無錫伯頓起重電機2018年7月21日訊 為了控制電機的溫升,設計員小H選擇了足夠大的風扇。沒成想裝到電機上一試,聲響簡直太雷人。
空氣動力噪聲主要是風扇和電機轉子所產生的。電機中風扇直徑過大或出風口風速達到一定水平,雷人的通風噪聲往往會出乎人的想象。今天,所做的試驗驗證情況為索引,談談電機的通風噪聲。
電機中風扇由于受空間限制,不能裝某些提高其效率的附加元件,效率要低得多,噪聲也高于專業風機。原則上,降低電機通風噪聲可以從降低風量、減小風阻、提高效率(風扇型式)及可能時減小風扇直徑和轉速等方面入手,權衡各方面要素,進行交替反復的設計優化、試驗驗證。
電機的通風噪聲源于兩方面:1)風扇噪聲;2)轉子旋轉所產生的噪聲。
風扇噪聲
風扇的噪聲隨流量的增加、尤其是隨風扇圓周速度的增加而增大。為縮小電機尺寸、降低電機重量,總是力圖提高有效材料利用率,必然要求增加風扇流量。故而提高電機有效材料利用率和減小通風噪聲的要求相互矛盾,只有合理選擇風扇和通風系統中各部分的結構形式和幾何尺寸使兩個要求都能得到適當照顧。
●風扇的選擇
電機內裝風扇主要有離心式和軸流式兩種。
軸流式風扇和后傾風葉離心式式風扇所產生的噪聲比徑向風葉離心式式風扇的要低。
在高速電機中,從噪聲的角度來看,軸向通風系統比徑向通風系統要好。
大型電機中,較好在轉子兩端各裝一只風扇,這樣可使通風噪聲降低5~7分貝,因為在同樣風量下,用一只風扇時外徑需增大√2倍。此外,設計風扇盡量少留通風裕量。
●風扇葉片間距與風扇外圓處間隙
風扇采用等間距風葉時,若風扇與一個或幾個固定障礙物相互干擾,則會產生離散頻率的噪聲。若調為不等間距葉片,可減少有規律的壓力的擾動強度,顯著降低噪聲。同時,增大風扇外圓和固定障礙物之間的間隙也可以降低這種噪聲。一般風扇外圓處間隙不應小于風扇外徑的10~15%。
為減小離心風扇的損耗和噪聲,應使風扇氣流入口處面積(徑向)小于入口處風扇軸向截面積。
● 風路
風路設計上應遵循以下原則:
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必須避免或盡可能減少風路中的障礙物;
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風路方向改變時,應取較大可能的半徑;
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風路截面積的變化盡可能做到逐漸改變;
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垂直于風路方向的支柱若不能去掉,應作成流線型;
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要特別注意避免突然排氣的情況,因為這樣會形成漩渦,導致較大的噪聲。
●風扇葉片采用多孔材料
小型軸向風扇的鋼葉片表面復以多孔材料薄膜或裝多孔材料時,降噪效果很好。與密實葉片相比,噪聲可降低2~10分貝。
●采用特殊的風扇——轉子聯接器
變速電機的風扇如在低速時能供給足夠的冷卻空氣,則在高速時冷卻空氣將過量,因而加大了空氣動力噪聲。這時可采用一種特殊風扇——轉子聯接器,使風扇轉速不受轉子轉速影響。
轉子旋轉噪聲
大、中型電機轉子鐵心徑向通風道中放置的間隔片和穿越通風道的轉子線棒,在電機旋轉時,也與離心式風葉片一樣會產生通風噪聲。
異步電動機的定子和轉子鐵心都有徑向通風道且相互對齊時,會形成似汽笛的叫聲,因此較好將定子、轉子徑向通風道的位置相互錯開。另外,電機轉子繞組的端部也會產生寬頻帶的旋轉噪聲。
當轉子旋轉時,其表面齒槽的存在使空氣隙中的氣流受到周期性振蕩而產生噪聲,噪聲頻率由轉子轉速和槽數決定。
附加消聲裝置
1)采用封閉罩或閉路通風系統可使主要噪聲降低20分貝或更多。但由于罩壁的反射作用,罩內的聲壓級將高于無罩時在同一點的數值。高出數值的大小隨罩壁厚度或其質量的增加而減小,因而,較為有效和經濟的方法是在內表面襯以吸聲材料(如石棉、玻璃纖維等)。
2)采用吸聲材料材料制作的消聲器降低空氣入口和出口處動力噪聲。
3)我國中型系列電機單位質量功率增幅較大,必須增加冷卻空氣的流量,導致通風噪聲增大。為此,在箱式結構的防滴式中型高壓電機上部加裝消聲罩。
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