Способ гашения вибраций и шума статора электрической машины переменного тока

(19) (1) 114 Н 02 К 350 ЕТЕНИЯ б естт цел торачения кольстеи, носи- л- загули и орпуса статосети.тличаюндажные коль- и головок ло татора,Ж г,ГОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬЗТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградское злектромашиностроительное объединение "Электросила" им. С;М.Кирова(56) Перчанок Б.Х, и др, Упругоподвешенный сердечник как гасительколебаний корпуса статора турбогенератора. Сб. Электросила, 1981, У 33,с,65-68.(54)(57) 3. СПОСОБ ГАШЕНИЯ ВИБРАЦИЙИ ШУМАСТАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащей корпус,обмотку с лобовыми частями, скрепленными посредством бандажных колец, заключающийся в под оре кости элементов статора, о ч а ю щ и й с я тем, что, с снижения вибраций и шума ста двойной частотысети безувели массы и габаритов, бандажные ца выполняют из нескольких ч которые устанавливают друг о тельно друга с зазором и скр ляют регулировочными болтами тем изменяют жесткость крепл лобовых частей посредством р ровочных болтов до достижени мума вибрации и шумара на двойной часто2, Способ по п,1 щ и и с я тем, что ца устанавливают вбл бовых частей обмоткиИзобретение относится к электромашиностроению и касается средствснижения вибрации и шума электрических машки иеремеикото тока (ЭИ).Одним из важнейших показателейкачества ЭМ является уровень вибрации и шума статора. Вибрация и шуммашины оказывают вредное воздействие на окружающую среду, установ"ленное рядом оборудование и обслуживающий персонал. Для ЭМ основнуюпроблему составляет снижение вибрации сердечника и корпуса статорадвойной частоты сети, обычно 100 Гц,Цель изобретения - снижение вибраций и шума статора двойной частоты сети без увеличения массы игабаритов,На фиг. 1 изображена электрическая машина, разрез; на фиг. 2 . - модель для расчета вибрации; на фиг,Зсоставное бандажное кольцо; нафиг.4 - экспериментальные амплитудно-частотные характеристики АЧХ)колебаний корпуса синхронного компенсатора.В электрической машине, например турбогенераторе, содержащей корпус 1 со щитами 2, внутри корпусарасполагают сердечник 3 статора собмоткой. Лобовые части 4 обмотки выступают за пределы сердечника, и ихзакрепляют от смещения составнымибандажными кольцами 5. Внутри корпу"са 1 размещают ротор 6 на щитовыхили стояковых показаны пунктиром)подшипниках 7,Вибрации и шум сердечника и корпуса статора вызываются возмущающими магнитными силами, обусловленными магнитным полем в воздушномзазоре и действующими на сердечникстатора йс =1: созыв, где Етамплитуда силы.Готор в данном случае не учитывается, поскольку его вибрации отэтих сил весьма незначительны ипрактически не передаются через опоры ротора на корпус ЗМ. Силы, дейст"вующие на статор, создают колебания нулевого порядка г=О и изгибныеколебания х2 статора где 1. - порядок колебаний в пространстве).Прч нагрузке машины по току появляются магнитные силы, обусловленныеполями пазового и лобового рассеянияобмотки статора и действующие соответственно на сердечник и лобовые части обмотки. Величина этих сил пропорциональна 1 , где 1 - ток в фазе2обмотки статора. По сравнению с силами Гс,обусловленными магнитным полем в воздушном зазоре машины, силыот полей рассеяния невелики,Силы от поля пазового рассеяниядействуют непосредственно на сердечник статора и учитываются в выра 10 жении для сил 2 от магнитного поляв зазоре, Силы от поля лобового рассеяния Г=Г,. сов(М ф), где Гд -амплитуда силы; Ч - угол сдвига пофазе относительно силы Гс, действуют15 на лобовые части и через них на сердечник, У выполненных ЭМ величинаэтих силттс 0,08. При изгибныхстколебаниях амплитуда магнитных сил2 и 2 рассматриваются каждаяст . т20 как результат сложения радиальных итангенциальных сил с учетом фазовогосдвига между ними.Динамическая модель ЭМ приведенана фиг.2. Все принятые здесь обозна 25 чения являются приведенными к единице площади средних цилиндрическихповерхностей сердечника и корпуса соответственно: ш 11, шг, шск шк ис с с й с - массы и козффициениг с кты жесткости лобовым частей, сердечника и корпуса; с - коэффициентжесткости упругой подвески сердечника,Распределенные массы лобовых частей, сердечника и корпуса представЭ 5ляются каждая в виде совокупностиматериальных точек, соединенных упругими связями. При этом предпола-гается, что пазовая часть обмотки40надежно закреплена в,иазах сердечника, масса ее учитывается в массесердечника как присоединенная,Величина с представляет собойкоэффициент статической жесткости45 лобовых частей, состоящий из коэффициента жесткости со и коэффициента жесткости их крепления скт,е. непосредственно стержней лобовых частей обмотки са =сео +с лкр50 Если с для выполненной:конструкйоБции является величиной постоянной,то жесткость крепления ср можноизменять в довольно широких преде-.лах, изменяя тем самым и величину55 ,сл . Изменение величины с осуществляют как за счет применения различных формообразующих материалов, распорок, стяжек, скрепляющих отдель45 50 ные стержни между собой и делающихлобовые части обмотки более монолитными, так и за счет изменения их обжатия и подкрепления с помощью бандажных колец, Во всех указанныхслучаях изменяется и с,Из изложенного следует, что лобовые части обмотки статорд могут служить в качестве управляемых динамических гасителей (ДГ) колебаний сердечника и корпуса, причем парциональную частоту лобовых частей настраивают на частоту возмущающей силы в определенном режиме работы машины (при 1=сова и сов Ч = сопзС), называемом сдаточным режцмом, посредством изменения жесткости крепления лобовых частей, В этом случае в нагрузочных режимах (при 1О) 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 которыхизменяют посре,цством изменения наггрузки по току Г : 1 . 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 соответствуощим изменением режима работы ЗМ - изменением величины 1 и соз ( при неизменной жесткости цх крепления, однако практически это нецелесообразно. При настройке лобовых частей обмотки статора как ДГ коэффициент эффективности жесткости определяют из экспериментальной парцальной частоты колебаний лобовых частей,путем пересчета по формуле К = ш(й, . Предварительную настройку ДГ производят изменением жесткости крепления лобовых частей за счет использования формообразующих материалов, распорок, стяжек. Окончательную настройку производят изменением обжатия лобовых частей с помощью различных устройств. Окончание настройки лобовых частей как ДГ отмечается по появлению характерного провала в ЛЧХ колебаний сердечника и корпуса нд частоте возмущаю" щей силы (300 Гц). 5 1 О 15 20 25 30 35 40 С целью повышения эффективности настройки (окончательной)лобовых частей устройства для изменения жесткости, их крепления располагают в местах (пли по конструктивным соображениям вблизи мест) максимальной вибрации лобовых частей. Такими местами являются головки лобовых частей или при жесткой системе крепления середина лобовьх дуг.Устройствами для окончательной настройки служат бандажные кольца 5, по одному как минимум с каждой стороны сердечника, выполняемые составными из нескольких частей, причем отдельные части соединяют между собой с зазорами и скрепляют регулировочными болтами 8. Путем умепьшепя или 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, закргятые легкосъемными крышками, обеспечивающими свободный доступ к регулировочным болтам.При работе лобовых частей как ДГ их парциальная частота близка к резонансной (00 Гц), однако при надлежащем креплении вибрация лобовых частей будет в пределах допусти-мой, как, например, дпя двухполюсных турбогеиердторов, у которых вибрация лобовых частей при жесткой системе крепления и частоте свободных колебдний 90-98 Гц не превышает 150 мкм. Исследования шшяния лобовых частей обмотки стдтора как ДГ на вибрации сердечника и корпуса ЭМ проводят на двухполюсных турбогенераторах малой мощности З МВт) в режимах перевозбуждеиного синхронного компенсатора (СК) и активной нагрузки.Изменение жесткости крепления лобовых частей - настройка их кдк ДГпроизводится вручную с помощью составных бд лажных колец и регулировочных болтов, аналогичных описднгным, Кольца устанавливают вблизи головок лобовых частей, поскольку вибрация лобовых. частей в этом местемдксимальдя. В результдте настройки получают эффект гашепя вибрдиии5 1 сердечника и корпуса на частоте 00 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 (криваяа) и после кривая в настройки лобовых частей как ДГ. Уровень вибрации лобовых частей при этом не превышает 130 мкм в максимальной точке . А- амплитуда перемещений корпуса.Преимущество предлагаемого способа и его технико-экономический эф 97009 6фект состоят в том, что настройкалобовых частей обмотки статора какДГ колебаний позволяет получитьснижение вибрации сердечника и корпуса статора, а также уменьшениесоздаваемого ими шума беэ увеличения массогабаритных характеристикмашины. Снижение вибрации и шумабез увеличения массы и габаритов О машины повышает ее технический уровень и конкурентоспособность,уменьшает вредное воздействие наокружающую среду и обслуживающийперсонал.г3197009 И 1 РО ЙЧ ОФ Фиг.Ф.П и СоставительРедактор Н.Яцола . Техред А.Б ФЬПодписноеомитета СССРоткрьгийшская наб д. 4/5 Зак ал ППП "Патент", г. Уагород, ул.Проектна 7573/55 Тнралс 64 ВНИИПИ Государственногно делам нэобретени 3035, Иосква, Ж"35,ьскаяКорректор С Лекмар