电机发生振动！原因居然是它！

什么是电机振动

首先，我们先来认识什么是电机振动：电机振动是电动机指围绕固定点的机械振荡，振荡一般是周期性和规律的。

振动信号类似于电压或电流信号，也是由幅值（振幅）、频率和相位组成，用波形来展示。

电能质量是如何引起电机振动的

谐波对电机振动的影响

由于现代电力系统中非线性设备的存在和电机所拖动负载的影响，使得电机的激励源不再是标准的正弦波，而是含有大量高次谐波的畸变波形，这些高次谐波会使得气隙磁场含有大量的谐波磁通，主磁通和这些谐波磁通会共同作用引起电机振动。

而随着电力电子设备在电机调速驱动领域的广泛应用，使得电机输入的电压信号变为PWM( pulse width modulation) 载波信号调制的脉冲波形，谐波含量较多。其中变频驱动装置输出的各次时间谐波与电磁空间谐波相互作用，会形成各种电磁激振力。这使得三相合成磁动势不是恒速旋转的，而是步进磁动势，它和基本恒速旋转的转子磁动势产生的电磁转矩的不同之处在于除了平均转矩外，还有脉动的分量。虽然转矩脉动的平均值为0，但它会使转子的转速不均匀，产生脉动，在电动机低速时，还会发生步进现象。在适当的条件下，如电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，可能引起电动机与负载组成的机械系统的共振，从而放大振动与噪声。

所以，要解决这类问题，就要使电动机的转速脉动变小。可以先消除或抑制变频驱动装置输出的低次谐波，采取高频PWM信号输出的方法，将输出谐波频率往高频推移，这是减少转速脉动的有效办法，能够帮助减轻电机的振动。

三相不平衡对电机振动的影响

如果电动机的供电出现三相电流不平衡，且三相电流中存在着负序电流分量，则其产生的旋转磁场与电机气隙合成磁场的方向相反而电气转速相同。该旋转磁场在转子绕组中感应出的电流分量为2倍频，转子中2倍频电流与气隙合成磁场作用产生100Hz的交变电磁转矩作用于转子轴系。由于电与磁的相互作用，转子中2倍频电流分量又会在定子绕组中感应出3倍频分量(2倍频+转子机械运动产生的1倍频)。如此相互作用使得定子和转子绕组中产生了一定的高次谐波电流分量(定子绕组中为奇次，转子绕组中为偶次)，所以相应的合成电磁转矩不可避免地出现k×50Hz(k = 2、4、6……)的交变电磁转矩，该转矩会使电机转子轴系产生振动。所以，电机中定子电流的负序分量会导致电机转子主轴振动加剧。

综上所述，电能质量问题正在成为电机振动加剧的重要因素，我们不应该忽视它，因为其会增加电机能耗、降低能效、导致零部件故障、减少电机寿命等。在解决这类振动故障时，必须遵循科学的诊断方法和技术（电能质量与振动检测分析相结合），从而发现振动的具体原因，采取有针对性地处理措施（如高频PWM信号输出、负序电流补偿等），尽量减少由振动而造成的电机停运或损坏。

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审核编辑 黄宇