摘要：振動電機的工作原理、運行方式和結(jié)構與振動電機的故障診斷技術密切相關。電機內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)換可以分為三種原理：電鏈接、磁耦合鏈接和機械鏈接。這三個環(huán)節(jié)的能量形式不同，應用的故障診斷技術也相應不同。

電氣環(huán)節(jié)的故障主要是通過對電壓和電流的各種測量和分析來診斷的，比如絕緣材料的老化，通過測量對地泄漏電流來判斷等等。

電機類型特點與測定標準

電機的主要部件

定子：是輸入電力并產(chǎn)生磁場的固定部件。對于交流電機，定子磁場通常是旋轉(zhuǎn)的。對于DC電機，定子磁場是靜態(tài)的；

轉(zhuǎn)子：是產(chǎn)生相對于定子磁場運動的磁場，輸出機械動力的重要部件。接收到的電磁力轉(zhuǎn)化為輸出力矩，因此往往受到較大的機械應力；

集電環(huán)和換向器：是滑動接觸機構，組成轉(zhuǎn)動部分導電，建立相對運動磁場；

軸承裝置：是支持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動并保持定子和轉(zhuǎn)子相對位置的機械結(jié)構。

電機的類型與工作原理的區(qū)別

電機的兩個磁場都是DC勵磁產(chǎn)生的，所以是DC電機；

電機的一個磁場由DC勵磁產(chǎn)生，另一個由交流電流產(chǎn)生。為了使這兩個磁場相對靜止，DC勵磁磁場必須與交流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場嚴格同步，也就是同步電機。

電機的兩個磁場分別由不同頻率的交流電產(chǎn)生，所以是異步電機。

電機振動的測量與判定標準

電機振動測量是指在電機的出廠試驗或?qū)嶒炇艺駝友芯吭囼炛校约熬S修后的現(xiàn)場試驗中，對電機振動水平的準確測量。因此規(guī)定了電機的安裝條件、測試儀器、測點裝置和測量要求。

為了確定電機在振動初始狀態(tài)下的振動水平，確定電機出廠時或投入運行時的振動值是否符合相關標準的要求；為今后電機異常振動的診斷提供了初步的參考數(shù)據(jù)。因此，電機振動測量的目的和方法不同于電機異常振動的診斷。

電機振動標準

gbl 0068—88 《旋轉(zhuǎn)電機振動測定方法及限值》；

IEC34-14(1986)《中心高為56mm及以上旋轉(zhuǎn)電機的振動——振動烈度的測量、評定及限值》；

ISO2372(1974) 《轉(zhuǎn)速從10r/s機器的機械振動——評定標準的基礎》(由國際標準化組織發(fā)布)；

iso 3945(1985)《轉(zhuǎn)速10r/s機器的機械振動——在運行地點對振動烈度的測量和評定》；

VDI2056 《機器的機械振動評價標準》 .

電機振動的測定方法

測量值的表示方法：不同轉(zhuǎn)速范圍的電機，測量值的表達方式不同。根據(jù)國家標準，轉(zhuǎn)速為600 ~ 3600 r/min的電動機，應以穩(wěn)態(tài)運行時振動速度的有效值表示，單位為mm/s。轉(zhuǎn)速低于600轉(zhuǎn)/分的電機，采用位移幅值(峰-峰值)，單位為毫米；

對測量儀器的要求：儀器的頻率響應范圍應為10 ~ 10~1000Hz。該頻率范圍內(nèi)的相對靈敏度基于80Hz的相對靈敏度。其他頻率的相對靈敏度應在參考靈敏度的10% ~-20%范圍內(nèi)，測量誤差不超過10%。轉(zhuǎn)速低于600r/min的電機振動測量應采用低頻傳感器和低頻測振儀，測量誤差不應超過10%。

電機的安裝要求

彈性安裝：軸中心高度400mm及以下的電機，振動測量時應彈性安裝；

剛性安裝：軸中心高度超過400mm的電機，測時應剛性安裝；

電機在測定時的狀態(tài)：電機的振動測量應在空載條件下進行。

電機振動的限值

根據(jù)國家標準GBl0068.2-88 《旋轉(zhuǎn)電機振動測定方法及振動限值》，按GBl0068.1規(guī)定的方法測量時，不同軸心高度和轉(zhuǎn)速的單臺電動機的振動速度有效值不得超過下列規(guī)定。

電機振動速度有效值的限值標準(mm/s)

電磁耦合系統(tǒng)的振動原理

基頻磁通的電磁振動

電機氣隙磁通密度沿轉(zhuǎn)子周向空間隨時間呈正弦波分布的振動，在轉(zhuǎn)子受橢圓電磁力的兩極電機中尤為明顯。

倍頻振動是電機，尤其是大型電機的主要振動成分之一。因為n

定子異常引起的電磁振動：電機運行時，轉(zhuǎn)子在定子腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。由于定子和轉(zhuǎn)子磁場的相互作用，定子基座會受到旋轉(zhuǎn)力波的作用，周期性變形并產(chǎn)生振動；

因為定子三相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，所以它在定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙中以同步速度n0旋轉(zhuǎn)。如果電網(wǎng)頻率為f0，則同步轉(zhuǎn)速N0=60f0/p .因此，作用在機座上的磁拉力不是靜態(tài)的，而是一個旋轉(zhuǎn)力，它隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，機座受力部分隨著磁場的旋轉(zhuǎn)而不斷改變位置。

電機的故障特征

定子三相磁場不對稱。比如電網(wǎng)三相電壓不平衡，接觸不良導致單相運行，定子繞組三相不對稱等原因都會導致定子磁場不對稱，產(chǎn)生異常振動。

電機的底座螺絲松動相當于底座剛度降低，使電機在接近2f0的頻率范圍內(nèi)共振，從而加大定子的振動，產(chǎn)生異常振動。

定子電磁振動異常的主要原因

振動頻率是電源頻率的兩倍；

切斷電源，電磁振動立即消失；

振動可在定子機座和軸承上測量；

振動幅度與底座的剛度和電機的負載有關。

定子電磁振動的特征

氣隙不均勻(或稱氣隙偏心)有兩種：一種是定子和轉(zhuǎn)子偏心引起的靜態(tài)不均勻，一種是軸彎曲或轉(zhuǎn)子和軸偏心引起的動態(tài)不均勻。都是引起電磁振動，只是振動的特性不完全一樣。

(1)當電磁振動電機的定子中心與轉(zhuǎn)子軸線由于氣隙的靜態(tài)不均勻性而不重合時，定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙會產(chǎn)生偏心，這種偏心往往固定在某一位置，不隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而改變位置。

靜態(tài)氣隙偏心引起的電磁振動的特點是：電磁振動的頻率是電源頻率f0的兩倍，即f=2F0

隨著振動偏心的增大，振動偏心與電機負載的關系也是如此。很難區(qū)分氣隙偏心引起的電磁振動和定子異常引起的電磁振動。

(2)氣隙的動態(tài)偏心電磁振動

電機氣隙的動態(tài)偏心是由轉(zhuǎn)軸的偏斜、轉(zhuǎn)子的非圓鐵心或轉(zhuǎn)子與軸之間的偏心等引起的。偏心位置對定子來說不是固定的，對轉(zhuǎn)子來說是固定的。因此，偏心位置與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)同步移動，氣隙動態(tài)偏心引起的電磁振動的特點是可能發(fā)生轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速頻率的電磁振動。電磁振動以1/(2sf0)的周期脈動，所以當電機負載增大，S增大時，其脈動節(jié)拍加快。電機經(jīng)常產(chǎn)生與脈沖節(jié)拍一致的電磁噪聲。

氣隙不均勻引起的電磁振動

籠型異步電動機因籠條斷裂會產(chǎn)生不平衡電磁力，繞線式異步電動機因轉(zhuǎn)子電路電氣不平衡會產(chǎn)生不平衡電磁力。這種不平衡電磁力F在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時會隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，其性質(zhì)與轉(zhuǎn)子動偏心相同。

(1)振動的機理；

(2)電磁振動波形。

轉(zhuǎn)子導體異常引起的電磁振動轉(zhuǎn)子繞組異常引起的電磁振動與電磁力和振動波形中轉(zhuǎn)子動偏心引起的電磁振動相似，現(xiàn)象相似，難以區(qū)分。雖然拍頻是2sf0，但是電磁振動的高頻部分是不一樣的。轉(zhuǎn)子動偏心高頻為2f0/P，轉(zhuǎn)子繞組異常高頻為2 (1-s) F0/p。

當電機負荷增加時，振動增大，特別是當負荷超過50%時。