Почему шумит электродвигатель?

Подшипники являются одним из наиболее распространенных источников шума.

В процессе износа увеличиваются:

• радиальный зазор;
• осевой люфт;
• неравномерность вращения;
• контактные удары;
• вибрация.

Характер шума зависит от типа дефекта:

• повреждение наружной дорожки часто создает повторяющиеся удары;
• дефект внутренней дорожки дает звук, связанный со скоростью вала;
• повреждение тел качения вызывает неравномерный хруст;
• дефект сепаратора может создавать скрежет или нестабильный стук.

На ранней стадии подшипник может шуметь без значительного нагрева.

При нехватке смазки уменьшается толщина смазочной пленки, увеличивается трение и возникают:

• свист;
• шуршание;
• высокочастотный шум;
• нагрев;
• ускоренный износ.

Простое добавление смазки без проверки состояния подшипника не всегда решает проблему.

Если дорожки или тела качения уже повреждены, новая смазка может лишь временно уменьшить шум.

Избыток смазки также опасен.

Тела качения интенсивно перемешивают смазку, что вызывает:

• повышенное сопротивление;
• нагрев;
• гул;
• утечку смазки;
• повреждение уплотнений.

Избыток особенно опасен в высокоскоростных двигателях.

Применение смазки с несоответствующей:

• вязкостью;
• температурной стойкостью;
• консистенцией;
• совместимостью;
• скоростной характеристикой.

Это может вызвать шум и перегрев подшипника.

Смешивание несовместимых смазок иногда приводит к разжижению, загустению или потере смазочных свойств.

Пыль, металлическая стружка, вода и продукты износа вызывают абразивное повреждение дорожек.

Признаки:

• неравномерное шуршание;
• хруст;
• рост вибрации;
• ускоренный нагрев;
• изменение цвета смазки.

Повреждение может возникнуть еще во время монтажа.

Типичные ошибки:

• передача усилия через тела качения;
• удары молотком;
• перекос;
• неправильная посадка;
• чрезмерный натяг;
• недостаточный натяг;
• загрязненная посадочная поверхность;
• неправильный осевой зазор;
• неправильная установка фиксирующих деталей.

Новый подшипник может начать шуметь сразу после ремонта.

Если внутреннее или наружное кольцо имеет слабую посадку, оно может проворачиваться.

Это вызывает:

• металлический шум;
• нагрев;
• износ вала или щита;
• вибрацию;
• увеличение зазора.

В двигателях, особенно при работе от частотного преобразователя, через подшипники могут проходить электрические токи.

На дорожках образуются:

• кратеры;
• матовые пятна;
• характерные рифленые дорожки;
• повреждение типа «флютинг».

Подшипник начинает создавать характерный гул, который постепенно усиливается.

Дисбаланс возникает, когда центр масс ротора не совпадает с осью вращения.

Причины:

• потеря балансировочного груза;
• неравномерные отложения;
• повреждение вентилятора;
• деформация обмотки;
• ремонт без повторной балансировки;
• неравномерная пропитка;
• смещение деталей.

Дисбаланс обычно создает:

• гул;
• ритмичную вибрацию;
• рост шума со скоростью;
• повышенную нагрузку на подшипники.

Изогнутый вал вызывает периодическое перемещение ротора.

Возможные последствия:

• стук;
• гул;
• повышенная вибрация;
• неравномерный воздушный зазор;
• ускоренный износ подшипников;
• контакт ротора со статором.

Чрезмерный осевой люфт может вызвать:

• удары;
• контакт вентилятора или муфты;
• изменение положения подшипников;
• трение уплотнений;
• нестабильный шум при изменении нагрузки.

В вертикальных двигателях необходимо особенно внимательно проверять упорные подшипники.

Это одна из самых опасных причин металлического шума.

Контакт может возникнуть из-за:

• разрушения подшипника;
• деформации вала;
• смещения щитов;
• неправильной сборки;
• деформации корпуса;
• ослабления крепления статора;
• попадания постороннего предмета.

Признаки:

• металлический скрежет;
• резкий рост вибрации;
• перегрев;
• повышение тока;
• следы трения;
• металлическую пыль;
• повреждение пакета статора или ротора.

Вентилятор может шуметь из-за:

• трещины;
• деформации лопасти;
• потери части лопасти;
• загрязнения;
• ослабления крепления;
• неправильной установки;
• дисбаланса.

Звук часто возрастает пропорционально скорости.

Причины:

• деформация кожуха;
• ослабление крепления;
• осевое смещение вала;
• неправильная установка вентилятора;
• попадание постороннего предмета.

Обычно возникает:

• скрежет;
• периодическое задевание;
• металлический стук;
• следы трения на кожухе.

В вентиляционные каналы или под кожух могут попасть:

• гайка;
• шайба;
• кусок изоляции;
• часть вентилятора;
• крепежный элемент;
• проволока;
• камень;
• технологический мусор.

Шум может быть нестабильным и изменяться при остановке и повторном пуске.

Ослабленные болты лап или фланца вызывают перемещение корпуса.

Признаки:

• стук;
• гул;
• резонанс;
• изменение шума при нагрузке;
• следы перемещения возле лап;
• повреждение фундамента.

«Мягкая лапа» возникает, когда одна или несколько лап двигателя не прилегают к фундаменту без деформации корпуса.

При затягивании болтов корпус перекручивается.

Последствия:

• изменение центровки;
• деформация подшипниковых щитов;
• неравномерный воздушный зазор;
• вибрация;
• шум;
• ускоренный износ подшипников.

Фундамент может иметь:

• трещины;
• ослабленные анкеры;
• недостаточную жесткость;
• пустоты под рамой;
• коррозию;
• деформацию.

В таком случае даже исправный двигатель может работать с повышенным шумом.

Резонанс возникает, когда частота возбуждения приближается к собственной частоте:

• двигателя;
• рамы;
• трубопровода;
• кожуха;
• фундамента;
• защитного ограждения;
• соседней конструкции.

Признаки:

• резкий рост шума в ограниченном диапазоне скорости;
• уменьшение шума при дальнейшем увеличении скорости;
• сильная вибрация отдельной детали;
• изменение шума после прижатия кожуха или панели.

Особенно часто резонанс проявляется в приводах с частотным регулированием.

Угловое или параллельное смещение валов создает периодические силы.

Последствия:

• гул;
• стук;
• повышенная вибрация;
• нагрев подшипников;
• износ муфты;
• шум, увеличивающийся под нагрузкой.

После нагрева агрегата центровка может изменяться, поэтому необходимо учитывать тепловое перемещение.

Возможны:

• износ эластичных элементов;
• трещина;
• ослабление болтов;
• повреждение зубьев;
• недостаточная смазка зубчатой муфты;
• неправильный зазор;
• смещение полумуфты.

Характерный звук:

• ритмичный стук;
• металлический щелчок;
• шум при изменении нагрузки;
• удары при пуске и остановке.

Если полумуфта имеет люфт на валу или повреждена шпонка, возникают:

• удары;
• щелчки;
• изменение шума при реверсе;
• повреждение шпоночного паза;
• неравномерный момент.

Чрезмерное натяжение:

• перегружает подшипники;
• деформирует вал;
• вызывает гул;
• ускоряет износ;
• изменяет центровку.

При проскальзывании возникает:

• свист;
• писк;
• нагрев ремней;
• запах резины;
• нестабильная скорость.

Невыровненные шкивы вызывают:

• боковое перемещение ремня;
• свист;
• удары;
• износ кромок;
• вибрацию.

Шум, который кажется шумом двигателя, может исходить от редуктора.

Причины:

• износ зубьев;
• недостаточная смазка;
• неправильное зацепление;
• повреждение подшипников;
• ослабление валов;
• дефект муфты;
• перегрузка.

Для разделения источников полезно провести испытание двигателя без редуктора, если это технически допустимо.

Переменное магнитное поле создает периодические силы в сердечнике и воздушном зазоре.

Поэтому асинхронный двигатель имеет характерный равномерный гул, связанный с частотой питания и ее гармониками.

Нормальный гул должен быть:

• стабильным;
• равномерным;
• без ударов;
• без резкого роста;
• приблизительно одинаковым при одинаковых режимах.

Даже небольшая асимметрия напряжений вызывает появление составляющих обратной последовательности.

Они создают магнитное поле, которое вращается относительно ротора в противоположном направлении.

Последствия:

• повышенный гул;
• пульсации момента;
• вибрация;
• неравномерные токи;
• перегрев.

Двигатель, который продолжает работать на двух фазах, обычно:

• сильно гудит;
• теряет момент;
• потребляет повышенный ток в двух фазах;
• перегревается;
• не может нормально повторно запуститься.

Это аварийный режим.

При низком напряжении двигатель может:

• дольше разгоняться;
• увеличивать скольжение;
• потреблять повышенный ток под нагрузкой;
• создавать усиленный гул;
• работать нестабильно.

Особенно выраженный шум возникает во время затяжного пуска.

Завышенное напряжение увеличивает магнитный поток и может привести к насыщению сердечника.

Признаки:

• сильный электромагнитный гул;
• увеличенный ток холостого хода;
• нагрев статора;
• повышенная вибрация.

Если двигатель неправильно подключен:

• он может сильно гудеть;
• медленно разгоняться;
• потреблять завышенный ток;
• не развивать необходимый момент;
• перегреваться.

Необходимо проверить паспортные данные, линейное напряжение и фактическое соединение обмоток.

Возможны:

• непереключение в «треугольник»;
• неправильное время переключения;
• обрыв контакта;
• одновременное включение контакторов;
• ошибка фазировки.

Шум часто изменяется в момент переключения или после него.

Межвитковый дефект создает:

• асимметрию магнитного поля;
• локальный перегрев;
• повышенный ток;
• гул;
• пульсации момента;
• вибрацию.

На ранней стадии двигатель может еще работать, но звук становится неравномерным.

Такие повреждения обычно сопровождаются:

• резким треском;
• электрической дугой;
• срабатыванием защиты;
• запахом гари;
• дымом;
• сильным гулом перед отключением.

Обрыв стержня или трещина короткозамыкающего кольца вызывают:

• пульсации момента;
• неравномерный гул;
• вибрацию;
• увеличенное время разгона;
• потерю мощности;
• повышенный ток;
• нагрев ротора.

Шум может иметь характерное периодическое «биение», которое изменяется с нагрузкой.

Эксцентриситет ротора создает неравномерные магнитные силы.

Причины:

• изношенные подшипники;
• деформированный вал;
• смещенные щиты;
• деформация корпуса;
• неправильная сборка;
• изношенные посадочные места.

Последствия:

• электромагнитный гул;
• вибрация;
• локальный нагрев;
• риск контакта ротора со статором.

Листы активной стали должны быть надежно сжаты.

При ослаблении они могут вибрировать под действием переменного магнитного поля.

Признаки:

• характерное жужжание;
• локальный шум в корпусе;
• изменение звука при нагрузке;
• нагрев;
• металлическую пыль или следы перемещения.

Пазовые клинья удерживают обмотку в пазах.

При ослаблении:

• клинья могут вибрировать;
• катушки перемещаются;
• возникает гул или стук;
• разрушается изоляция;
• возрастает риск межвиткового замыкания.

Электродинамические силы особенно велики:

• при пуске;
• перегрузке;
• коротком замыкании;
• работе с пульсациями тока.

Если бандажи или дистанционные элементы ослаблены, лобовые части могут создавать:

• гул;
• жужжание;
• стук;
• треск.

Ошибка во время ремонта изменяет магнитный поток.

Возможные последствия:

• насыщение сердечника;
• повышенный ток холостого хода;
• сильный гул;
• нагрев;
• сниженный момент.

Неправильный шаг, фазировка, соединение катушек или параллельных ветвей могут вызвать:

• асимметрию поля;
• гул;
• пульсации момента;
• повышенный ток;
• нестабильную работу.

В быстроходных машинах значительную часть общего шума создает вентилятор.

Шум возрастает со скоростью вращения и может доминировать над электромагнитным и подшипниковым шумом.

Неравномерный поток воздуха через загрязненные каналы создает:

• свист;
• турбулентный шум;
• локальное завихрение;
• повышение температуры.

После ремонта иногда устанавливают вентилятор другой геометрии.

Это может привести к:

• повышенному шуму;
• недостаточному охлаждению;
• перегрузке;
• изменению направления потока;
• резонансу кожуха.

В некоторых системах вентиляции неправильное направление двигателя значительно снижает эффективность охлаждения и изменяет характер шума.

Особенно это важно для:

• внешних вентиляторов;
• насосов;
• центробежных вентиляторов;
• машин с направленным воздушным потоком.

Тонкий металлический кожух может вибрировать на определенной частоте.

Признаки:

• звонкий гул;
• локализация возле кожуха;
• изменение звука при легком прижатии;
• сильная зависимость от скорости.

Широтно-импульсная модуляция создает высокочастотные составляющие напряжения и тока.

Они вызывают механические колебания сердечника и обмоток, которые могут восприниматься как:

• писк;
• свист;
• жужжание;
• переменный тон.

Изменение частоты коммутации может изменить звук, но оно также влияет на:

• нагрев двигателя;
• потери преобразователя;
• электромагнитные помехи;
• нагрузку на изоляцию.

Поэтому изменять параметр только для уменьшения шума без технического анализа не следует.

Несинусоидальный ток создает дополнительные пульсирующие электромагнитные силы.

Последствия:

• гул;
• повышенная вибрация;
• дополнительный нагрев;
• шум подшипников и конструкции.

Частотный привод позволяет двигателю проходить широкий диапазон скоростей.

В определенной точке частота вращения или ее гармоника может совпасть с собственной частотой агрегата.

Признаки:

• сильный шум только в узком диапазоне частоты;
• нормальная работа выше и ниже этой зоны;
• резкий рост вибрации.

В преобразователе иногда настраивают пропуск резонансной частоты, но сначала необходимо проверить механическое состояние агрегата.

Неверно введенные:

• номинальный ток;
• напряжение;
• частота;
• скорость;
• коэффициент мощности;
• параметры модели,

могут вызвать нестабильное управление, пульсации момента и шум.

При векторном управлении неправильная модель двигателя может вызвать:

• гул;
• рывки;
• пульсации скорости;
• нестабильный момент;
• повышенный ток.

При неправильных параметрах усиления, компенсации скольжения или подмагничивания двигатель может:

• гудеть;
• работать рывками;
• создавать пульсации момента;
• перегреваться.

Щётки могут создавать:

• шуршание;
• свист;
• треск;
• ритмичные удары.

Причины:

• биение коллектора;
• неправильное давление;
• заклинивание;
• чрезмерный зазор;
• неправильная марка;
• шероховатая поверхность.

Сильное искрение сопровождается:

• треском;
• шипением;
• запахом озона;
• подгоранием поверхности;
• нестабильным шумом.

Выступающие ламели, овальность, биение или плохая пайка секции могут создавать звук, повторяющийся при каждом обороте.

Кавитация создает звук, похожий на:

• треск;
• хруст;
• движение камней;
• удары.

Причины:

• недостаточное давление на всасывании;
• загрязнение фильтра;
• неправильный режим;
• высокая температура жидкости;
• закрытый клапан;
• подсос воздуха.

Шум может передаваться через корпус насоса и фундамент на двигатель.

Причины:

• загрязнение лопастей;
• дисбаланс;
• повреждение рабочего колеса;
• срыв потока;
• работа вне оптимальной точки;
• контакт колеса с корпусом.

Возможны:

• удары клапанов;
• гидроудар;
• износ механизма;
• пульсации давления;
• дефекты муфты.

Шум могут создавать:

• ролики;
• редуктор;
• цепь;
• лента;
• посторонний предмет;
• заклинивание.

Нужно установить:

• когда появился шум;
• был ли ремонт;
• меняли ли подшипники;
• менялась ли нагрузка;
• проводилась ли центровка;
• меняли ли параметры преобразователя;
• были ли аварийные остановки;
• возникает ли шум на холодном или горячем двигателе.

Фиксируют:

• гул;
• свист;
• стук;
• скрежет;
• писк;
• треск;
• шуршание;
• периодичность.

Желательно выполнить аудиозапись с одной и той же точки для дальнейшего сравнения, но запись не заменяет инструментальную диагностику.

Проверяют:

• передний подшипниковый щит;
• задний щит;
• корпус статора;
• вентиляционный кожух;
• клеммную коробку;
• муфту;
• редуктор;
• приводной механизм.

Для локализации могут применять технический стетоскоп или виброакустический прибор.

Измеряют:

• фазные напряжения;
• фазные токи;
• перекос;
• активную мощность;
• коэффициент мощности;
• частоту;
• скорость;
• пульсации тока.

Контролируют:

• подшипники;
• корпус;
• статор;
• клеммы;
• муфту;
• редуктор.

Вибрация помогает отличить:

• дисбаланс;
• перекос;
• дефекты подшипников;
• механический люфт;
• резонанс;
• электромагнитные силы.

Спектр вибрации и шума может показать компоненты, связанные с:

• частотой вращения;
• удвоенной частотой вращения;
• частотой сети;
• частотами подшипника;
• зубчатым зацеплением;
• лопастной частотой вентилятора;
• частотой коммутации преобразователя.

Спектральный анализ должен интерпретироваться вместе с другими данными.

Контролируют:

• болты;
• анкеры;
• лапы;
• раму;
• трещины;
• мягкую лапу;
• жесткость основания.

Центровку желательно выполнять прибором, который позволяет учесть:

• угловое смещение;
• параллельное смещение;
• тепловой рост;
• перемещение агрегата при затягивании.

Оценивают:

• температуру;
• смазку;
• зазоры;
• осевой люфт;
• вибрационный спектр;
• состояние посадок.

Необходимо исключить:

• эксцентриситет;
• деформацию;
• контакт;
• обрывы стержней;
• дисбаланс;
• повреждение вентилятора.

Проверяют:

• обмотку;
• клинья;
• пакет стали;
• крепление;
• следы трения;
• локальный перегрев.

Выполняется только при технической возможности и соблюдении требований безопасности.

Контролируют изменение:

• шума;
• тока;
• скорости;
• вибрации;
• температуры.