交流接触器振动噪声的分析
和噪声标准的验证
上淳电器科学研究所沈玉琢韩竞生
[摘要】利用测量得到的噪声频谱图， 对交流接触器的噪声起因进行了分
析。通过大量的试验验证，说明新的接触器标准所规定的噪声限值是合理可行的。
主慝词交流接麓器噪，-| 噪声试验
一
、振动噪声的频谱及分析
1． 交流接触器的噪声频谱
物体振动会产生声辐射。交流接触器在
交变磁场作用下产生振动， 同样会产生声
波。为了分析交流接触器的振动噪声成分和
产生因素，我们用BK2230精密声级计配
BK2306电平记录仪，测l量了CJlO一40、60、
15o，CJ20-40、63、160等型号交流接触
器噪声的A计权频谱， 频谱图参见附图。
由图可见： 交流接触器噪声的频谱特性多为
宽频带的， 即低、中、高频均较丰富， 但在
某些频率上又有较突出的峰值。
2．频谱图分析噪声的原理
用所测频谱图分析交流接触器的振动噪
声主要是基于如下基本原理：
(1)接触器噪声的随机稳定性。接触器
噪声是随机复合噪声，但从客观来看， 它又
是稳定的。所以在接触器工作一段时间后的
噪声取样所得到的频谱基本能代表该台接触
器的噪声谱。
(2)声音是振动的结果。振动都有一定
的频率属性，一个物件要么按它的固有频率
振动， 要么按激振力的频率振动。
· 、 。， 熔断器动作数目分别为5，5，5，5，
6。求t=1000h，分断故障电流( 。～ )的
可靠度及'，=0．10下的双边、单边概率区
间。
概率集争={争l， 2， 3， ．， )， 电流集
I=(11，I2，I3， ‘，I5)，权重集t‘，={t‘，l，t‘，2，
3，|‘，‘，t‘，5)， 如果取t‘，i=0．2， =1，2，⋯ ，5
(实际上，由于 。， z，⋯， 的重要性不同，
可取不同的权重)，由上述贝叶斯方法可求
得 l=P2=P3=P‘=s+ll(n+2)=6／7=
0．857，P =s+ll(n-F 2)= 7／8=0．875。
分断可靠度的点估计
■
= ，= t‘，l l
‘- ■
= 0．861
概率区间可以取RL=min{RL1)，R。=
max(R-i>，RLl，R．。是对应于不同电流的
概率

3． 振动噪声的起因分析
通过分析，初步了解到交流接触器的振
动噪声主要来自三个方面。
()电磁性噪声
交流接触器的硅钢片铁心，由于电流和
磁场的相互作用及磁致伸维引起铁心及空气
振动而产生噪声 磁致伸缩现象在于：在周
期变化的磁场作用下，硅钢片改变了自己的
尺寸，引起空气振动而产生噪声。此类噪声
源大致来自两个方面；一是铁心片与片之间
的碰撞振动，二是衔铁与磁轭的接触面之间
的碰撞振动。铁心片与片之间的振动随交变
磁场力的增大而加剧， 而衔铁与磁轭的接触
面之间的振动则随交变电磁力的增大而减
弱。对于小容量交流接触器(4 以下)， 由
衔铁与磁轭的接触面之间的振动而产生的噪
声较为显著，对于中、大容量的交流接触器
以上)， 则表现为铁心片与片之间的振
动而产生的噪声占主要成分。，因此，这类噪
声主要与铁心极面的平整程度以及叠片铆压
松紧程度有关。在频谱图上，此类噪声的频
率与磁场的变化频率相对应，一般为市电频
率的整数倍，在l 、 等处尤为强
烈。从附图可以看到l各种型号韵交流接触
器在 、 OO}王z等处噪声的幅值较大，
就是此类噪声的反映。 ．
(2)机械性噪声
交流接触器的外部构件如外壳， 灭弧
罩，紧固螺钉等在衔铁周斯性振动的作用下
被激励， 以其各自的固有频率振动而发出噪
声。当然， 因各种构件所用的材料不同，固
有频率有差异，一般金属材料的固有频率较
高， 而塑料、胶木等材料的固有频率较低。
此类噪声频率一般分布在 oHz较
宽的频带内。
(3)高频噪声
由于铁心的工作点选在磁化曲线的拐点
上，使得磁通中出弼高次谐波分量，这是造
成铁心高频振动，发出高频噪声的愿因。
在磁路分析计算中，假定铁心的磁导率
为无穷大，则铁心中的磁压降为零，磁压降
全部降落在气隙中。交流接触器在衔铁闭合
后，气隙6很小。此时，气隙磁感应强度分
别与磁势、磁导率成正比，而与气隙长度成
反比。 ．
当铁心的磁导率为有限，铁心存在饱和
时，磁路的磁压降是铁心中磁压降和气隙中
的磁压降之和。
． 当磁路不饱和时，若磁势在气隙内按正
弦变化，：则气隙磁感应强度也按正弦变化。
当铁心工作在磁化曲线的膝点，磁路由不饱
和变为饱和时，由子非线性关系，使得当磁
势在气隙内按正弦变化时．气隙磁感应强度
按平顶波形式而变化。
对气隙磁感应强度的平顶波按傅里叶级
数进行分析可知，气隙磁感应强度除基波分
量外， 还包含有各偶次谐波。其中以2次，
次谐波幅值最大。
交流接触器在衔铁闭合时，其电磁吸力
的大小为； ， ．
：=’ n
×

波电盘吸 波动频率f：一4· ·f o， 其中
，。为市电频率50Hz，j}为整数，j}=l，2，⋯ 。
从附图可见，交流接触器在20 ooHz、4000
Hz、6000Hz附近有较大钧噪声，I!}1 j}=l，
2，3时焉高频噪声。
当然，不同型号、不同规格 交流接触
器由于其工作状态 差异， 测得的噪声频谱
差别譬大。即使对于同一台交流接触器，每
次闭合后所测得： l噪声频谱也不会完全一
样。
二、噪声限值标准及测试方法
1．老标准存在的问囊
交流接触器运行时噪声的大小，是判断
其质量优劣的指标之一。在以往的交流接触
器标准中， 对接触器的噪声只有定性规定。
如过去JB2455-78((空气电磁式交流接触器》
标准中笼统地规定接触器“在控制电源电压
为额定值的85---110％时， 其电磁铁的噪
声不得超过交流叠片磁铁所特有的噪声’’。
因没有定量规定噪声限值，这样在实际生产
和出厂试验对， 就常为噪声问题发生争议，
但又无法进行正确的裁判，直接影响到生产
效率和产品质量。国外的很多厂家对其产品
的噪声限值都有明确的要求。例如西德BBC
公司根据DIN5045进行噪声试验时， 规定
接触器的噪声限值为45dB(A)，在生产线
上检测则规定40dB(A)为合格。
2． 新标准的试验验证
为了摸清国产交流接触器的噪声水平和
用户所能接受的实际接触器噪声水平，从而
确定交流接触器噪声的标准限值，我们先后
走访了几家接触器制造厂，并对这些厂提供
的试品， 进行了大量试验验证工作。试品包
括老产品CJ10系列和CJ12系列交流接触
器以及新产品CJ20系列交流接触器。
消声室的背景噪声为11dB(A)。测量
的对象是连续性噪声， 即测定试品在正常闭
合状态下的噪声值，测量仪器用精密声级计
BK2209)!=乏BK2230，测量仪器距试品0．4m。
控制线圈电压分别为85％、lOO％ 及110％
U．(U，为控制线圈的额定电压， 交流50Hz、
38ov或220V)，试品按正常工作位置安放。
为确定接，浊器噪声的方位{差，我们对2台
CJ20-250型交流接触器进行丫实际测量。
在被试接触器的上、下、左、右、前、后六
个方向， 测得A计权声功率值I-dB(A)'l，
如表1所示。
裹1 单位。dB(A)
1。 34．5 34．6 l 2．8 32．4 38．5 39．0
2。 33．0 33．2【31．5 31．3 36．5 I 36·7
从表1所测数据可以看到：接触器前后
方向(即衔铁运动方向)为噪声最强方向。
按上面所述，对不同规格的交流接触器
进行噪声测量。现将部分测量结果列于表
2。
由对交流接触器的噪声测量结果可以说
明：在我国低压电器厂现有的生产工艺条件
下，只要能注意零部件加工及产品装配的质
量，且出厂检验合格，则国产交流接触器的
噪声水平可以控制在45dB(A)以下(测量点
类试品约为0．4m)’就不同电流等级的交
流接触器而言， 随着电流等级的提高， 噪声
也随之增大。
在交流接触器噪声澳l试过程中，有两点
不可忽视：(1)交流接触器的噪声测量值重
复性不高，两次测得的噪声有时相差很大。
因此， 交流接触器的噪声测量只取某一次闭
合时的噪声值显然不够合理。为了更准确地
反映接触器的噪声水平，参考国外同行业旁
距产品(如电磁铁)的噪声考核方法，接触器
流声应取五次i奥I量的平均值’(2)电压的波
噪对交流接触器的噪声也有影响。但考虑到
交流接触器—般在额定电压附近运行，故交
动接触器的噪声测试还是在额定电压下进
行。鉴于几方面情况，从使用和制造双方考

虑，交流接触器噪声的实施按照】B2544—85
《低压接触器》标准的规定值45dB(A)(测
量距离为o．4m)是合理可行的。
3．测试方法 --
为交流接触器制定噪声标准，应包括制
定相应的噪声限值标准及测试方法标准。以
上对制定交流接触器的噪声限值标准进行了
大量实验验证， 至于测试方法， 以前是在消
音室中进行测试的。‘但对于大批量交流接触
器的在线检测和出厂试验，如果逐台测其噪
声值将耗费大量时间，延缓生产速度。而且
车间及流水线等测试环境的背景噪声一般都
比较大，我国劳动人事部关予工业企业噪声
卫生标准试行草案规定生产车间噪声上限值
为85dB(A)。这样，只得遂台在消声室中
进行测试，这是非常不方便的。为此， ’我们
和上海轴承技术研究所联合研制了CJN～1
型交流接触器振动噪声测试装置。该测试装
置通过测量接触器表面的振动加速度信号来
确定其振动噪声的分贝值。该装置工作原
理；振动加速度信号通过加速度传感器被转
化为电荷信号，经电荷放大器、积分器成为
反映振动速度的参数，再加入A计权网络，
即可}转换为被测接触器振动噪声的A计权
声功率级。。
由于该测试装置不受测试环境、声场条
件的限制， 特别适用于交流接触器的在线检
测。

GB 88 71 - 20 01

8.3.8 噪声试验
噪声 试 验 应在消音试验室内进行，节电器在配用的交流接触器闭合后，当施加在节电器上的电压在
其额定电压的85 o--110％之间变动时，安置在距接触器铁心吸合面端部400 mm处的声级计测得的
噪声应不超过20 dBA,
8.3.9 节电率测量

:)
收下了

学习了,谢谢

这个试验要有噪声实验室，苏州电科所可以测！

生产接触器工厂一般对噪声测试主要是用手触摸产品，通电测试，没有麻痒感觉即视为合格，还有就是通电特性测试过程中在50CM范围内听不到产品电磁噪声即视为合格