上海盛霞為您介紹電機的通風噪聲淺析

來源:盛霞光電發布時間:2019-05-28瀏覽次數:0次

上海盛霞為您介紹電機的通風噪聲淺析


引起機械噪聲的原因多種多樣,歸納起來,沖擊性的、周期性的以及隨機性的力的作用是根本的原因。對于電機而言,又以后兩種原因為主。例如,風扇在運轉時,會引起周期性的振動而發聲。所謂隨機性力的作用,指在固體上摩擦或滾軋時,由于表面粗糙產生隨機性力的作用而發聲,如電機的滾動軸承和滑動軸承的噪聲即屬此例。

電機的機械噪聲
實際上,產生機械噪聲的三種原因,不僅會單獨作用,而且往往同時出現、相互疊加,這就使噪聲源的分析更復雜化。

至于機械噪聲的類型,按聲強隨時間變化的情況,可分為穩定狀態噪聲、周期狀態噪聲和沖擊狀態噪聲三種。穩定狀態噪聲是連續的,聲強波動范圍在5分貝以內。周期狀態噪聲是周期性的,聲強波動超過5分貝。沖擊狀態噪聲是不連續的脈沖噪聲,其持續時間小于1s,而其峰值壓力值比其均方根值的聲壓級至少大10分貝。假如其重復速率高于每秒10次,則可認為它是穩態噪聲。

在機械制造行業,總的講機械噪聲主要有空氣動力性噪聲和機械性噪聲兩類,但兩者往往交錯或同時存在,以何種為主,則按機械類別和采用的運動部件的結構而有所不同。為了方便,往往將由電磁性的力的作用而引起的機械性噪聲劃歸電磁噪聲類。

作為機械噪聲中重要方面的空氣動力性噪聲是氣體的流動或物體在氣體中運動引起空氣的振動產生的,例如電機中風扇所產生的噪聲即屬于此??諝鈩恿π栽肼暤脑肼曉纯煞殖扇齻€類型:單源、偶極子源和四極子源。單源又稱零級輻射。當高速氣流周期性地從排氣口排出,或穩態氣流周期性地被截止,即發生發射率對時間的變化,產生單源輻射。單源象一個脈動球,它均勻地膨脹和收縮,其輻射的指向性圖形是球形的。

對電機更為重要的是另一種所謂的偶極子輻射,偶極子源可以看成是一對相互距離比波長小、相位相反的單源。它的指向性圖形是8字形,沿軸的方向上較強,在與軸垂直的方向上較弱,即具有明顯的方向性。

當極高速氣體噴射時,壓應力張量發生變化,這時產生四極子輻射。四極子源可以看成是兩對相位互成180°的偶極子。其指向性圖形呈4葉玫瑰線形。

電機的通風噪聲
電機的空氣動力性噪聲,主要是由冷卻氣流經過電機內部風路引起的,通常統稱為通風噪聲,它隨氣體流量的增加而增大,尤其是隨風扇圓周速度的增加而增大。電機的總噪聲中,2極和中心高不大于112mm的4極電機,其主要成分是通風噪聲一般,通風噪聲中的主要成份則是由風扇造成的風扇噪聲。風扇噪聲由旋轉噪聲和渦流噪聲兩種成分組成。

旋轉噪聲是由旋轉的葉片周期性地打擊空氣質點,引起空氣的壓力脈動而產生的。這個壓力脈動可用富里哀級數分解為一個穩態分量和一系列脈動分量。穩態分量是風扇所需要的氣流壓力,脈動分量則是葉片產生的旋轉噪聲的聲源。

旋轉噪聲具有確定的頻率,它等于葉片每秒鐘打擊空氣質點的次數。從旋轉噪聲的強度看,基頻的強,其次是二次諧波和三次諧波的,它隨次數的增加而逐漸減弱。

風扇葉片在轉動時,使其周圍氣體在葉片的后面產生渦流,引起氣體擾動,形成壓縮與稀疏過程,從而產生所謂渦流噪聲。當風扇旋轉時,渦流噪聲的頻率取決于葉片與氣體的相對速度,此速度隨旋轉葉片與圓心的距離而連續變化,因此風扇旋轉所產生的渦流噪聲表現為寬頻帶的連續譜。由于渦流及其可能再分裂為小渦流的不穩定性,渦流噪聲頻率的分布及其聲級大小也不太穩定,因此它是一種隨機性穩態噪聲。

對于風扇噪聲,當電機功率很大或圓周速度很高時,以及扇葉進出口附近有固定的氣流障礙物或當風扇外緣與風罩或端蓋內表面的間距不夠大時,旋轉噪聲往往占優勢;反之渦流噪聲占優勢。電機進出風風口處的風聲也是一種渦流噪聲。

風扇噪聲從聲源特性來說,一般屬于偶極子源,其功率在理論上大致與風扇周速的6次方成正比,與風扇直徑的平方成正比,并與風扇的正面阻力系數和風扇的形狀有關。


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