電機發生振動！原因居然是它！

什么是電機振動

首先，我們先來認識什么是電機振動：電機振動是電動機指圍繞固定點的機械振蕩，振蕩一般是周期性和規律的。

振動信號類似于電壓或電流信號，也是由幅值（振幅）、頻率和相位組成，用波形來展示。

電能質量是如何引起電機振動的

諧波對電機振動的影響

由于現代電力系統中非線性設備的存在和電機所拖動負載的影響，使得電機的激勵源不再是標準的正弦波，而是含有大量高次諧波的畸變波形，這些高次諧波會使得氣隙磁場含有大量的諧波磁通，主磁通和這些諧波磁通會共同作用引起電機振動。

而隨著電力電子設備在電機調速驅動領域的廣泛應用，使得電機輸入的電壓信號變為PWM( pulse width modulation) 載波信號調制的脈沖波形，諧波含量較多。其中變頻驅動裝置輸出的各次時間諧波與電磁空間諧波相互作用，會形成各種電磁激振力。這使得三相合成磁動勢不是恒速旋轉的，而是步進磁動勢，它和基本恒速旋轉的轉子磁動勢產生的電磁轉矩的不同之處在于除了平均轉矩外，還有脈動的分量。雖然轉矩脈動的平均值為0，但它會使轉子的轉速不均勻，產生脈動，在電動機低速時，還會發生步進現象。在適當的條件下，如電磁力波的頻率和電動機機體的固有振動頻率一致或接近時，可能引起電動機與負載組成的機械系統的共振，從而放大振動與噪聲。

所以，要解決這類問題，就要使電動機的轉速脈動變小?？梢韵认蛞种谱冾l驅動裝置輸出的低次諧波，采取高頻PWM信號輸出的方法，將輸出諧波頻率往高頻推移，這是減少轉速脈動的有效辦法，能夠幫助減輕電機的振動。

三相不平衡對電機振動的影響

如果電動機的供電出現三相電流不平衡，且三相電流中存在著負序電流分量，則其產生的旋轉磁場與電機氣隙合成磁場的方向相反而電氣轉速相同。該旋轉磁場在轉子繞組中感應出的電流分量為2倍頻，轉子中2倍頻電流與氣隙合成磁場作用產生100Hz的交變電磁轉矩作用于轉子軸系。由于電與磁的相互作用，轉子中2倍頻電流分量又會在定子繞組中感應出3倍頻分量(2倍頻+轉子機械運動產生的1倍頻)。如此相互作用使得定子和轉子繞組中產生了一定的高次諧波電流分量(定子繞組中為奇次，轉子繞組中為偶次)，所以相應的合成電磁轉矩不可避免地出現k×50Hz(k = 2、4、6……)的交變電磁轉矩，該轉矩會使電機轉子軸系產生振動。所以，電機中定子電流的負序分量會導致電機轉子主軸振動加劇。

綜上所述，電能質量問題正在成為電機振動加劇的重要因素，我們不應該忽視它，因為其會增加電機能耗、降低能效、導致零部件故障、減少電機壽命等。在解決這類振動故障時，必須遵循科學的診斷方法和技術（電能質量與振動檢測分析相結合），從而發現振動的具體原因，采取有針對性地處理措施（如高頻PWM信號輸出、負序電流補償等），盡量減少由振動而造成的電機停運或損壞。

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審核編輯 黃宇