一般情況下,電機(jī)噪聲與電源頻率關(guān)聯(lián)性并不大。電機(jī)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí),通常極為關(guān)注規(guī)定電源頻率下的運(yùn)行特性,極少采用非常規(guī)電磁方案和機(jī)械結(jié)構(gòu),會(huì)沿用類似的有驗(yàn)證結(jié)果的電磁和結(jié)構(gòu)方案,即使創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)也是基于足夠的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和前期的反復(fù)論證,會(huì)以盡可能充分的手段規(guī)避與電源頻率耦合的電磁或機(jī)械噪聲。
比如,電機(jī)轉(zhuǎn)軸的撓度計(jì)算、機(jī)殼的剛度校核、鑄鋁轉(zhuǎn)子斜槽、永磁電機(jī)定子斜槽和轉(zhuǎn)子磁鋼錯(cuò)位等等,都是基于以往經(jīng)驗(yàn)或繼承同行的成果。當(dāng)然,這樣的推論都是以資深設(shè)計(jì)師獨(dú)具匠心的設(shè)計(jì)方案或行業(yè)通行設(shè)計(jì)方案為前提,任何一個(gè)企業(yè)不會(huì)在這方面輕易嘗試。但是,凡事總有例外,否則電機(jī)設(shè)計(jì)師也太容易當(dāng)了,猶如名醫(yī)的妙手回春,優(yōu)秀的電機(jī)設(shè)計(jì)師或電機(jī)專家往往例外情況下表現(xiàn)出超人的睿智和扭轉(zhuǎn)乾坤的能力。
為了給定工況下電機(jī)運(yùn)行超低噪音,高水平的電機(jī)設(shè)計(jì)師和行業(yè)專家發(fā)明了正弦波或低諧波繞組,實(shí)際應(yīng)用時(shí)也不是簡(jiǎn)單照搬,須針對(duì)性地選擇合理的電磁和結(jié)構(gòu)方案,否則也不會(huì)出現(xiàn)只有少數(shù)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)能夠拿下這類訂單。隨著變頻器日益普遍地應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng),各類以往不會(huì)出現(xiàn)的問題也暴露出來,典型的如運(yùn)行到某一頻段電機(jī)會(huì)發(fā)出刺耳的嘯叫,有時(shí)很難避開,這時(shí)以往很少出現(xiàn)與電源頻率相關(guān)的噪聲出現(xiàn)了,設(shè)計(jì)師若沒有足夠的歷練經(jīng)驗(yàn),該類問題幾乎無解。
變頻電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著電力電子技術(shù)及新型半導(dǎo)體器件的迅速發(fā)展,交流調(diào)速技術(shù)得到不斷的完善和提高,逐步完善的變頻器以其良好的輸出波形、優(yōu)異的性能價(jià)格比在交流電機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。例如: 鋼廠用于軋鋼的大型電動(dòng)機(jī)和中、小型輥道電動(dòng)機(jī)、鐵路及城市軌道交通用牽引電機(jī)、電梯電機(jī)、集裝箱起吊設(shè)備用起重電機(jī)、水泵和風(fēng)機(jī)用電機(jī)、壓縮機(jī)、家用電器用電機(jī)等都相繼使用交流變頻調(diào)速電機(jī),并取得了良好效果。
異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化不大時(shí),轉(zhuǎn)速正比于頻率,可見改變電源頻率就能改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在變頻調(diào)速時(shí),總希望主磁通保持不變。若主磁通大于正常運(yùn)行時(shí)的磁通,則磁路過飽和而使勵(lì)磁電流增大,功率因數(shù)降低;若主磁通小于正常運(yùn)行時(shí)的磁通,則電機(jī)轉(zhuǎn)矩下降。
近年來,國(guó)際上變頻調(diào)速傳動(dòng)裝置以每年 13 %~ 16% 的增長(zhǎng)率發(fā)展,并有逐步取代大部分直流調(diào)速傳動(dòng)裝置的趨勢(shì)。由于以恒頻、恒壓電源進(jìn)行工作的普通異步電機(jī)應(yīng)用于變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí),存在著很大的局限性,國(guó)外發(fā)展了根據(jù)使用場(chǎng)合和使用要求而設(shè)計(jì)的專用的變頻交流電動(dòng)機(jī)。例如,有低噪音、低振動(dòng)用的電機(jī),有提高低速轉(zhuǎn)矩特性的電機(jī),有高速電機(jī),有帶測(cè)速發(fā)電機(jī)的電機(jī)以及矢量控制電機(jī)等。