电动机的3种电磁振动及特征

定子异常产生的电磁振动

由于定子三相绕组产生的是一个旋转磁场，它在定、转子气隙中以同步速度n0旋转。若电 频率为f0，则同步速度n0=60f0/P。

机座上受力部位是随磁场的旋转而在不断改变位置。从图1c-e中可以看出，当旋转磁场回转一周，磁拉力和电磁振动却变化两次（2极电机）。

a) 2极电机定、转子和磁通；

b) 定子所受电磁力和旋转力波；

c) 旋转磁场波形；d) 磁拉力变化波形；e) 电磁振动的波形

图1 电磁振动发生机理

定子电磁振动特征频率

因电磁振动在空间位置上和旋转磁场是同步的，定子电磁振动频率应为旋转磁场频率(f0/P)和电磁力极数(2P)之乘积2f0，也就是2倍的电源频率。

由此可知，电机在正常工作时，机座上受到一个频率为电 频率2倍的旋转力波的作用，而可能产生振动，振动大小则和旋转力波大小、机座刚度直接有关。

定子电磁振动异常的主要原因

a）定子异常振动原因； b）定子振动频谱；

c）2极电动机机座的激振振型； d）4极电动机机座的激振振型

图2 定子电磁振动的原因、频谱和振型

定子电磁振动的特征

气隙不均匀引起的电磁振动

气隙不均匀（或称气隙偏心）有两种情况，一种是由于定子、转子不同心产生的静态不均匀；另一种是由于轴弯曲或转子与轴不同心所产生的动态不均匀。它们都会引起电磁振动，但是振动的特征并不完全相同。

1、气隙静态不均引起电磁振动

电动机定子中心与转子轴心不重合时，定、转子之间气隙将出现偏心现象，这种气隙偏心往往固定在某一位置，它不随转子旋转而改变位置。（或定子椭圆）从图3a中可以看出，由于通过气隙最小点A的旋转磁场频率为f0/P，这时不平衡磁拉力将变化2P次，因不平衡磁拉力和电磁振动频率为

a) 静态偏心；b) 动态偏心；c) 动态偏心电磁力的拍振

图3 静态、动态偏心的电磁振动

静态气隙偏心电磁振动特征

2、气隙动态偏心电磁振动

电动机气隙的动态偏心是由转轴挠曲、转子铁心不圆或转子与轴不同心等造成的，偏心的位置对定子是不固定的，对转子是固定的，因此，偏心位置随转子的旋转而同步的移动，如图3b所示。

旋转磁场同步速度f0/P，转子速度(1-s)f0/P，旋转磁场超越转子速度[f0/P- (1-s)f0/P] ×2P= 2sf0。所产生的电磁力时域波形是以频率2f0/P振动，同时以频率2sf0脉动，两者叠加波形（调幅）如图3c所示。

气隙动态偏心电磁振动特征

转子导体异常引起的电磁振动

笼型异步电动机因笼条断裂，绕线型异步电动机由于转子回路电气不平衡，都将产生不平衡电磁力，这不平衡电磁力F在转子旋转时是随转子一起转动的，其性质和转子动态偏心的情况相同，其发生的机理如图4所示。

a) 发生振动的机理；b) 电磁振动波形

图4 转子绕组不平衡引起的电磁振动

转子绕组异常引起的电磁振动的特征

图5 正常的电流频谱图

图6 一根断条时电流频谱图(满载)