v_ .t.、 | 1 三相不对秫，如跳 槽，空AT断“^^，'偏心 2.辦*电抗辞子m度不 3:袖承耷装剛 P 、_ t * i |
乂 4 1 * L rb | • b L I '::. • 二 ' ■■ .'■-T ：,r , | .卜.， *1W〆-- * •• *免斋+以乂 ci, 2>;' ^T— 是转子〉 n 电机拜逋（r/min〉 | •••、 . 、• ‘： . .. j，. • >机喊〔如金辑ft 声较大/ 2, *龟庄之 她 ' .，：㈡ 3*切断电霣后立押消失〇 *■ k 1 * , | • . ■ ■■ ， D. ■， ■— -1:稽配合 ■ > ，你子_獅斜」' &工艺乘成转子s斜 4..冉机结构问有谐振现金 以转子«»心，气敝不均匀L / L J._ . . .\i ■.. _ .， &嫌场中谐波含貴犬 L r ''■ .， ■ p ^ ^ |
类别 | 丨名 称 | h鱭率/的范_ | ^ m ^—: | r* • _ r- .... 产生廉因 |
1 通 风 嗓 声 | 1*共鸣嗓声〈笛声> | /，垚(叫处有明显 的突出嗔声 m——叶片数或遒风道数 或敢热筋数 M——谙波次数，一般为 It Z | 1.珂扇_或埤，靖裇-■ 最大 一 &改变转速变化较大 3. ■耳听：有押|里叫声 | ”'Dn，- h* ■ t叶■片费r>: Mt教"敢热«数设 计有柯® £.叶片与导风装置配合不合适 |
2.涡淹 (气体紊流声） | *fe袷宽；一艇/一 100〜 .8kHz ' ' ；l | L风扇蟈或进出风a处 测点噪声最大 L声音较几台电枞 差异木夫〃 、1 T3.耳斫，邊于■苗_声？： | 亨吒片形状、叶身尺寸、ML铕构、 译，效赉取有关系事睜章合 限|下 ..，. 〆、 七 • r | |
i . 畺 机 械 嗓 声 | L袖:承自真_声 | ./^aooo-^oHs 在2、5kH3爸峰jg | 1 V -.. ■； 1.轴伸靖澡芦较大 2.2-細賓频]^參』 ，寒耳昕r渰明細灰來； | 丄夢■不佳 ..]h: mdu轴承塞R合不当二,._ |
丨-1 . 1 ♦- 2.轴承输向嗪声 | f=l〇〇〇^lSQOth ~ 有埘直蜂值 | 1)1机先轴⑽4»^置。f! e，-电机加3：Ki兼^输阿卡死，、 3.轆承滚»曲率半轻太小. 」. | ||
3.轴^寧动磉声 | /=50〜400Hz有明簋鳞 ^ h s 1 ♦ * 5 • j4 n Ja, n n 30T ®^60 | ■ ■ ; 一_—、,J _. M i,轴伸蝴#声较^ :r •鳴声本稳皆 3*时肴时无.> ■ t额率不稳定 | 飞无褊时M撩播嬤卷 间專:，1 S !:' 2,加工尺寸偏塞较夫 承内W褊心r部軀，球不规則 或有伤廉 .、 t因嫌动不合格的彭_ | |
4*端篕共振声 | n 二 对小电机:/= 1〜1. Sktfe*- 有明显峰值 | 2■用w打法或零―法*、 凰有頻幸；. ' | 1.主要与柚承振动谐振，这与加工 精度有关顶上> 72.与电磁振动谐.振，除与椎配合贫 关外*-也与工艺有关 ■ * | |
5.'机振声^ | 小型电机./=5P〇〜IkHai 有明显烽谭. 1 | 1，机光振动较大 2*角激_法或敲打金# 由者頻率 | 主要与气磁搌哿，薄笋谐芦 % S. | |
6.集电环处嗓声 * | -n 1 /=4-10kHz | «坻集电环测点的嗓声较 大.h -'1 4 ♦ 、丨-■ | L磧劚太褎 L滑环加:n精度* (1) 碳m与韉舞之间的间供大 (2) 碳《压力木移 | |
7.不平衡产生的嗓 声 | /■忐版 | 1.转子f平衡 2*电机谳蝻不合格 |
电硪嗓声与气療中定、转子磁i之lift直作用而〆去㈣禺机构件的动态_应太 电机表面的声特性肴关/因此，降低电磁嗓声应从抑制其产4和辐射两方面入手。_ 在异步电机中，由于定、转子电流在空气瘵中建立游谐波磁场相互作用而产生的电璀力 波引起铁心箱部振动，并引起机學随名振动，迫使周围空气振釉而产生电磁嗓声^谐波磁嵚 可沿铁心的径向^切向或轴向洋生弓te振动的力k，其中径向力波琴主要作用•在径向力波 中，阶数《 C盼数任意瞬间力徠出现碑值的个数，见图值大r耳象举的分布 常在乂耳的敏®区。_族族对其统一系列感应电机故电和振动’釦试验表明，最大的电 磁嗓声产生争与二阶相应的频率处卬。y ， ^
异步电机气隙中主要力波的阶数为
» = Ik 土兄I (5-1)+ 1 .
厶应同时列出几个方案，因为还有其他性能对^/Z:有约束 '(见第二章h设计者应 枚衡诸项技术要求，特别是用户的使用要求确定表5-3列出定子外径A<250〜 3〇0oim的小型笼垫三相异步扒在综合考虑捩钿、噪声、附加^矩及附加损耗后釣Zl/Za的实 例，它与表2-4、2-5是吻合的./
*5^ ItE合及斜槽对电动机IR声•的影- CdB (A>〕 | |||||||||||||
1*2产 4 | h | 11 | 14 | 15 | 17 19 | 20 | 22 | 23 | 25 | 26 | |||
Zj = 24 | bdt — 0 | 69 | 71 | 61 | 80 | 68 | 69 | 74 | 80 | 7a | |||
57 | 55 | 59 | 60 | 64 | 60 | 60 | 60 | 57 | |||||
z^=n | ba两0 | 62 | 57 | 59 | 70 | 79 | 57 | G2 | 62 | 63 | 61 | ||
6*1*-0* 75^ | 47 . | 42 | 46’ - | 4« ^ | 43 | 49 | 47 | 45 | 45 | 4^4 | |||
Z,^12 | ^ = 0 | _ . | 53 | 64 | 75 | 5S | 59 | 72 | 75 | ||||
*!*=-〇» 5<，i | 49 | 54 | 59 | 54 | .，乂v Mfi ， | \ •’ :祁 | 54 ' | ||||||
2* Zp=$ | 2z | 19 | 21 | 23 | 26 | 3〆 | g 33- | 44 | |||||
2| —36 | ^ = 0 | 71 | 78 | 65 | 74 | $1 | 67 | ||||||
63 | €4 | 6£ | 62 | 59 | 57 | ||||||||
Z,^18 | 74 | n | 72 | 73 | '' | 1 : | |||||||
h=0.5^i | 63 | 65 | 66 | •< | S r | p i | |||||||
注| h为转 | 子说#距离，李齿E : ■ ^ 表5»3 t、箱予權配舍表 | • ,• • | |||||||||||
* 2v | • 1 . M| ; 2Z | r •J • i . • Zp | |||||||||||
24 30 | (16)， cm* cm, clan C3〇d J, ^'!，1 (16>t C20〕， (22>, CL6〕，' 伽〕f- 436X | t | |||||||||||
36 48 | C2〇, 26， C2S〕， 301 <C32J), At, (44), C4$] ' L (32)，34， C36〕，3tf* C4«, (C4〇)* (56) t S8, C601 | 4 | |||||||||||
36 54 | 241 C26D, U6〕 as* 4〇， c4〇, cen* sst tea) | 6 | |||||||||||
4g 72 ■ | 34* 〔62〕 SO. 52, 54, CS&〕， S$f 86, SB, 〔90〕 | 8 * | |||||||||||
注：i■带〇的表示在制动区有大的网步附加力矩, 1 1带0的表示转子斜过一个定子齿距时可以使用6 | |||||||||||||
2.采声斜墙定子碑#芋斜槽可使径向力踔<电机隹g方向的蝙线孝生移；使得沿 和r肉平均痉南力降低，从而降低电也的捩刼軔«转子备斜时，沿转#外H扭一个定子齿 距；定子扭斜时，则磁二+转子齿: ' _
对于lOOkW以下的笼型异步电机，斜槽是降低嗓声的有效推施。功率再大，特别臬大于 seokw的电机，因笼条之间要产生较大的横向电流，扭斜就未必有利*
』声子扭斜后噪声哗低的鞞值AL可卑下式计算：
AL = 20%^,* (5-6)
式中斜槽系教，心
〜——沿转子外K扭斜孤长I
■ &——转子齿炬；
M——转子绕组谐波次数
但单层绕组因具有节省铜线、绝缘材料，散热好，嵌线玫率高的优点—仍被广为采用。这 就需要设计者进行综合分析后择定&比如，若对嗓声有严格要求时，就应抛开单层绕组的以 上优点，选择双层或珥弦绕组* .德国西门子公同的纽伦堡，机厂T为使上述优点见到效益而 r泛襄用单层绕组，同时为补救它的谐波含*髙的不足，‘面采用"人字扭斜，的铸铝转子， _振绅嗓声值不超过标准规定a
在绕组的接法上充分地考虑磁场分布的对拜性.为了 “对称”，尽童使并联路数4=处 (极数h或如果在串联每路绕组时应采用嗶极相连。若單用均压线则效果就更奸。
在三相4极的电机上进行的试绘v釆用4路或3路比1路叫嗓声要降低几贫页至十几分 见⑴，见表5-4。
表5-4 4极电机在采用2路、4路禧法时*声降低值 | |||||
乂dB> r、 | 1000
| 1100 t | 1200 1 | I 1300 1 | 1400 |
2 WU邻ft枏连，有构压线： | 10-7 | 久5 | 10：-9 | ||
2路，邻极相连，无均压线 | 6. 7 | 2;节+ | 5.3 | )來 | 2.1 |
4 路 | 10+5 | H.S | 16.9 | 13.1 | 12-6 |
2踌，隨极相连，无均压线 I t 1 | 2.5 | 1.5 | ].8 | L1 | 9.3 |
卜8.定承铁心的痗部应尽置髙增埤定于铁心轭高心是为了提髙其刚度。当铁心产生振 动时t其振动轜值近似与名成反比％又，声功率正比于每楱的平方。鈿当k由知1增加至 知时*可使•声近似地降你 ,
1 • *1 .3 *,5
^ J WSr = 6〇lg(fc；) CdB) 1 ; C5-9)
上式提示设计者h对嗓声有较大影响。在^计时，根据具体情况，不能单凭轭部磁密的 允许范围选取龙A比如、若从爸向尺寸的安排上还有余地；或者机座比较单薄f或者梗用部 OT嗓声®标要求严格，就应该适当地增加心c 1 .. “
9+为使磁场均匀分布应将铁心叠片交请#装不均勻的磁场会疗生2倍转差頻率的电 磁嗓声。为减小因硅钢片各向不均匀性硖坏铁心碟杨的对称性★仲片i打乱硅綱片的轧制方 向叠装•对于定子铁心，冲權前可将一台电机的方料分成几攧（中小型电机可分4摞），神揮 掰各裸冲片之间保持互不耜同的乳制方向（对于角嚼转子，在*片咏不必分摞，两将方料轧 贿向打乱启神槽吼可•打風得越彻底，敢果越隹&若_于冲片上带银椎的轴孔与定子冲片 是—次冲*成的、厠只能按定子的择散依次中擇、璺装* A
在小电机的转子忑试驗「打乱硅钢片轧制方向叠装与不打a轧制方向的‘扎装成电机 后试賒邛〜13沾Hp的声姨菹酬躁戸号均曄保1哗⑴.、h
10,防止共振m以电磁噪声为主的电机所产生的共糫现象，若峰雄萆则可大^地降低 其嗓声。
（1）定子断一台电机是否存在共fe«象的厂離步琴如下.h ， 4 w
U列出电机气陳碓场产生的力波表，找出主要力波^计算主要力彼的和 < 2)估算电机的ffl有瀰率（见后kn.::::
3)检验主要力波的频率和固有频率是否接近或一致，当二者相对的差值在5%以内时，即4)设法避开共振；抑制嗓戸的辐射。
t 在n项措施中，优选檜珀合、增大气隙、降低礅路的饱和程度及采用斜槽是降低电磁振
动及噪声效果明显的4项措施.而至关重要的一点則是设法消除低阶的电磁力波，
二、机械噪声
因噪声与振动关系密切，以下内容可认为是对第一节的补充，并针对表5_；t.所分析的原因 提出对应的降低机械嗓声的措施•有些措施从表5-1的分析中可直接找到，比如集电环处摩擦 声，可从表中直接找到相应的对策，即调整磷刷牌号、攻善滑环表面的粗糙度；提高平衡精 度可似降低因木平衡带来的嗓声等等•轴承噪声是主麥的机檎噪声，.需要补充以下降低捎施6
(1)选用低噪声滚动轴承，呀选用型号加Z的国产的低嗓声滚动轴承或者带有工程塑料 保持器的轴承。 '
（2）不要采用过稠的润滑脂，过两的_滑腊容易引起干摩擦而产生嗓声。
（3）在轴承耷圈的滚道中不存在因海滑胳蜮化或干涸而积聚的渣子。
（4）在轴承处增设减振措施，如外套上加波形弹性垫片，
〈5)在嗓声要求十分严格的场所中应考虑选用滑动轴承。 _
三、通风噪声
(一）通风嗓声产生的原因⑵ ,r
(1)风扇寓速旋转时，空气质点受到风叶周捭性力的作用，产生压力脒动而引发旋转嗓 声，
其频率夂是叶片每秒打击空气质点的次数：
• 、
fb^hZ^/%0 <Hz) (5^11)
U=l, 2，3，…）
式中一风扇叶片数〆
一一7 电机转3T (r/min)» h
(2)空气参流产生的嗓声它是由于风’扇或转子上旋转的零‘件在旋转时产生的气流瑪 到庫碍势，使风路截面剧耷或气流方向突耷面引发的涡流所产生的嗓声*其親率为
， 2 r ^ ^ wr
fA^=Sii^i Qiz) ^ (5-12)
;^ 2* 3**,* h
式中部―-为“斯脱哈立数⑽，SMO.100,20，一般取t \ v——为气流与所i申到物体的相对速‘ (m/，)r V
D一为物体的正袅面宽度在垂直于气纸矢最平面上的投影（m)/ _
(3)笛声，顒名思义，它是气流遇到尖角或筋状物时发比的尖啸声/ 比如由外风扇吹出的气流与机班上的敝热片相进时则要产生0下頻率的嗓声
乃告(Hz> … 、（5-13)
式中3——风崩叶片和散热片的最个公倍数。
在径向或混合式通风的电机中，若定、转宇径尚通风道是对齐的，转子择向风道中
的转子导条或通风槽管〈它相当于叶片数等于转子槽数Z2的离心式风扇排出的<淹吹到定.
子径向通风道，与其通风槽片相遇时也要发出笛声，其费萍为AI.(Hz) (5-14)
钢条转子伸出铁心部分的导条所产生的气流吹到定子绕组端部上时也产生频澡与上式相 同的嗓声。
(二）对噪声的估算
(IV对于采用离心式外风扇的封_式电机，其声功率级的通风噪声为tD
Lwf = 601gVi + XOigD.b - 25D, + 51g ^ H- 20lg ^ -h 18 CdB(A>3 (5-15)
式中风扇叶片外缘周速(m/s)f
b——风扇叶片宽度士
D,r—风扇叶片外径（m)〆
i，Sp-~^风單进风口两积（m2)，
为凤軍进风口给定基准面积（m:h
N,——樓拟风康的叶片数凡=6,当已知一台电机的嗓声风风扇叶片宽匕、电机转速为知及风扇的气 流效率心估算另，台电机的ft声(相座代号的下标为Y)时可参照下式（两台电机的荦 构相似>。
L2^Lt + 70lg^ + 501g^ + l〇lg ^ + I0\g^_M6(A)D"(5-16)
由上式可得到以下结论：风扇外學减小1_,嗓声陣#3d5(Ah转速降俾W%，嫌声下降2dB<Ah R叶宽褲小10%，嗓#降低风淹的气痹效率由0, 3聲声科(M,嗓声可降低1.9dB (A)tt\可^减小风扇外径对降低通风噪声取得的效果较大，崔从降 低损耗角度出发也得到同祥结论…⑶⑱*众嗓Z对嗓声娜晌，当了台电神牌声、风置'风珥贫犁为厂、爷、Z"若两台电机结构相似，则由第二台电机的相应值（Q^厶>，可估算k噪]&为绑$
1A^^i + SOlg^ + ZOlgp CaB(A)：(5-17)，可见,费风量减半o噪声鱗释焊dfi(A)，若减少刖％，睜声可降扣B,XA),若风阻减半，嗓声可释6dB.
(三）抑制通风嗓声的捎施
薅低通风嗓声丰酹从抑刺声揮及埤F两方两舉取推施，前者在第四章中己涉及英麻* 1/合琿确定风氧由以上分析得知，凤暈对通风囁_影__大,风_^计薄见#1!5章2.选择合适的风萆类型及尺寸见第吗章。故择低嗶声角度出发，袖谏式优亍离少式； (见表5-5)，涂心式中又以后倾式为好r在可逆替的离心式风扇中，选盆式风扇有利•上鳝电 器科学研究所在J〇2、13kW、2极 <中心高llS6mm)电机上试验，盆式风扇（外径250mnO 的叶片后倾30。时/噪声比原来可正反转的降_2.3dB (A),后镇说时，降i3dBJA)。
表5-5在BJO,封闭式75ltW2軀（中心商280mm>电极上试轤的两种风鹰效果 | ||||
机编号 | ||||
項目 | 1号 | 样机 | 2号 | 样机 |
风，扇迆芦 | 离心式 | tt床式4 J | 离心式 b | 轴萍式 |
风坩消耗的功率CW) | 2350 | 620 | , 1810 | 460 |
风摩耗（W) | 3180
| 1450 | 2640 | 1290 |
电机效率（％> | ⑽-57 | 93-55 | 9M9 | 92- 6Z |
定子绕组fi升<K> | 58. S | 5ft. 4 4 | i » 59* 7. t | ei |
咩功率级嗓声WB (A>〕 | 104. 25 | 96.3 | 104.17 | 96*87. |
丄孭空气功力学合理地设计风路电机的进、出风口、风單、挡风板散热片端盖、机 座及其上的吊攀、接线盒座、底脚辐板、以及风扇的叶片形状等都要按空气动力学的原理淸 心设计：风路杨通f瘅碍物表面尽量设计成流线形;进免容易卢生振动的零件在风路中迚现。 离心式风扇外缘与风單间的间隙不宜过小> 否则会产生“哨声”，但太大文会使回风的涡流声 増大 <推荐何隙见第四聿）f轴流式风扇的外径与坷單间的径向间暸对嗓声影麻很大，因此间 陳对气流性能一1风压、风董及风扇的气流效率均有较大的影构，所以选择时应慎重，此间 暸小*气流性能好，但噪声大；反之亦然。
4.采用本碜他冷或自然冷却（IC0041)
(1) 采用特殊风扇 t
(1)当，片频率嗓声突出时可采取改变吁片数、不等距时片或不等长叶片来解决•
据参考女献K〕介气，弋台JiHnf的电机〆原风扇为&叶，在45〇Hz附逬因“共振” 埤规畤，嗓p达96〜(A》，改用7叶巵就降为3纟时？4dB (A1)*总澡_赤随之明运
⑵采用，腺式”风扇⑵。 -
6采取消―务施目觭在电机：£采用鲐袍声措施花样较多绝大部分是来相加繪声器 的办法来降低嗓声…/ 彳:
_ :消声器装于气流通道中，在保证气流通过的同声，能阻止或减琿声能传播而使噪声降低• v消声器有阻式、抗式及阻抗复合式三目^在电机上采用吟是阻式⑵。'
消声器，在电机上也称为—消)ir#v它是轉风路的遽甩喊資粉科戎唳声材料 加多孔材料（如嬅板> 覆盖起来以消耗声音的能量而达到消声的效果因它消_声能类似电. 阻消耗电能，故称为“阻”式消声器。
消声器瀹中類嗓声有较好的消声效果，将别‘对通风嗓罗、播声自声故果最佳 而声电泛来用•它的消声*览与所用银声材，料的吸声系教q由吸_材料构威的通 道的拎S 6通遠内壁W周边长女及通进:横丨截面面积乂呈如下的关系尽管由上式看出3越小消声效果越好，但A值不宜过小，即风道不宜k窄，否则^使冷却气流的温度增高，影响散热效果。吸声材料衬层厚度取30〜60mm即可•目前在国内见到的国内、外的样机一般都在40〜50mm左右。如南京炼油厂用的国产黾初；黑龙体渖良河化肥厂用的日本490kW、2极的增安型防爆电机•吸声材料不宜采用对人体有危害的填料，如玻璃纤维*因为它在使用中要泄漏出来。南京炼油厂的现炀工人对此就很反感,无危害的材，如賻龙江浩良河化肥厂用的490kW增安型电机的吸声材料采用泡沬塑料就
很受欢迎。电机的消声器（罩）可由三部分、两部分、或一部分组成。“一部分”是指仅在外M扇端将风單设计成消声的，见图5-4;"两部分”是指消声风罩再加上植fe机#t的盖杻，见图5-4。B兰部分”是指再在轴伸编；bD上消声“尾單'它兼起冷却轴承冉作膚；为便于监测袖承及拆装联轴可以将它设计成下部带块能自由拆装式的.见图片。
