定子产生磁场（定子产生磁场还是电流）

1、定子异常引起的电磁振动

由于定子的三相绕组产生旋转磁场，因此在定子和转子之间的气隙中以同步转速n0旋转。若电网频率为f0，则同步转速n0=60f0/P。

机座上的受力部件随着磁场的旋转而不断改变位置。从图1c-e可以看出，旋转磁场旋转一圈，磁拉力和电磁振动变化两次（2极电机）。

a) 2极电机定子、转子及磁通；

b) 定子所受到的电磁力和旋转力波；

c) 旋转磁场波形； d) 磁力变化波形； e) 电磁振动波形

图1 电磁振动产生机理

定子电磁振动特征频率

由于电磁振动在空间位置上与旋转磁场同步，因此定子电磁振动频率应为旋转磁场频率（f0/P）与电磁力极数（2P）的乘积2f0，即电源频率的两倍。

可以看出，电机正常运行时，底座受到频率为电网频率两倍的旋转力波的影响，可能会引起振动。振动的大小与旋转力波的大小和底座的刚度直接相关。

定子电磁振动异常的主要原因

定子的三相磁场是不对称的。例如，电网三相电压不平衡、因接触不良而单相运行、定子绕组三相不对称等都会导致定子磁场不对称而产生异常振动。

定子铁芯和定子线圈的松动会增加定子的电磁振动和电磁噪声。此时，在振动谱图中，电磁振动除了2f0的基本分量外，还可以有4f0、6f0、8f0的谐波。元素。

电机底座的底座螺钉松动相当于底座刚度降低，导致电机在接近2f0的频率范围内产生共振，从而增大定子的振动，导致异常振动。

a) 定子振动异常的原因； b) 定子振动谱；

c) 2极电机底座励磁振动型式； d) 4极电机底座励磁振动型式

图2 定子电磁振动的原因、频谱和振型

定子电磁振动特点：

振动频率为工频的2倍；

切断电源，电磁振动立即消失；

可测量定子机座和轴承上的振动；

振动幅度与机架刚度和电机负载有关。

2、气隙不均匀引起的电磁振动

气隙不均匀（或气隙偏心）有两种情况。一是定、转子不同心引起的静态不均匀；另一种是由于轴弯曲或转子与轴不同心引起的动态不均匀。它们都会引起电磁振动，但振动的特性并不完全相同。

1、气隙静态不均匀引起的电磁振动

当电机定子中心与转子轴线不重合时，定子与转子之间的气隙就会偏心。这种气隙偏心常常固定在某个位置，并且不会随着转子旋转而改变位置。 （或定子椭圆）由图3a可以看出，由于通过气隙极小点A的旋转磁场的频率为f0/P，此时不平衡磁拉力将变化2P倍，因为不平衡磁拉力和电磁振动频率为

a) 静态偏心率； b) 动态偏心率； c) 动态偏心电磁力的跳动振动

图3 静、动偏心电磁振动

静态气隙偏心电磁振动特点：

电磁振动的频率为工频f0的两倍，即f=2f0；

振动随着偏心率值的增大而增大，与电机负载的关系也相同；

气隙偏心引起的电磁振动与定子异常引起的电磁振动很难区分。

2、气隙动态偏心电磁振动

电机气隙的动态偏心是由于转轴偏斜、转子铁芯不圆、或转子与轴不同心等原因造成的。偏心位置不固定在定子上，而是固定在转子上。因此，偏心位置随着转子的旋转而变化。同步运动如图3b所示。

旋转磁场同步转速为f0/P，转子转速为(1-s)f0/P，旋转磁场超过转子转速[f0/P-(1-s)f0/P] 2P=2sf0。产生的电磁力时域波形以频率2f0/P振动并以频率2sf0脉动。两者的叠加波形（调幅）如图3c所示。

气隙动态偏心电磁振动特点：

可能发生转子旋转频率和旋转磁场同步转速频率下的电磁振动；

电磁振动以1/(2sf0)的周期脉动。因此，当电机负载增大、s增大时，其脉动节律加快；

电动机通常会产生与脉动一致的电磁噪声。

3、转子导体异常引起的电磁振动

笼型异步电动机由于转子电路的电气不平衡，会因笼条断裂而产生不平衡电磁力，而绕线式异步电动机则因转子电路的电气不平衡而产生不平衡电磁力。当转子旋转时，该不平衡电磁力F随转子一起旋转。其特性与转子相似。动态偏心的情况也是如此，其发生机理如图4所示。

a) 振动机理； b) 电磁振动波形

图4 转子绕组不平衡引起的电磁振动

转子绕组异常引起的电磁振动特点：

转子绕组异常引起的电磁振动与转子动偏心引起的电磁振动的电磁力和振动波形相似。拍频均为2sf0，但高频部分不同。转子动偏心为2sf0/P，转子绕组异常为2(1-s)f0/P。

振动随着负载的增加而增大，当负载超过50%时振动更为显着。

在电流波形或振动波形频谱图中，基频两侧出现2sf0的边频。根据边频与基频幅值的关系，可以判断故障的程度。

图5 正常电流频谱图

图6 一根杆断时电流频谱图（满载）

审稿人：彭静