Measurement of Sound Spectra of Cabinet-built Frequency Converters

Abstract

This thesis aims to find a method to determine the noise levels for cabinet-built frequency converters that is in accordance with a widely-accepted standard. Two favorable standards are found to determine the sound power level in frequency bands and the total sound power level in engineering grade of accuracy for a frequency converter: ISO 3744 and ISO 9614-2. The former standard relies on the measurement of sound pressure level in discrete positions, and the latter uses sound intensity measurements by scanning the surface of the noise source. The methods in these standards are compared, and it is found that ISO 9614-2 is a more suitable option due to its relaxed requirements on the measurement environment.

Although frequency converters rarely output noise in harmful levels, a few noise control methods for frequency converters are discussed in theory. Some of these methods may prove valuable, but more extensive study is required before implementing them as a part of a cabinet-built frequency converter. As a result, the weight of the thesis is on the actual measurements to gain reliable noise data that can be further worked on. However, one test case is included where sound absorbing materials are used as a noise control method.

Several test cases are defined to produce a set of measurement data on an air-cooled and a liquid-cooled frequency converter. After conducting the measurements and examining the data, it is found that the method defined in ISO 9614-2 is easily repeatable, and that the method also generates reliable data even if it is conducted by a relatively low-experienced person. Finally, further steps are suggested to improve the measurement process.

Tämä diplomityö käsittelee kaapitettujen taajuusmuuttajien äänimittausta, ottaen samalla huomioon teollisuudenalan hyväksymät standardit. Työssä vertaillaan kahta standardia, joissa kuvaillaan menetelmiä äänitehotason määrittelyyn taajuuskaistoittain riittävällä tarkkuudella. Nämä standardit ovat ISO 3744 ja ISO 9614-2.

ISO 3744 määrittelee useamman menetelmän, joilla voidaan määrittää äänitehotasot mittaamalla äänenpaine diskreeteissä mittauspisteissä. ISO 9614-2 kuvailemassa menetelmässä äänitehotasot määritellään ääni-intensiteetin avulla. Ääni-intensiteetti approksimoidaan skannaamalla äänilähteen pintaa ääni-intensiteettisondilla. Vertailemalla näiden standardien kriteereitä mm. mittausympäristön ja mittalaitteiden suhteen, päädytään tässä työssä suosimaan standardia ISO 9614-2.

Lisäksi työssä esitellään muutamia meluntorjuntamenetelmiä, vaikka taajuusmuuttajien tuottamat äänenpainetasot normaalioloissa harvoin ylittävät vaarallisen tason. Tästä syystä tämäkin työ painottaa enemmän luotettavan mittausdatan keräämistä kuin meluntorjuntaa. Tämä työ ei vielä itsessään riitä perusteena toteuttaa tiettyä meluntorjuntamenetelmää taajuusmuuttajiin, vaan kyseiset menetelmät vaativat lisätutkimusta. Tässä työssä kuitenkin tutkitaan myös käytännössä yhden absorbtiomateriaalin vaikutusta äänilähteen tuottamaan spektriin.

Työtä varten tehtiin useita äänimittauksia ilma- ja nestejäähdytteisille taajuusmuuttajille eri operointipisteissä. Testien tulosten perusteella voidaan huomata, että mittaustapa tuottaa koherenttia ja luotettavaa dataa, vaikka mittausten tekijöillä ei olisikaan kokemusta kyseisestä standardista. Työn lopputuloksena voidaan määritellä toimenpiteet, joilla kaapitettujen taajuusmuuttajien äänimittaukset voidaan tulevaisuudessa toteuttaa nopeammin ja pienemmällä vaivalla.