Способ гашения вибраций и шума статора электрической машины переменного тока

 

1. СПОСОБ ГАШЕНИЯ ВИБРАЦИЙ И ШУМА-СТАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащей корпус, обмотку с лобовыми частями, скрепленными посредством бандажных колец , заключающийся в подборе жесткости элементов статора, отличающийся тем, что, с целью снижения вибраций и шума статора двойной частотысети без увеличения массы и габаритов, бандажные кольца выполняют из нескольких частей, которые устанавливают друг относительно друга с зазором и скрепляют регулировочными болтами, затем изменяют жесткость крепления лобовых частей посредством регулировочных болтов до достижения минимума вибраций и шума корпуса статора на двойной частоте сети. 2. Способ по П.1, отличающийся тем, что бандажные коль (Л ца устанавливают вблизи головок лос бовых частей обмотки статора. со со

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (И) (51) 4 Н 02 К 3 50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

С0

CO (Ф

ГОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21) 3460418/24-07 (22) 07.05.82 (46) 07.12.85.Бюл. 9 45 (71) Ленинградское злектромашиностроительное объединение "Электросила" им. С;М.Кирова (72) ЛЛ.Арончук и В.А.Терешонков (53) 621.313.04.(088.8). (56) Перчанок Б.Х. и др. Упругоподвешенный сердечник как гаситель колебаний корпуса статора турбогенератора. Сб. Электросила, 1981, Р 33, с.65-68. (54)(57) 1. СПОСОБ ГАШЕНИЯ ВИБРАЦИЙ

И ШУМА СТАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащей корпус, обмотку с лобовыми частями, скрепленными посредством бандажных колец, заключающийся в подборе жесткости элементов статора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения вибраций и шума статора двойной частотысети безувеличения массы и габаритов, бандажные кольца выполняют из нескольких частей, которые устанавливают друг относительно друга с зазором и скрепляют регулировочными болтами, затем изменяют жесткость крепления лобовых частей посредством регулировочных болтов до достижения минимума вибраций и шума корпуса статора на двойной частоте сети.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что бандажные кольца устанавливают вблизи головок лобовых частей обмотки статора.

1197009 3

Изобретение относится к электромашиностроению и касается средств снижения вибрации и шума электрических машик иеремеикото тока (ЭИ).

Одним из важнейших показателей качества ЭМ является уровень вибрации и шума статора. Вибрация и шум машины оказывают вредное воздействие на окружающую среду, установ" ленное рядом оборудование и обслуживающий персонал. Для ЭМ основную проблему составляет снижение вибрации сердечника и корпуса статора двойной частоты сети, обычно 100 Гц, Цель изобретения — снижение вибраций и шума статора двойной частоты сети без увеличения массы и габаритов.

На фиг. 1 изображена электрическая машина, разрез; на фиг. 2 = модель рпя расчета вибрации; на фиг.Зсоставное бандажное кольцо; на фиг.4 — экспериментальные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) колебаний корпуса синхронного компенсатора.

В электрической машине, например турбогенераторе, содержащей корпус 1 со щитами 2, внутри корпуса располагают сердечник 3 статора с обмоткой. Лобовые части 4 обмотки выступают за пределы сердечника, и их закрепляют от смещения составными бандажными кольцами 5. Внутри корпу" са 1 размещают ротор 6 на щитовых или стояковых (показаны пунктиром) подшипниках 7, Вибрации и шум сердечника и корпуса статора вызываются возмущающими магнитными силами, обусловленными магнитным полем в воздушном зазоре и действующими на сердечник ра f0 =f ñò соз " rpe f0> амплитуда силы.

Готор в данном случае не учитывается, поскольку его вибрации от этих сил весьма незначительны и практически не передаются через опоры ротора на корпус ЗМ. Силы, действующие на статор, создают колебания нулевого порядка r=O и изгибные колебания х > 2 статора где х — порядок колебаний (в пространстве).

Прч нагрузке машины по току появляются магнитные силы, обусловленные полями пазового и лобового рассеяния обмотки статора и действующие соответственно на сердечник и лобовые части обмотки. Величина этих сил пропорциональна Т, где I — ток в фазе

2 обмотки статора. По сравнению с силами f,îáóñëîâëåííûìè магнитным полем в воздушном зазоре машины, силы от полей рассеяния невелики.

Силы от поля пазового рассеяния действуют непосредственно на сердечник статора и учитываются в выра10 жении для сил f от магнитного поля в зазоре. Силы от поля лобового рассеяния 2и =fhT ° соя(М ), где Г„т— амплитуда силы; Ц вЂ” угол сдвига по фазе относительно силы f действуют

15 на лобовые части и через них на сердечник. У выполненных ЭМ величина этих сил тт I g cà 0,08. При изгибных ст колебаниях амплитуда магнитных сил

f u f рассматриваются каждая ст

20 как результат сложения радиальных и тангенциальных сил с учетом фазового сдвига между ними.

Динамическая модель ЭМ приведена на фиг.2. Все принятые здесь обозна25 чения являются приведенными к единице площади средних цилиндрических поверхностей сердечника и корпуса соответственно: m 1, m 2, ш0, m<, и с с с и с — массы и козффициени»г» с к ты жесткости лобовым частей, сердечника и корпуса; с — коэффициент жесткости упругой подвески сердечника, Распределенные массы лобовых частей, сердечника и корпуса представ35 ляют ся каждая в виде сов оку пно сти материальных точек, соединенных упругими связями. При этом предполагается, что пазовая часть обмотки

40 надежно закреплена в,назах сердечника, масса ее учитывается в массе сердечника как присоединенная.

Величина с представляет собой

I коэффициент статической жесткости

45 лобовых частей, состоящий из коэффициента жесткости ch06 и коэффициента жесткости их крепления с„ т.е. непосредственно стержней лобовых частей обмотки с„ =сто +c h„>.

Если с для выполненной:конструкho 6 ции является величиной постоянной, то жесткость крепления с „ можно изменять в довольно широких преде-. лах, изменяя тем самым и величину

55,ch . Изменение величины с „ осуществляют как за счет применения различных формообразующих материалов, распорок, стяжек, скрепляющих отдель119У009

50

55 ные стержни между собой и делающих лобовые части обмотки более монолитными, так и за счет изменения их обжатия и подкрепления с помощью бандажных колец, Во всех указанных случаях изменяется и с„.

Из изложенного следует, что лобовые части обмотки статора могут служить в качестве управляемых динамических гасителей (ДГ) колебаний сердечника и корпуса, причем парциональную частоту лобовых частей настраивают ца частоту возмущающей силы в определенном режиме работы машины (при 1=const и cos g =

const), называемом сдаточным режимом, посредством изменения жесткости крепления лобовых частей. В этом случае в нагрузочных режимах (при

I т О) лобовые части совмещают в себе признаки как активных, так и нассивных ДГ.

Как в активных, в ДГ на лобовые части действуют силы, в данном слу- . чае магнитные, величину которых изменяют посредством изменения нагг рузки по току Й = I . Частота этих сил равна частоте возмущающих магнитных сил, действующих на сердечник статора. Как у пассивных, в ДГ парциональную частоту лобовых частей настраивают на частоту возмущающей силы, в данном случае с целью повышения их эффективности как активных ДГ. Возможна также настройка лобовых частей как ДГ соответ— ствующим изменением режима работы

3M — изменением величины I n cos «P при неизменной жесткости цх крепления, однако практически это нецелесообразно. При настройке лобовых частей обмотки статора как ДГ коэффициент эффективности жесткости определяют из экспериментальной парциальной частоты колебаний лобовых частей >путем пересчета по формуле

К = ш 11„ . ПредварительнУю настройку ДГ производят изменением жесткости крепления лобовых частей за счет использования формообразующих материалов, распорок, стяжек. Окончательную настройку производят изме-. нением обжатия лобовых частей с помощью различных устройств. Окончание настройки лобовых частей как ДГ отмечается по появлению характерного провала в ЛЧХ колебаний сердечника и корпуса и» частоте возмущаю" щей силы (100 Гц).

1О

40 целью повышения эффективности настройки (окончательной)лобовых частей устройства для изменения жесткости, их крепления располагают в местах (или по конструктивным соображениям вблизи мест) максимальной вибрации лобовых частей. Такими местами являются головки лобовых частей или при жесткой системе крепления середина лобовь«х дуг.

Устройствами для окончательной

««астройк« служат бандажные кольца 5, по одному как минимум с каждой стороны серде ника, выполняемые составными из нескольких частей, причем отдельные части соединяют между собой с зазорами и скрепляют регулировочными болтами 8. Путем умецьше «п я >ли увеличения зазоров между торцами отдельных частей составного бандажного кольца с помощью регулировочных болтов достигают увеличения или уменьшения жесткости крепления лобовых частей.и тем самым осуществляют их окончательную настройку как ДГ в сдаточном режиме. В корпусе машины при этом выполняют окна, закрытые легкосъем««ыми крышками, обеспечивающими свободный доступ к регулировочным болтам.

При работе лобовых частей как ДГ их парциальная частота близка к резоцансной (!00 Гц), однако при надлежащем креплении вибрация лобовых частей будет в пределах допустимой, как, например, для двухполюсных турбогеиераторов, у которых вибрация лобовых частей при жесткой системе крепления и частоте свободных колебаний 90-98 Гц не превышает

150 мкм.

Исследования влияния лобовых частей обмотки статора как ДГ »а вибрации сердечника и корпуса ЭМ проводят на двухполюсных турбогенераторах малой мощности (3 МВт} в режимах перевозбужде«иного синхронного компенсатора (C«) и активной нагрузки.

Изменение жесткости крепления лобовых частей — настройка их как ДГ производится вручную с помощью составных бандажных колец и регулировочных болтов, аналогичных описанным. Кольца устанавливают вблизи roловок лобовых частей, поскольку вибрация лобовых. частей в этом месте максималь««ая. В результате настройки получают эффект гаше«шя 0ибраиии

5 1 сердечника и корпуса на частоте

l00 Гц в сдаточных режимах СК и активной нагрузки. На фиг. 4 приведены экспериментальные АЧХ колебаний корпуса в сдаточном режиме СК, измеренные на лапах. Дпя сравнения показаны АЧХ корпуса до (криваяц) и после (кривая в) настройки лобовых частей как ДГ. Уровень вибрации лобовых частей при этом не превышает

l30 мкм в максимальной точке . А — амплитуда перемещений корпуса.

Преимущество предлагаемого способа и его технико-экономический эф! 97009 6 фект состоят в том, что настройка лобовых частей обмотки статора как

ДГ колебаний позволяет получить снижение вибрации сердечника и корпуса статора, а также уменьшение создаваемого ими шума беэ увеличения массогабаритных характеристик машины. Снижение вибрации и шума без увеличения массы и габаритов

10 машины повышает ее технический уровень и конкурентоспособность, уменьшает вредное воздействие на окружающую среду и обслуживающий персонал.

1 197009

9 ф Я5 gg lРО УдЯ УРФ /ц

Фиг.O

Составитель Ф. Подольская

Редактор Н.Яцола . Техред A.Áàáèïåö Корректор С,йекмар

Закаэ 7573/55 Тирам 045 .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам иэобретений и открьгий

ll3035, Москва, Ж"35, Раушская иаб., д. 415

Филиал ППП "Патент", r. Узы ород, ул.Проектная, 4