三相异步电动机振动 产生的原因分析与处理方法探讨

文/伞东 王德国 刘春霞，中车永济电机有限公司

1 前言

在异步电动机的例行试验中，测量电机的振动主要是为了考核它的运转平稳性，对于分析转子动平衡的质量，轴承的质量，电机的装配质量以及电磁设计的合理性都有重大的价值。在各种电机的例行试验中，振动大的是电机经常发生的重要故障或缺馅之一，本文主要针对三相异步电动机产生振动的原因进行分析和提出解决对策。

2 测试时电机的工作状态与安装方法

2.1 工作状态

电动机的振动值随电机的转速，外施电压及其负载的状态而变化，异步电动机振动值的测量应在外施额定频率及三相对称额定电压的空载运行状态下测定且在实际正弦波条件下运行，测量量值对转速为600～3600r/min的电机，稳态运行时采用振动速度有效值表示，其单位为mm/s.对转速低于600r/min的电机，则采用位移振幅值表示，单位为mm。测量应在每一规定转速或额定转速全范围内进行，,在每一试验转速下运行的振动值均不得超过GB10068-2000表1中所规定的限值。对于双向旋转电机，振动限值适用于两个方向;对于多速异步电动机，还应在产生最大振动的转速下测定。另外测量振动时，电机的轴伸端不得带有联轴器。对轴伸带键槽的电机，测量振动和校平衡时应填充一个半键（全长半高键或全高半长键），以便消除附加不平衡的影响。

2.2 安装方式

电机的振动与其安装有密切的关系。就评价旋转电机的平衡和振动而言，为了保证试验的重复性和提供比较的测量数据，则需要在规定的试验条件下，对单台电机进行测量。按GB10068-2000中的规定，电机安装分为自由悬置和刚性安装。

2.2.1 自由悬置

将电机悬挂在弹簧上或安装在有弹性的支撑件（弹簧，橡胶垫等）上。对于轴中心高小于400mm的电机应采用弹性安装，当电机轴中心高H≤250mm时，其弹性支撑系统的压缩量应符合15×（ 1 000/n）2＜δ≤ εZ 其中δ为电机放置后弹性系统的实际变形量（mm）；n为电机转速（r/min）；ε为弹性材料线性范围系数，对乳胶海绵ε=4；Z为弹性材料压缩前的自由高度（mm）。当电机轴中心高250mm＜H≤400mm时，可直接采用橡胶板做弹性垫。

2.2.2 刚性安装

对于轴中心高H＞400mm的电机应采用刚性安装。此时安装平台，基础和地基三者应刚性联接。安装平台和基础应不产生附加噪声或与电机共振。此时电机应紧固在坚硬的底板上。在电机底脚上（或在座式轴承或定子底脚附近的底座上）的水平与垂直两方向所测得的最大振动速度应不超过在邻近轴承上沿水平和垂直方向所测得的最大振动速度的25%。

测量位置依据GB10068-2000标准要求进行测量。

3 振动产生的主要原因与处理方法

3.1 机械方面

1)转子的动平衡不良是电机振动过大的常见原因，由转子不平衡离心惯性力所引起的振动，与转速的平方及转子残余不平衡度成正比，这种情况需将电机解体，然后将转子重新进行动平衡校准，这样电机振动值过大故障就可以消除；

2)轴承因质量问题或缺油磨损而导致的电机振动，我们可以根据声音进行判断，用金属棒可以明显听到轴承室有金属摩擦或较刺耳的尖叫声，遇到这种情况我们需要及时将电机停下来，更换新的轴承同时加入合格适量的润滑脂，振动就可以解决了。

3)用冷压法将轴承的内圈压装到转轴上时，定位装置没有调好，造成压力未通过转轴的中心线，这样就会造成轴承偏斜，破坏转子的动平衡从而引起振动。这种情况将电机解体后测量位置度，将轴承重新压装到位就可以解决。

4)转子上有部件松动，转子铁心与轴配合松动，风扇和转轴配合松动都会引起振动。这时径向振动较大尤其垂直方向振动大，轴向振动很小或正常。这种情况需将电机解体后再进行相关的处理。

3.2 电气方面

这类振动的原因隐蔽性强，不容易判断。故障的存在会使定转子之间产生交变磁拉力，引起振动增大。

1)定子三相磁场不对称，如电网三相电压不平衡。因接触不良或断线造成单相运行，定子绕组三相不对称等原因都会造成定子磁场不对称，而产生异常振动。

2)定子铁芯和定子线圈松动将使定子电磁振动和电磁噪声增大。

3)电机定子中心与转子轴心不重合，转子的铁芯与转轴或轴承不同心，转子铁芯不圆时，会使定转子铁芯之间的气隙出现偏心现象，过大的偏心值会产生很大的单边磁拉力，引起电机振动增大。

4)鼠笼转子笼条铸造质量不良产生短条，脱焊或端环开裂造成电机三相电流不平衡而产生振动增加。

5)转子铁芯片叠压不紧而使转子铁耗和涡流损耗增加导致铁芯磁路饱和而产生饱和高谐波，引起电机振动增大。

6)转子铁芯片在叠压时出现叠片倾斜使转子槽变形 因而产生槽高谐波 ，引起电机的振动值增大。

7)具有举刷装置的绕线式异步电动机，集电环的短路片与短路的触头接触不稳定，高速电机集电环与电刷接触不稳定，造成绕线式转子绕组回路电气不平衡，产生不平衡的电磁力而使电机的振动增加。

3.3 我们经常采用断电法来检查区分是由于电磁原因还是机械原因引起的振动。断电即对运行在额定转速下的电机采用断电，如果振动突然减小或消失则可判断是电磁原因引起的，若振动值变化不大，则可能是机械方面的原因引起的。

4 结束语

电机的结构同时包含电气和机械两个部分，也可以说是电气和机械的结合点。所以，电机的振动故障原因也可分成两个部分，机械方面和电气方面。

通过以上分析，减小电机的振动，主要有以下途径：提高转子动平衡精度，带风扇的电机风扇要连同转子一起校平衡，或者单独校平衡；要提高零部件机械加工的质量；保证轴承装配时的配合精度；选用恰当的槽配合和电磁参数；适当加强机座的刚度，改变机座的固有振荡频率，以避免产生共振；采用低振动加速等级的滚动轴承；提高电机的装配质量。