(阳江技师学院 529500)
摘要：电机作为工业生产中最常用、最重要的设备之一，作为电能生产、传输、使用和电能特性变化的核心装备，电机在现代社会所有行业和部门中也占据着越来越重要的地位，纵观电机的发展，其应用范围不断扩大，使用要求不断提高，结构类型不断增多，理论研究也不断深入。保持其稳定的工作状态非常重要，所以，电动机的振动、运转噪音及温升指标的研究摆在了重要议程。本文以电动机为例，以其振动、噪音及温升指标及以加速度传感器来测量电机振动大小，经微控制器实现处理、诊断，判断电机运行状态的两种研究为切入点，以期为电机能以高性能、稳定状态服务高科技领域之中作一定的推动力。而基于加速度传感器的电机振动测量法的研究还需完善普及，其推广普及已成为了当今相关研究者的重点工作内容。
关键词：电机；振动、噪音及温升；研究
近年来，随着电力电子技术和计算机技术的进步，尤其是超导技术的重大突破和新原理；新结构；新材料；新工艺；新方法的不断推动，电机发展更是呈现出勃勃生机，其前景是不可限量的，而其性能指标显得尤其重要，对其产生的振动、噪音及温升的研究已成为相关研究者重点的工作内容。
电机高速旋转的转子引起的各种运行干扰，其原因是机械不平衡所致，如果转子轴线不与主惯性轴重合，则在轴承上将产生旋转力，尽管该力是由很小偏差引起的，但在很高转速下也能达到很大的数值。一个与转轴经向距离为50厘米的1千克质量，当转速为3000转/分钟，就产生5000公斤的干扰力，相当于径向加速度为5000g!同时，容易得知:为得到5000公斤的干扰力，当转子为30000公斤重时，只需0.0165毫米(16.5微米)的转轴轴线对主惯性轴的平行移动。由于质量偏移而产生的不平衡，如果是由不可避免的制造精度或者材料的不均匀而引起的，我们称这种不平衡为机械不平衡。热不平衡:如果转子表面和转子内部由于运转而发热不同，或者由于铜或绝缘截面的公差太大，则因材料不均匀膨胀而使转子轴弯曲，这种由温度引起的弯曲造成质量偏移，并产生机械不平衡，我们称之为热不平衡。这两种不平衡对轴承作用相同，即总是在稳定运转状态下在轴承上产生径向方向随时间周期性变化的旋转力，并引起振动，主要是产生转速频率的诸波振动。为了平衡:对产生的机械不平衡，可在转子结构上作一些必要安排;如装高平衡重，装设冷却介质的特殊导管等等。而对产生的热不平衡，实际上可用如下两种方法排除它:
1、通过在最有效平面上的纯机械作用的平衡重。然而，这时转子只是对一定的温度级或不变负载在稳定运行时平衡。而在其他情况下将保持不平衡。
2、通过温度平衡，我们抓住问题的根源，控制冷却介质的输送。这可借助全部地或部分地封闭冷却介质流的输入或输出口来实现，从而使温度向有利方向改变。冷却气体通过所谓“小抽屉”调整流量，即可实现热平衡。
如下以电动机为例，作对电动机的振动、运转时有噪音及温升过高的研究。
一 电动机振动
电动机通过传动机构(如皮带、联轴器等)与机械相连。电动机振动可导致机械振动，机械振动也会导致电动机振动。将电动机和机械的传动部分脱开再起动电动机，如振动消除，说明是机械的故障，否则是电动机振动。振动的原因有:电动机机座不牢；电动机与被哪动的机械部分的转轴不同心；电动机的转子不平衡；电动机轴弯曲；皮带轮轴孔偏心；鼠笼多处断条；轴承损坏；电磁系能不平衡；电动机扫膛。
二 电动机运转时有噪音
故障发生的区域，可分为两大部分:电动机的机械部分和电磁部分。区分的方法是，先使电动机通电运行，仔細听清运转时的声音，然后停电，让电动机借惯性继续运转，若不正常声音消失，说明是电动机电磁方面的故障；否则是电动机机械方面的故障。
2.1 机械噪音
(1)轴承发出的噪音:可能是轴承钢珠破碎，润滑油太少。这时，将一螺丝刀头部顶在轴承汕盖的外面，柄部附耳旁，可听到“咕噜”、“贴”的声音。
(2)空气磨擦产生的噪音:这种声音很均匀，不很强烈，可判为正常现象。
(3)电动机扫膛引起的噪音：这种噪音的特点是有“略哪”的声音。对于刚修过的电动机，运行时如发现有噪音，可检查电流是否平衡;转动是否灵活;转速是否达到额定转速，如无以上问题，可能是定子槽内绝缘纸或竹楔突出于槽口外，致使转子与其相磨擦，这时声音的特点是既尖又高。
2.2 电磁噪音
(1)转子和定子长度配合不好:转子长度指一个轴承到另一个轴承的距离；定子长度指从一个轴承室到另一个轴承室的距离。正常情况下，定子长度比转子长度略长一点，如相差太多，可出现一种低沉的空声。
(2)转子轴向移位:这种移位也可能发生电磁噪音，而且造成空载电流增大，电动机的电磁性能降低。
(3)定子、转子槽数配合不当:装配过程中，误装了另外的转子。
(4)定子、转子间气隙不均匀:定子、转子失圆，也可能是轴有轻微的弯曲等。
此外，电动机绕组缺相、匝间短路、相间短路、过载运行等，均能引起电磁噪音。
三 电动机温升过高
正、反的次数过于频繁，使电动机经常工作在起动状态下，往往引起温升过高甚至烧毁绕组。此外，常见的原因有:被驱动的机械卡住;周围环境温度过高(环境温度超过40℃);皮带过紧；电磁部分的故障:电源电压过高，过低；电动机端部线圈间的间隙及铁心通风孔堵塞:风扇叶损坏等。
随着科技的进步，一种基于加速度传感器的电机振动测量法，更显科学、精准！
随着以计算机技术为支撑的集成与柔性制造系统在近些年的不断发展，促进微型计算机控制系统同现代工业产业自动化、一体化的发展，已成为历史的主流。鉴于电机是现代生产中的重要电气设备，从大型的工业电机到小型的家用电器，电机都是随处可见的，电机的故障会对生产造成重大影响，监测电机的运行状态是工作中的重中之重。为监测电机的运行状态，通过加速度传感器来测量电机振动的大小，并通过微控制器对电机加速度信号进行采集，并将它传输给电脑；利用电脑软件对采集的加速度信号进行频域积分得到速度信号，再与电机振动判断标准进行对比分析,从而判断电机运行状态, 确定修复时机，为电机提供检修依据。对基于加速度传感器的电机振动测量法的系统研究，不断提升该系统的准确性、易操作性，所以基于加速度传感器的电机振动测量法的研究还需完善普及，其推广普及更好服务社会成为了当前相关研究者的重点工作内容。
四 振动标准
国际上流行的标准很多，但是一般较集中在振幅（位移）、速度和加速度上。其建立的理论依据为美国齿轮制造协会（AGMA）提出的机械（滚动轴承）发生振动时的预防损伤曲线。如下图。
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预防损伤曲线图
由图可见，频域在10Hz以下，位移是恒定的，所以通常把位移作为振动标准进行比较；当振动的频域在10Hz--1KHz时，速度是恒定不变的，所以把速度作为判断振动好坏的依据；而在1KHz以上高频域时，加速度是一定的，以加速度作为判定标准。
前人的研究已经理论证明，电机振动部件的疲劳与振动的速度成正比，振动所产生的能量与振动速度的平方成正比，能量传递的结果造成磨损和其它缺陷，因此在振动判断标准中，无论从疲劳损伤还是磨损等缺陷来说，以速度标准最为适宜。
对于低频振动，主要考虑位移破坏，这种破坏的实质是疲劳强度破坏，而不是能量破坏；对于1KHz以上的高频域，主要考虑冲击和共振破坏。
结束语
总而言之，通过对以电动机为例作振动、噪音及温升的研究以及以加速度传感器来测量电机振动的大小，再经微控制器实现处理、诊断，从而判断电机运行状态的两种研究，都让我们对电机这种现代生产中的重要电气设备的主要故障有了进一步的了解，其推广应用价值较大。
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