ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 59
Скачиваний: 0
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2-1 |
Скоростъ |
|
|
|
Тип |
|
Истомин к |
||
Тип машины |
|
|
|
|||||
вращения |
подшипника |
вибрации шума |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
До 1000 об!мин |
Крупные электро- |
Скольже- |
Магнитные |
Посторон- |
||||
(рис. |
2-1, а) |
двигатели |
постоя н- |
ния |
силы |
ний венти |
||
|
|
ного и |
переменного |
|
|
|
лятор; ще |
|
|
|
тока |
|
|
|
|
|
точный |
|
|
|
|
|
|
|
|
аппарат |
1500 об!мин |
Электрические ма- |
Скольже- |
Магнитные |
Встроенный |
||||
|
|
ШИНЫ |
постоянного |
НИЯ |
силы; |
вентилятор |
||
(рис. |
2-1, б) |
и переменного тока |
(1) |
небаланс |
|
|||
|
|
средней |
и |
малой |
Качения |
Подшипни |
|
|
|
|
мощности |
|
(2) |
ки; магнит |
|
||
|
|
|
|
|
|
ные силы; |
|
|
|
|
|
|
|
|
небаланс |
|
|
3000 |
об/мин |
Электрические ма- |
Скольже- |
Небаланс; |
Встроен- |
|||
(рис. |
2-1, в) |
шины |
постоянного |
НИЯ |
магнитные |
ный венти- |
||
|
|
и переменного тока |
(1) |
силы |
лятор |
|||
|
|
средней |
и |
малой |
Качения |
Подшипни |
|
|
|
|
мощности |
|
(2) |
ки; |
неба |
|
|
|
|
|
|
|
|
ланс; |
маг |
|
|
|
|
|
|
|
нитные |
|
|
|
|
|
|
|
|
силы |
|
|
3000 об/мин |
Крупные |
турбоге- |
Скольже- |
Небаланс; |
Магнитные |
|||
(рис. |
2-1, г) |
нераторы |
100— |
ния |
магнитные силы, встро |
|||
|
|
500 мет |
|
|
|
силы |
енные вен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тиляторы, |
1500— |
Высокочастотные |
Скольже- |
Магнитные |
щетки |
||||
Магнитные |
||||||||
3000 об/мин |
индукторные генера |
ния; |
силы |
силы |
||||
(рис. |
2-1, д) |
торы |
|
|
качения |
|
|
|
в. Аэродинамические силы« Интенсивность этого источника шума зависит от того, насколько хорошо с точки зрения аэроди намики и акустики сконструированы вентилятор и вентиляцион ные каналы машины. Здесь имеется также в виду удачный выбор конструктивных форм и геометрических размеров отдельных эле ментов вентиляционных путей, по которым проходит охлаждаю щий воздух, и допустимые скорости воздуха на отдельных участ ках вентиляционной цепи.
Особое внимание здесь уделяется также конструированию тонкостенных воздуховодов, которые могут явиться интенсив-
14
ными излучателями шума. Хорошо выполненная в аэродинамиче ском отношении электрическая машина не содержит в спектре шума дискретных составляющих.
г. Механическая несбалансированность роторов. Этот источник возбуждает ощутимые вибрации особенно в быстроходных ма шинах со скоростями вращения 3000 об/мин и выше.
Уменьшение небаланса ротора достигается динамическим урав новешиванием ротора на балансировочном станке или, в особых
случаях, в собранной машине. |
Чрезвычайно важным является |
а) |
5) |
Рис. 2-1. Типовые спектры вибра ции электрических машин, указан ных в табл. 2-1
процесс изготовления ротора, при котором была бы достигнута максимальная монолитность вращающихся обмоток. Особое зна чение при проектировании машины здесь занимает расчет крити ческих скоростей вращения ротора, который должен указать гео метрию ступеней вала, обеспечивающую достаточное удаление ра бочей скорости от критической.
д. Трение щеток о коллектор или контактные кольца. Воз буждаемый этим источником шум является преимущественно вы сокочастотным, особенно проявляется в крупных машинах по стоянного тока с большим щеточным аппаратом.
Интенсивность указанных выше источников шума и вибраций различных электрических машин приведена в табл. 2-1; в ней показано, в какой очередности по степени интенсивности прояв
15
ляются те или иные источники в воздушном шуме и вибрации, а на рис. 2-1 показаны типовые спектры вибрации корпуса этих машин. Как видно, по мере увеличения скорости вращения воз растают вибрации, возбуждаемые небалансом.
По производимому электрическими машинами общему уровню громкости шума на расстоянии 1 м от корпуса их можно подразделить следующим образом:
Крупные электродвигатели постоянного и переменного |
90—105 дб |
тока с принудительной вентиляцией....................... |
|
Крупные двухполюсные турбогенераторы с водород |
90—95 дб |
ным охлаждением ...................................................... |
|
Электрические машины постоянного и переменного то |
|
ка (двигатели, генераторы, преобразователи мощ |
70—95 дб |
ностью до 1000 кет) .................................................. |
|
Гидрогенераторы.............................................................. |
85—95 дб |
2-2. РАЗДЕЛЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ ШУМА И ВИБРАЦИИ
При экспериментальном исследовании шума и вибрации, созда ваемых различными источниками, возникает задача об их разде лении. Для этого применяется метод, сущность которого состоит в том, что поочередно исключают или максимально ослабляют все основные источники шума машины, кроме одного исследуе-- мого источника.
Производится это следующим образом:
а. Исключение источника магнитного происхождения произ водится максимально возможным снижением потока возбуждения либо полным отключением тока возбуждения.
б. Выделение вибрации, возбуждаемой подшипниками качения, может быть произведено при испытании машины на подшипни ках скольжения. В этом случае магнитный поток в машине должен быть полностью снят либо уменьшен до такой величины, при ко-' торой уровень вибрации, возбуждаемой подшипниками скольже ния, будет выше магнитной вибрации.
в. Исключение аэродинамического шума, возбуждаемого вен тилятором, производится путем отключения вентилятора в маши нах с посторонней вентиляцией либо снятием вентилятора с вала в машинах с самовентиляцией. Шум, производимый самим рото ром, может быть уменьшен закрытием окон, через которые под водится и отводится охлаждающий воздух.
г. Исследование вибрации, создаваемой небалансом ротора, производится на частоте вращения ротора. В машинах перемен ного тока эта частота иногда может иметь также магнитную со ставляющую. Поэтому необходимо путем регулирования потока возбуждения убедиться, что в этой вибрации нет магнитной со ставляющей.
При исследовании небаланса в ряде случаев чрезвычайно важно установить возможность возникновения теплового неба-
16
ланса, что устанавливается нагревом ротора до рабочих тем ператур.
д. Щеточный шум можно полностью исключить поднятием щеток. Однако такое испытание осуществить чрезвычайно сложно, так как через щетки подводится питание к электрической машине. Поэтому возможно частично исключить щеточный шум, оставив минимальное количество щеток, необходимое для питания ма шины на холостом ходу.
Для разделения источников шума в электрической машине наряду с методом последовательного исключения источников при меняется метод спектрального анализа шума. Этот метод основан на том, что некоторые частотные составляющие спектра шума могут быть связаны с теми или иными источниками, характери зующимися определенными частотами. Наиболее четко выражены магнитные составляющие шума, частоты которых хорошо известны. Что касается механических и аэродинамических составляющих, то лишь некоторые из них легко определяются. Наряду с ними существует ряд других частот, расчет которых затруднителен. Поэтому метод спектрального анализа сам по себе не всегда поз воляет выяснить и количественно оценить все источники шума.
Наиболее четкую картину можно получить сочетанием обоих изложенных методов.
Исследование указанных выше источников может произво диться как по вибрациям, так и по шуму. Наиболее подробное ис следование магнитных сил, подшипников качения и небаланса обычно производится по вибрациям на корпусе, а аэродинамиче ских сил и трения щеток — по воздушному шуму.
2-3. НЕКОТОРЫЕ ВЫВОДЫ
Самое эффективное снижение шума и вибрации может быть достигнуто при их подавлении в источнике. В связи с этим малошумность электрической машины должна обеспечиваться на ста дии ее проектирования и изготовления. Что касается машин с по вышенным шумом, которые находятся в эксплуатации, то в боль
шинстве случаев трудно какими-либо |
мерами снизить их шум. |
В крайних случаях можно лишь в |
какой-то мере локализо |
вать их шум при помощи экранов. |
|
Во вновь проектируемых машинах должен быть намечен ком плекс конструктивных и технологических мер, обеспечивающих снижение шума и вибрации. При этом надо иметь в виду, что в связи с отсутствием надежных методов расчета нет уверенности, что осуществление всех намеченных мер приведет к желаемому снижению шума. В ряде случаев эта задача остается еще трудно осуществимой.
Поэтому требования, предъявляемые к электрооборудованию по снижению шума и вибрации, должны быть строго аргументи
рованы, в противном случае затраты на |
создание оборудования |
|
н ....... ■ |
............ ? |
17 |
будут не оправданы. Так, например, надо иметь в виду, что мало шумная машина, устанавливаемая в шумном помещении, не ока зывает влияния на окружающий шум.
Существующие допустимые уровни громкости шума оборудова ния в основном продиктованы не столько санитарно-гигиениче скими нормами, сколько техническими возможностями создания
этого оборудования.
Чаще всего эти уровни отражают технический уровень проек тирования и производства.
Глава третья
РАСЧЕТ ВИБРАЦИИ И ИЗЛУЧАЕМОГО ШУМА
3-1. МЕТОД РАСЧЕТА ВИБРАЦИИ
Вибрация отдельных элементов конструкции электрической машины может быть рассчитана методом электромеханической аналогии.
Рис. 3-1. Элементы электрических цепей и механических систем
Сущность этого метода заключается в том, что любые колеба тельные системы могут быть заменены эквивалентными электри ческими цепями.
В качестве основы для построения аналогии между механи ческими и электрическими системами используются дифферен циальные уравнения, которые описывают колебательные процессы, происходящие в указанных системах.
18
Основными элементами, из которых состоят электрические и механические колебательные системы, являются:
а) для электрической цепи — электрическое сопротивление гЕ, индуктивность L и емкость С;
б) для механических систем: поступательной — механическое сопротивление (трение) гм, масса т и податливость поступатель ного упругого элемента (пружины) Хм; крутильной — механиче ское сопротивление (трение) гѳ, момент инерции вращающейся массы J , податливость вращательного упругого элемента А,0.
На рис. 3-1 схематически изображены все элементы этих трех систем.
Из решения дифференциальных уравнений механических и электрических систем следует, что подобно тому как масса, по датливость и трение в механической системе определяют движение тел, так индуктивность, емкость и сопротивление определяют ток в электрической цепи. Рассмотрим основные колебательные си стемы и их электрические аналоги.
3-2. ОДНОМАССОВАЯ КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Одномассовые поступательная и крутильная механические си стемы и их электрический аналог показаны на рис. 3-2.
К колебаниям поступательной системы могут быть приведены:
а) вибрация амортизированной электрической машины на фун даменте бесконечной массы и жесткости, возбуждаемая остаточным небалансом ротора;
Рис. 3-2. Колебательные системы, к которым приводятся: а — амортизированная машина, возбуждаемая небалансом; сердечник статора, возбуждаемый электро магнитными силами; 6 — крутильные колебания ротора при внезапном корот ком замыкании; в — электрический аналог
б) вибрация сердечника статора, возбуждаемая электромаг нитными силами.
К колебаниям крутильной системы приводятся крутильные колебания ротора электрической машины, сочлененного с ротором, имеющим бесконечный момент инерции. Крутильные колебания возбуждаются при внезапном коротком замыкании статорной об мотки.
19