Чому шумить електродвигун?

Підшипники є одним із найпоширеніших джерел шуму.

Під час зношення збільшуються:

• радіальний зазор;
• осьовий люфт;
• нерівномірність обертання;
• контактні удари;
• вібрація.

Характер шуму залежить від типу дефекту:

• пошкодження зовнішньої доріжки часто створює повторювані удари;
• дефект внутрішньої доріжки дає звук, пов’язаний із швидкістю вала;
• пошкодження тіл кочення викликає нерівномірний хрускіт;
• дефект сепаратора може створювати скрегіт або нестабільний стукіт.

На ранній стадії підшипник може шуміти без значного нагрівання.

При нестачі мастила зменшується товщина мастильної плівки, збільшується тертя та виникають:

• свист;
• шурхіт;
• високочастотний шум;
• нагрівання;
• прискорене зношення.

Просте додавання мастила без перевірки стану підшипника не завжди вирішує проблему.

Якщо доріжки або тіла кочення вже пошкоджені, нове мастило може лише тимчасово зменшити шум.

Надлишок мастила також небезпечний.

Тіла кочення інтенсивно перемішують мастило, що спричиняє:

• підвищений опір;
• нагрівання;
• гул;
• витік мастила;
• пошкодження ущільнень.

Надлишок особливо небезпечний у високошвидкісних двигунах.

Застосування мастила з невідповідною:

• в’язкістю;
• температурною стійкістю;
• консистенцією;
• сумісністю;
• швидкісною характеристикою.

Це може спричинити шум і перегрів підшипника.

Змішування несумісних мастил іноді призводить до розрідження, загущення або втрати мастильних властивостей.

Пил, металева стружка, вода та продукти зношення спричиняють абразивне пошкодження доріжок.

Ознаки:

• нерівномірний шурхіт;
• хрускіт;
• зростання вібрації;
• прискорене нагрівання;
• зміна кольору мастила.

Пошкодження може виникнути ще під час монтажу.

Типові помилки:

• передавання зусилля через тіла кочення;
• удари молотком;
• перекіс;
• неправильна посадка;
• надмірний натяг;
• недостатній натяг;
• забруднена посадочна поверхня;
• неправильний осьовий зазор;
• неправильне встановлення фіксуючих деталей.

Новий підшипник може почати шуміти відразу після ремонту.

Якщо внутрішнє або зовнішнє кільце має слабку посадку, воно може провертатися.

Це спричиняє:

• металевий шум;
• нагрівання;
• зношення вала або щита;
• вібрацію;
• збільшення зазору.

У двигунах, особливо при роботі від частотного перетворювача, через підшипники можуть проходити електричні струми.

На доріжках утворюються:

• кратери;
• матові плями;
• характерні рифлені доріжки;
• пошкодження типу «флютинг».

Підшипник починає створювати характерний гул, який поступово посилюється.

Дисбаланс виникає, коли центр мас ротора не збігається з віссю обертання.

Причини:

• втрата балансувального вантажу;
• нерівномірні відкладення;
• пошкодження вентилятора;
• деформація обмотки;
• ремонт без повторного балансування;
• нерівномірне просочення;
• зміщення деталей.

Дисбаланс зазвичай створює:

• гул;
• ритмічну вібрацію;
• зростання шуму зі швидкістю;
• підвищене навантаження на підшипники.

Зігнутий вал викликає періодичне переміщення ротора.

Можливі наслідки:

• стукіт;
• гул;
• підвищена вібрація;
• нерівномірний повітряний зазор;
• прискорене зношення підшипників;
• контакт ротора зі статором.

Надмірний осьовий люфт може спричинити:

• удари;
• контакт вентилятора або муфти;
• зміну положення підшипників;
• тертя ущільнень;
• нестабільний шум при зміні навантаження.

У вертикальних двигунах необхідно особливо уважно перевіряти упорні підшипники.

Це одна з найнебезпечніших причин металевого шуму.

Контакт може виникнути через:

• руйнування підшипника;
• деформацію вала;
• зміщення щитів;
• неправильне складання;
• деформацію корпусу;
• ослаблення кріплення статора;
• потрапляння стороннього предмета.

Ознаки:

• металевий скрегіт;
• різке зростання вібрації;
• перегрів;
• підвищення струму;
• сліди тертя;
• пил металу;
• пошкодження пакета статора або ротора.

Вентилятор може шуміти через:

• тріщину;
• деформацію лопаті;
• втрату частини лопаті;
• забруднення;
• ослаблення кріплення;
• неправильне встановлення;
• дисбаланс.

Звук часто зростає пропорційно швидкості.

Причини:

• деформація кожуха;
• ослаблення кріплення;
• осьове зміщення вала;
• неправильне встановлення вентилятора;
• потрапляння стороннього предмета.

Зазвичай виникає:

• скрегіт;
• періодичне зачіпання;
• металевий стукіт;
• сліди тертя на кожусі.

У вентиляційні канали або під кожух можуть потрапити:

• гайка;
• шайба;
• шматок ізоляції;
• частина вентилятора;
• кріпильний елемент;
• дріт;
• камінь;
• технологічне сміття.

Шум може бути нестабільним і змінюватися при зупинці та повторному пуску.

Ослаблені болти лап або фланця спричиняють переміщення корпусу.

Ознаки:

• стукіт;
• гул;
• резонанс;
• зміна шуму при навантаженні;
• сліди переміщення біля лап;
• пошкодження фундаменту.

«М’яка лапа» виникає, коли одна або декілька лап двигуна не прилягають до фундаменту без деформації корпусу.

При затягуванні болтів корпус перекручується.

Наслідки:

• зміна центрування;
• деформація підшипникових щитів;
• нерівномірний повітряний зазор;
• вібрація;
• шум;
• прискорене зношення підшипників.

Фундамент може мати:

• тріщини;
• ослаблені анкери;
• недостатню жорсткість;
• порожнини під рамою;
• корозію;
• деформацію.

У такому випадку навіть справний двигун може працювати з підвищеним шумом.

Резонанс виникає, коли частота збудження наближається до власної частоти:

• двигуна;
• рами;
• трубопроводу;
• кожуха;
• фундаменту;
• захисної огорожі;
• сусідньої конструкції.

Ознаки:

• різке зростання шуму в обмеженому діапазоні швидкості;
• зменшення шуму при подальшому збільшенні швидкості;
• сильна вібрація окремої деталі;
• зміна шуму після притискання кожуха або панелі.

Особливо часто резонанс проявляється в приводах із частотним регулюванням.

Кутове або паралельне зміщення валів створює періодичні сили.

Наслідки:

• гул;
• стукіт;
• підвищена вібрація;
• нагрівання підшипників;
• зношення муфти;
• шум, що збільшується під навантаженням.

Після нагрівання агрегату центрування може змінюватися, тому необхідно враховувати теплове переміщення.

Можливі:

• зношення еластичних елементів;
• тріщина;
• ослаблення болтів;
• пошкодження зубців;
• недостатнє мастило зубчастої муфти;
• неправильний зазор;
• зміщення півмуфти.

Характерний звук:

• ритмічний стукіт;
• металеве клацання;
• шум під час зміни навантаження;
• удари при пуску та зупинці.

Якщо півмуфта має люфт на валу або пошкоджена шпонка, виникають:

• удари;
• клацання;
• зміна шуму при реверсі;
• пошкодження шпонкового паза;
• нерівномірний момент.

Надмірний натяг:

• перевантажує підшипники;
• деформує вал;
• спричиняє гул;
• прискорює зношення;
• змінює центрування.

При прослизанні виникає:

• свист;
• писк;
• нагрівання ременів;
• запах гуми;
• нестабільна швидкість.

Невирівняні шківи спричиняють:

• бокове переміщення ременя;
• свист;
• удари;
• зношення кромок;
• вібрацію.

Шум, який здається шумом двигуна, може походити від редуктора.

Причини:

• зношення зубців;
• недостатнє мастило;
• неправильне зачеплення;
• пошкодження підшипників;
• ослаблення валів;
• дефект муфти;
• перевантаження.

Для розділення джерел корисно провести випробування двигуна без редуктора, якщо це технічно допустимо.

Змінне магнітне поле створює періодичні сили в осерді та повітряному зазорі.

Тому асинхронний двигун має характерний рівномірний гул, пов’язаний із частотою живлення та її гармоніками.

Нормальний гул повинен бути:

• стабільним;
• рівномірним;
• без ударів;
• без різкого зростання;
• приблизно однаковим за однакових режимів.

Навіть невелика асиметрія напруг спричиняє появу складових зворотної послідовності.

Вони створюють магнітне поле, яке обертається відносно ротора у протилежному напрямку.

Наслідки:

• підвищений гул;
• пульсації моменту;
• вібрація;
• нерівномірні струми;
• перегрів.

Двигун, який продовжує працювати на двох фазах, зазвичай:

• сильно гуде;
• втрачає момент;
• споживає підвищений струм у двох фазах;
• перегрівається;
• не може нормально повторно запуститися.

Це аварійний режим.

При низькій напрузі двигун може:

• довше розганятися;
• збільшувати ковзання;
• споживати підвищений струм під навантаженням;
• створювати посилений гул;
• працювати нестабільно.

Особливо виразний шум виникає під час затяжного пуску.

Завищена напруга збільшує магнітний потік і може призвести до насичення осердя.

Ознаки:

• сильний електромагнітний гул;
• збільшений струм холостого ходу;
• нагрів статора;
• підвищена вібрація.

Якщо двигун неправильно підключений:

• він може сильно гудіти;
• повільно розганятися;
• споживати завищений струм;
• не розвивати необхідний момент;
• перегріватися.

Необхідно перевірити паспортні дані, лінійну напругу та фактичне з’єднання обмоток.

Можливі:

• неперемикання в «трикутник»;
• неправильний час перемикання;
• обрив контакту;
• одночасне включення контакторів;
• помилка фазування.

Шум часто змінюється в момент перемикання або після нього.

Міжвитковий дефект створює:

• асиметрію магнітного поля;
• локальний перегрів;
• підвищений струм;
• гул;
• пульсації моменту;
• вібрацію.

На ранній стадії двигун може ще працювати, але звук стає нерівномірним.

Такі пошкодження зазвичай супроводжуються:

• різким тріском;
• електричною дугою;
• спрацюванням захисту;
• запахом гару;
• димом;
• сильним гулом перед відключенням.

Обрив стрижня або тріщина короткозамикального кільця спричиняють:

• пульсації моменту;
• нерівномірний гул;
• вібрацію;
• збільшений час розгону;
• втрату потужності;
• підвищений струм;
• нагрів ротора.

Шум може мати характерне періодичне «биття», яке змінюється з навантаженням.

Ексцентриситет ротора створює нерівномірні магнітні сили.

Причини:

• зношені підшипники;
• деформований вал;
• зміщені щити;
• деформація корпусу;
• неправильне складання;
• зношені посадочні місця.

Наслідки:

• електромагнітний гул;
• вібрація;
• локальний нагрів;
• ризик контакту ротора зі статором.

Листи активної сталі повинні бути надійно стиснуті.

При ослабленні вони можуть вібрувати під дією змінного магнітного поля.

Ознаки:

• характерне дзижчання;
• локальний шум у корпусі;
• зміна звуку при навантаженні;
• нагрів;
• металевий пил або сліди переміщення.

Пазові клини утримують обмотку в пазах.

При ослабленні:

• клини можуть вібрувати;
• котушки переміщуються;
• виникає гул або стукіт;
• руйнується ізоляція;
• зростає ризик міжвиткового замикання.

Електродинамічні сили особливо великі:

• при пуску;
• перевантаженні;
• короткому замиканні;
• роботі з пульсаціями струму.

Якщо бандажі або дистанційні елементи ослаблені, лобові частини можуть створювати:

• гул;
• дзижчання;
• стукіт;
• тріск.

Помилка під час ремонту змінює магнітний потік.

Можливі наслідки:

• насичення осердя;
• підвищений струм холостого ходу;
• сильний гул;
• нагрів;
• знижений момент.

Неправильний крок, фазування, з’єднання котушок або паралельних гілок можуть викликати:

• асиметрію поля;
• гул;
• пульсації моменту;
• підвищений струм;
• нестабільну роботу.

У швидкохідних машинах значну частину загального шуму створює вентилятор.

Шум зростає зі швидкістю обертання та може домінувати над електромагнітним і підшипниковим шумом.

Нерівномірний потік повітря через забруднені канали створює:

• свист;
• турбулентний шум;
• локальне завихрення;
• підвищення температури.

Після ремонту іноді встановлюють вентилятор іншої геометрії.

Це може призвести до:

• підвищеного шуму;
• недостатнього охолодження;
• перевантаження;
• зміни напрямку потоку;
• резонансу кожуха.

У деяких системах вентиляції неправильний напрямок двигуна значно знижує ефективність охолодження та змінює характер шуму.

Особливо це важливо для:

• зовнішніх вентиляторів;
• насосів;
• відцентрових вентиляторів;
• машин із направленим повітряним потоком.

Тонкий металевий кожух може вібрувати на певній частоті.

Ознаки:

• дзвінкий гул;
• локалізація біля кожуха;
• зміна звуку при легкому притисканні;
• сильна залежність від швидкості.

Широтно-імпульсна модуляція створює високочастотні складові напруги та струму.

Вони викликають механічні коливання осердя та обмоток, які можуть сприйматися як:

• писк;
• свист;
• дзижчання;
• змінний тон.

Зміна частоти комутації може змінити звук, але вона також впливає на:

• нагрів двигуна;
• втрати перетворювача;
• електромагнітні перешкоди;
• навантаження на ізоляцію.

Тому змінювати параметр лише для зменшення шуму без технічного аналізу не слід.

Несинусоїдальний струм створює додаткові пульсуючі електромагнітні сили.

Наслідки:

• гул;
• підвищена вібрація;
• додаткове нагрівання;
• шум підшипників і конструкції.

Частотний привід дозволяє двигуну проходити широкий діапазон швидкостей.

У певній точці частота обертання або її гармоніка може збігтися з власною частотою агрегату.

Ознаки:

• сильний шум лише у вузькому діапазоні частоти;
• нормальна робота вище і нижче цієї зони;
• різке зростання вібрації.

У перетворювачі іноді налаштовують пропуск резонансної частоти, але спочатку необхідно перевірити механічний стан агрегату.

Невірно введені:

• номінальний струм;
• напруга;
• частота;
• швидкість;
• коефіцієнт потужності;
• параметри моделі,

можуть спричинити нестабільне керування, пульсації моменту і шум.

При векторному керуванні неправильна модель двигуна може викликати:

• гул;
• ривки;
• пульсації швидкості;
• нестабільний момент;
• підвищений струм.

При неправильних параметрах підсилення, компенсації ковзання або підмагнічування двигун може:

• гудіти;
• працювати ривками;
• створювати пульсації моменту;
• перегріватися.

Щітки можуть створювати:

• шурхіт;
• свист;
• тріск;
• ритмічні удари.

Причини:

• биття колектора;
• неправильний тиск;
• заклинювання;
• надмірний зазор;
• неправильна марка;
• шорстка поверхня.

Сильне іскріння супроводжується:

• тріском;
• шипінням;
• запахом озону;
• підгорянням поверхні;
• нестабільним шумом.

Виступаючі ламелі, овальність, биття або погана пайка секції можуть створювати звук, що повторюється при кожному оберті.

Кавітація створює звук, схожий на:

• тріск;
• хрускіт;
• рух каміння;
• удари.

Причини:

• недостатній тиск на всмоктуванні;
• забруднення фільтра;
• неправильний режим;
• висока температура рідини;
• закритий клапан;
• витік повітря.

Шум може передаватися через корпус насоса та фундамент на двигун.

Причини:

• забруднення лопатей;
• дисбаланс;
• пошкодження робочого колеса;
• зрив потоку;
• робота поза оптимальною точкою;
• контакт колеса з корпусом.

Можливі:

• удари клапанів;
• рідинний удар;
• зношення механізму;
• пульсації тиску;
• дефекти муфти.

Шум можуть створювати:

• ролики;
• редуктор;
• ланцюг;
• стрічка;
• сторонній предмет;
• заклинювання.

Потрібно встановити:

• коли з’явився шум;
• чи був ремонт;
• чи змінювали підшипники;
• чи змінювалося навантаження;
• чи проводилося центрування;
• чи змінювали параметри перетворювача;
• чи були аварійні зупинки;
• чи виникає шум на холодному або гарячому двигуні.

Фіксують:

• гул;
• свист;
• стукіт;
• скрегіт;
• писк;
• тріск;
• шурхіт;
• періодичність.

Бажано виконати аудіозапис з однакової точки для подальшого порівняння, але запис не замінює інструментальну діагностику.

Перевіряють:

• передній підшипниковий щит;
• задній щит;
• корпус статора;
• вентиляційний кожух;
• клемну коробку;
• муфту;
• редуктор;
• приводний механізм.

Для локалізації можуть застосовувати технічний стетоскоп або віброакустичний прилад.

Вимірюють:

• фазні напруги;
• фазні струми;
• перекіс;
• активну потужність;
• коефіцієнт потужності;
• частоту;
• швидкість;
• пульсації струму.

Контролюють:

• підшипники;
• корпус;
• статор;
• клеми;
• муфту;
• редуктор.

Вібрація допомагає відрізнити:

• дисбаланс;
• перекіс;
• дефекти підшипників;
• механічний люфт;
• резонанс;
• електромагнітні сили.

Спектр вібрації та шуму може показати компоненти, пов’язані з:

• частотою обертання;
• подвоєною частотою обертання;
• частотою мережі;
• частотами підшипника;
• зубчастим зачепленням;
• лопатевою частотою вентилятора;
• комутаційною частотою перетворювача.

Спектральний аналіз повинен інтерпретуватися разом з іншими даними.

Контролюють:

• болти;
• анкери;
• лапи;
• раму;
• тріщини;
• м’яку лапу;
• жорсткість основи.

Центрування бажано виконувати приладом, який дозволяє врахувати:

• кутове зміщення;
• паралельне зміщення;
• тепловий ріст;
• переміщення агрегату при затягуванні.

Оцінюють:

• температуру;
• мастило;
• зазори;
• осьовий люфт;
• вібраційний спектр;
• стан посадок.

Необхідно виключити:

• ексцентриситет;
• деформацію;
• контакт;
• обриви стрижнів;
• дисбаланс;
• пошкодження вентилятора.

Перевіряють:

• обмотку;
• клини;
• пакет сталі;
• кріплення;
• сліди тертя;
• локальний перегрів.

Виконується лише за технічної можливості та дотримання вимог безпеки.

Контролюють зміну:

• шуму;
• струму;
• швидкості;
• вібрації;
• температури.