Âm thanh được tạo ra từ dao động (rung động) – nếu không có dao động thì sẽ không có âm thanh. Vì vậy, khi nói đến tiếng ồn động cơ, trước hết cần hiểu nguyên nhân và các dạng rung động mà động cơ sinh ra.
Nguyên nhân chính gây ra rung động và tiếng ồn bất thường ở động cơ
Hiện tượng rung động hoặc tiếng ồn bất thường của động cơ không đồng bộ (asynchronous motor) thường xuất phát từ hai nhóm nguyên nhân chính:
- Cơ khí (Mechanical causes)
- Điện từ (Electromagnetic causes)
Nguyên nhân cơ khí
Cánh quạt bị hư hỏng hoặc ốc siết cánh quạt bị lỏng, khiến cánh va chạm với nắp bảo vệ quạt (fan cover) → phát ra tiếng “va đập” mạnh hoặc nhẹ tùy mức độ.
Bạc đạn (ổ bi) bị mài mòn, hoặc trục rô-to bị lệch tâm nghiêm trọng, khiến stato và rô-to cọ xát nhau, gây rung mạnh và tiếng rít không đều.
Bu lông neo (anchor bolts) lỏng, hoặc móng máy (foundation) yếu do sử dụng lâu dài → khi chịu mô-men điện từ, động cơ rung mạnh.
Động cơ sử dụng lâu ngày có thể phát ra tiếng rít hoặc tiếng “grừ grừ” tại ổ bi do:
- Thiếu dầu bôi trơn,
- Mạt mài mòn trong ổ bi,
- Hoặc bi thép bị nứt, biến dạng.
Nguyên nhân điện từ
Động cơ đang hoạt động bình thường đột nhiên phát tiếng bất thường, giảm tốc độ rõ rệt, phát ra tiếng gầm trầm — thường do:
- Mất cân bằng dòng điện ba pha,
- Tải vượt định mức,
- Hoặc mất pha (chạy một pha).
Nếu stato hoặc rô-to bị ngắn mạch (short circuit), hoặc lồng sóc rô-to (squirrel cage) bị gãy thanh dẫn, động cơ sẽ phát ra tiếng ù dao động cao – thấp và rung toàn thân máy.
Các đặc điểm cơ bản của tiếng ồn động cơ
Tiếng ồn điện từ (Electromagnetic Noise)
- Tiếng ồn bội số tần số (Frequency-multiplied noise): xuất hiện tại bội số của tần số nguồn (50/60 Hz).
- Tiếng ồn hài răng (Tooth Harmonic Noise): do lệch tâm giữa stato và rô-to, thiết kế rãnh không tương thích, hoặc mất cân bằng rô-to.
- Tiếng ồn trượt (Slip Noise): do mối lắp giữa cánh quạt và trục không chặt.
Tiếng ồn đường gió (Air Duct Noise)
- Tiếng huýt gió (Whistle Noise): do dòng khí bị xung động tuần hoàn khi quạt quay, và va chạm luồng khí với bề mặt cứng, tạo nên hiệu ứng huýt gió.
- Tiếng xoáy khí (Eddy Noise): do dòng xoáy (vortex) sinh ra quanh cánh quạt khi quay, có phổ tần số rộng, thường nghe như tiếng gió rít liên tục.
Tiếng ồn cơ khí (Mechanical Noise)
- Tiếng ổ bi (Bearing Noise),
- Tiếng ma sát (Friction Sound) giữa các chi tiết cơ khí,
- Tiếng quét stato (Rubbing Noise) do rô-to chạm stato hoặc sai lệch lắp ráp.
Các biện pháp giảm tiếng ồn điện từ của động cơ không đồng bộ
- Tăng mô-men quán tính phần đế máy để tránh vùng cộng hưởng (resonance zone).
- Đối với máy cực lồi đồng bộ (salient-pole machine), tính toán lại bề rộng cực từ (pole shoe width) để tối ưu phân bố từ trường, giảm thành phần sóng hài bậc cao, giúp dạng sóng từ cảm gần hình sin → giảm tiếng ồn điện từ.
- Tối ưu số vòng dây cuộn stato, giảm sóng đảo (reversal wave) trong cuộn dây → giảm nhiễu điện từ.
- Nếu thành phần hài răng cao, có thể sử dụng nêm khe từ (magnetic slot wedge) để giảm từ rò và nhiễu.
Hoàn toàn không thể triệt tiêu hoàn toàn tiếng ồn điện từ – đây là hiện tượng vật lý tự nhiên trong mọi loại động cơ điện.
Tuy nhiên, thông qua thiết kế hợp lý, chế tạo chính xác, và bảo trì đúng kỹ thuật, ta có thể giảm thiểu đáng kể độ rung và tiếng ồn, đảm bảo hiệu suất vận hành cao và tuổi thọ lâu dài cho động cơ.
