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

電氣環節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：是輸入電力并產生磁場的固定部件。對于交流電機，定子磁場通常是旋轉的。對于DC電機，定子磁場是靜態的；

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

集電環和換向器：是滑動接觸機構，組成轉動部分導電，建立相對運動磁場；

軸承裝置：是支持轉子轉動并保持定子和轉子相對位置的機械結構。

電機的類型與工作原理的區別

電機的兩個磁場都是DC勵磁產生的，所以是DC電機；

電機的一個磁場由DC勵磁產生，另一個由交流電流產生。為了使這兩個磁場相對靜止，DC勵磁磁場必須與交流產生的旋轉磁場嚴格同步，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實驗室振動研究試驗中，以及維修后的現場試驗中，對電機振動水平的準確測量。因此規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據。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 《旋轉電機振動測定方法及限值》；

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

ISO2372(1974) 《轉速從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布)；

iso 3945(1985)《轉速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：不同轉速范圍的電機，測量值的表達方式不同。根據國家標準，轉速為600 ~ 3600 r/min的電動機，應以穩態運行時振動速度的有效值表示，單位為mm/s。轉速低于600轉/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，測量誤差不超過10%。轉速低于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：電機的振動測量應在空載條件下進行。

電機振動的限值

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

電機振動速度有效值的限值標準(mm/s)

電磁耦合系統的振動原理

基頻磁通的電磁振動

電機氣隙磁通密度沿轉子周向空間隨時間呈正弦波分布的振動，在轉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，轉子在定子腔內旋轉。由于定子和轉子磁場的相互作用，定子基座會受到旋轉力波的作用，周期性變形并產生振動；

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

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的頻率范圍內共振，從而加大定子的振動，產生異常振動。

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：一種是定子和轉子偏心引起的靜態不均勻，一種是軸彎曲或轉子和軸偏心引起的動態不均勻。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子軸線由于氣隙的靜態不均勻性而不重合時，定子與轉子之間的氣隙會產生偏心，這種偏心往往固定在某一位置，不隨轉子的轉動而改變位置。

靜態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)氣隙的動態偏心電磁振動

電機氣隙的動態偏心是由轉軸的偏斜、轉子的非圓鐵心或轉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，對轉子來說是固定的。因此，偏心位置與轉子的旋轉同步移動，氣隙動態偏心引起的電磁振動的特點是可能發生轉子旋轉頻率與旋轉磁場同步轉速頻率的電磁振動。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，其脈動節拍加快。電機經常產生與脈沖節拍一致的電磁噪聲。

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生不平衡電磁力，繞線式異步電動機因轉子電路電氣不平衡會產生不平衡電磁力。這種不平衡電磁力F在轉子旋轉時會隨轉子一起旋轉，其性質與轉子動偏心相同。

(1)振動的機理；

(2)電磁振動波形。

轉子導體異常引起的電磁振動轉子繞組異常引起的電磁振動與電磁力和振動波形中轉子動偏心引起的電磁振動相似，現象相似，難以區分。雖然拍頻是2sf0，但是電磁振動的高頻部分是不一樣的。轉子動偏心高頻為2f0/P，轉子繞組異常高頻為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。