Ústav elektroenergetiky

Diagnostika v elektroenergetice (MDEL)

Spolupracoval(i): Jan Kalwar, Jiří Dobiáš, Adam Baudyš

Podpis:

Název úlohy:

Měření hlukových emisí elektrických strojů

Ročník: 2.

Skupina: M-EEN Čt 11:00

Měřeno dne: 8.11.2012

Vyhotoveno dne: 21.11.2012

Odevzdáno dne: 22.11.2012

Hodnocení:

Teoretický rozbor [1]: Zvuk doprovází člověka při každé činnosti. Jeho vnímání patří mezi jeden z lidských smyslů, avšak ne vždy je jeho vnímání žádoucí. Zejména u vyšších intenzit zvuku hovoříme již o hluku. Hluk je nejčastěji způsobován hnacími ústrojími, doprovází průmyslovou činnost, je spojován s městským ruchem, atd. Zejména v průmyslu je důležité proniknout do podstaty problematiky vzniku a šíření hluku, a zavést činností a opatření k jeho potlačení či zmírnění, neboť před nadměrným hlukem je důležité se chránit – dlouhodobá expozice nadměrnému hluku vede k trvalému poškození sluchu. Příkladem zdrojů hluku mohou být strojní zařízení a ruční nářadí s pneumatickým, hydraulickým nebo elektrickým pohonem, nebo stroje či dopravní prostředky vybavené vlastním spalovacím motorem. Je nutno rozlišovat hluk způsobovaný provozem pohonné jednotky a hluk z vlastní technologie. Z fyzikálního hlediska představuje zvuk mechanické vlnění pružného prostředí ve frekvenčním rozsahu zdravého lidského sluchu 20Hz až 20kHz. Zvuk se šíří všemi směry od zdroje prostřednictvím vln přenášejících akustickou energii. Rozdělení zvuku podle frekvence vlnění:

- infrazvuk – do 20Hz - nízkofrekvenční – 20Hz až 40Hz - vysokofrekvenční – 8kHz až 16kHz - ultrazvuk – nad 20kHz

Dělení zvuku podle časového průběhu:

- ustálený - proměnný - přerušovaný - impulsní

Při posuzování zvuku šířícího se vzduchem subjektivně rozeznáváme hlasitost, výšku a barvu.

Hluk – příčiny vzniku a diagnostika Při provozu elektrických točivých strojů je v jejich okolí vždy přítomný hluk způsobený různými částmi a daného systémy stroje. U točivých elektrických strojů jsou dominantní zejména následující tři skupiny hluku:

- hluk elektromagnetického původu – chvění kostry a jiných částí stroje způsobené elektromagnetickými silami nebo magnetostrikce magnetického obvodu (vzniká při změnách délky plechů transformátoru, jako následek přemagnetování střídavého pole)

- hluk mechanického původu – způsobený ložisky, nevyvážením rotujících částí - hluk ventilačního původu – způsobován především chodem ventilátoru stroje a jeho

nejbližším okolím Diagnostika hluku elektrických strojů má za úkol detekovat změny mechanického stavu magnetického jádra stroje, popřípadě jeho částí. Měření je možné použít například i pro stanovení změn mechanického stavu valivých ložisek točivých strojů. Tyto změny se projevují změnami velikostí hladiny akustického tlaku hluku vyzařovaného strojem a jsou doprovázeny také změnami ve frekvenčních spektrech hluku stroje. Diagnostika hluku stroje nesleduje absolutní hodnoty akustického tlaku, ale jsou sledovány změny a trendy měřených veličin v závislosti na délce provozu stroje. Sledují se tedy poměry jednotlivých měření, míra nárůstu hladiny hluku apod. Měření bývají realizována za provozu stroje při jmenovitém zatížení a jmenovitých otáčkách stroje. Podle směrnic nesmí hluk v místě hlavy pracovníka překročit hodnoty hladin akustického tlaku nebo hodnoty hluku odpovídající přípustnému číslu třídy hluku NP. Toto přípustné číslo se odvozuje od základního čísla třídy hluku (základní přípustné hodnoty) NZ = 75dB (platí pro pracovní činnosti). K tomuto číslu se aritmeticky přičítávají korekce, které přihlížejí k druhu vykonávané činnosti člověka, k povaze hluku a době působení. Tabulka 3-1.

Přehled úrovní akustického tlaku vydávaných různými zdroji. Tabulka 3-2:

Obecná pravidla při měření hluku

- Pro zajištění objektivity měření se měření hluku musí provádět za určitých podmínek. - Hluk například nelze měřit za nepříznivého počasí (silný vítr, déšť, sněžení), hluk

způsobený dopravními prostředky je nutné měřit v den s obvyklou mírou dopravy (nikoli o víkendu).

- hluk se obvykle měří buď celých 24 hodin, nebo se měří jen v některé časové úseky a zbylé jsou dopočítávány. Venkovní hluk se měří ve vzdálenosti dvou metrů od fasády domu.

- pro orientační měření je možné použít ruční hlukoměr. Výsledky orientačního měření však nelze použít jako důkazní materiál pro úřady a soudy.

- v interiéru budov se měřící místo volí přednostně 1,2 až 1,5 m nad podlahou, přičemž mikrofon se směruje ke zdroji (se zvukoměrem nastaveným na čelní úhel dopadu), nebo svisle vzhůru (se zvukoměrem nastaveným na náhodný úhel dopadu)

- hladina měřeného signálu musí být minimálně o 3dB vyšší než hladina hluku pozadí, tzn., že hluk pozadí nesmí zcela maskovat měřený zvuk či hluk.

Zadání:

1. Změřte úrovně vydávaného hluku při různých otáčkách vrtačky Postup měření

1. Změřte úroveň hluku při vypnutém zařízení - hluk pozadí 2. Zvyšujte otáčky vrtačky a měřte hluk

Naměřené hodnoty Tabulka 1 Meření pro stupěň 1

ω A C

[min-1] L [dB] L [dB]

862 85,9 84,2

943 86,2 84,6

983 88 85,9

989 87 85,6

992 86,3 85,1

1187 90,6 89,5

1192 90,1 89,4

1193 90,8 89,7

1196 92,8 91,3

1196 90,5 89

1200 91,6 91

Tabulka 2 Měření stupeň 2

ω A C

[min-1] L [dB] L [dB]

2189 83,7 82,4

2433 88,3 84,6

2612 85,7 84,9

2636 861 84,6

2676 85,9 89,4

3231 91,2 89,9

3235 90,3 89,6

3230 90,4 89,4

3249 90,6 89,4

3261 90,5 89,6

3266 90,8 89,9

3266 91,1 90

Grafy

Graf č. 1 – Stupeň 1

Graf č. 2 – Stupeň 2

Závěr

Cílem úlohy bylo změřit úrovně vydávaného hluku vrtačkou (firmy Narex) při různých provozních stavech, tety při různých otáčkách. Zároveň se měřili otáčky pro dva stupně rychlosti otáčkoměrem od firmy Voltcraft.

Hluk se měřil za použití váhových filtrů A a C. Výsledky měření jsou uvedeny v Tabulce 1 a 2, také v grafech č. 1 a 2. Obecně můžeme říci, že při použití váhového filtru A jsou naměřené hladiny hluku vyšší, než při váhovém filtru C. Nejvyšší úrovně hluku jsme naměřili L(A) = 92,8 dB pro 1196 ot/min, L(C) = 91,3 dB pro 1196 ot/min a nejmenší úrovně hluku L(A) = 83,7 dB pro 2189 ot/min, L(C) = 82,4 dB pro 2189 ot/min Pomocí otočného kolečka na vrtačce se ladily otáčky vrtačky.

Z naměřených dat můžeme říci, že s rostoucími otáčkami se zvyšovala hladina hluku. Je také vhodné vzít v úvahu, že na některých otáčkách mohla vrtačka se svou konstrukcí mírně rezonovat nebo s některým přístrojem v laboratoři. Tím se zvýšila hladina zvuku. Také je nutné podotknout, že regulace otáček pomocí kolečka byla pravděpodobně správná, ale regulace otáček stisknutím potenciometru již nikoli. Pokud byl potenciometr na minimum (nejvyšší otáčky), tak se zadrhával a měnil skokově otáčky. Pravděpodobně byla jeho charakteristika logaritmická, což regulaci ještě zhoršilo. Měření otáček otáčkoměrem Voltcraft bylo zcela zřejmě zatíženo velkou chybou, neboť se data na displeji pohybovali ve velkém rozsahu i při zcela jasně konstantních otáčkách vrtačky a odečítání bylo tímto velmi ztíženo. Můžeme tedy naměřené otáčky považovat za orientační s větší pravděpodobností výskytu chybného údaje.

Podle Tabulky 3-2 můžeme tuto vrtačku zařadit do kategorie velmi hlasité. Použité přístroje Tabulka 3 použité přístroje

Typ přístroje Výrobce Typ výrobní číslo

Laserový

otáčkoměr Voltcraft DT-10L 10033838

Vrtačka Narex EVP 13 E-2H3 1691223

Hlukoměr Testo testo 816 30853845/901