空調器電動機低頻噪聲分析介紹
空調器噪聲主要由室外側噪聲和室內側噪聲構成。
室外側噪聲主要指壓縮機、風機電動機運行過程中與殼體結構和管路共振產生的噪聲。室內側噪聲主要指風機電動機和高速流動的制冷劑與殼體結構和管路共振產生的噪聲。
噪聲按頻率分為低頻噪聲、中高頻噪聲。
目前對于空調器800 Hz以上的中高頻噪聲研究較多,其降噪措施主要為消聲和吸聲,而對800 Hz以下的低頻噪聲的機理和降噪手段研究較少。
研究表明,消費者對低頻噪聲的敏感度要高于中高頻噪聲,即低頻噪聲引起的煩惱度要大于高頻噪聲。
測試樣機:功率2600W的定頻空調器。試驗室:混響噪聲室。
測點布置如下圖所示:在混響噪聲室內布置5個噪聲測點,測點1~4布置在試驗室4個角落,測點高度為各角落異音聽感最大處,測點5自由調整,布置在整個試驗室異音聽感最大處。
01
噪聲源識別方法
空調器噪聲組成比較復雜,包括壓縮機噪聲、管路噪聲、液流噪聲、電動機噪聲等,進行噪聲處理前需要對噪聲源進行鑒別,并對主噪聲源開展降噪分析。
噪聲鑒別方法主要有分步運轉法、選擇隔離法、聲強測量法、頻譜分析法、倒頻譜分析法、相關分析法等。每種方法各有優缺點和局限性,在實際應用中,應根據具體情況選擇最適宜的鑒別方法。本案例中采用了分步運轉法、選擇隔離法和頻譜分析法。
噪聲鑒別方法主要有分步運轉法、選擇隔離法、聲強測量法、頻譜分析法、倒頻譜分析法、相關分析法等。每種方法各有優缺點和局限性,在實際應用中,應根據具體情況選擇最適宜的鑒別方法。本案例中采用了分步運轉法、選擇隔離法和頻譜分析法。
選擇隔離識別噪聲:對同一型號電動機,分別單獨運行檢測噪聲,確認是否為電動機的共性問題。測試噪聲值及其最大頻率如下圖所示。測試結果表明,114 Hz和360 Hz低頻噪聲為電動機共性噪聲。
02
噪聲源分析
通過噪聲頻譜分析,確認114 Hz和360 Hz的低頻噪聲為電動機共性噪聲,采用噪聲矩陣分析法分析各噪聲頻率段的主要噪聲源,然后對主要噪聲源進行分析。
通過分析發現,主要噪聲源為電動機的電磁噪聲和機械振動噪聲,低頻噪聲主要分布在100、114、125、360 Hz和500~2 000 Hz頻率段,為電動機裝配精度或旋轉不平衡引起的振動噪聲、軸承噪聲等及與空調殼體、墻體產生的共振噪聲。
噪聲產生機制
03
電動機噪聲源
電動機噪聲主要有電磁噪聲、機械噪聲和氣流噪聲。
電磁噪聲來源于電磁振動,電磁振動由電動機氣隙磁場作用于電動機鐵芯產生的電磁力激發,而電動機氣隙磁場又決定于轉子繞組磁動勢和氣隙磁導。氣隙磁場產生的電磁力是一種旋轉力波,分為徑向和切向2個分量。徑向分量使定子和轉子發生徑向變形和周期性振動,是電磁噪聲的主要來源;切向分量是與電磁旋轉相對應的作用力矩,它使轉子根部彎曲,并產生局部振動變形,是電磁噪聲的次要來源。電磁噪聲是一種單一頻率噪聲,在某轉速下固定不變,頻譜不連續,包含一個或多個單峰。當電磁頻率與固有頻率接近時,會產生諧振,鐵芯振動及輻射噪聲將大幅增大。
機械噪聲是電動機運轉過程中摩擦、撞擊、不平衡及結構共振引起的噪聲,電動機振動主要分徑向振動和軸向振動,徑向振動主要由轉子的不平衡旋轉力引起,而軸向振動與軸承摩擦有關。
氣流噪聲是通風系統中氣流壓力局部迅速變化和隨時間急劇脈動時與障礙物發生摩擦產生的單頻噪聲,如薄壁零件諧振造成的“笛聲”。
03
噪聲的傳播路徑
電動機噪聲源于振動,電動機振動在固體中的傳播路徑為:轉子不平衡、軸承不平衡等不平衡力產生的振動傳遞到電動機殼體,通過電動機支架傳遞到室外機底盤、冷凝器,然后傳遞到箱體和安裝支架,進而傳遞到室內。
從傳播路徑來看,通過阻尼削弱傳播過程中的振動是有效控制電動機振動噪聲的方式。
文章來源:宏潤聲學
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