Файл: Шубов, И. Г. Шум и вибрация электрических машин.pdf

5-4. МАГНИТНЫЙ ШУМ ИНДУКТОРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ

К индукторным генераторам относят машины, у которых индуктирование э. д. с. в рабочей обмотке происходит вследствие колебания магнитной проводимости воздушного зазора. Поэтому эти машины имеют сильно выраженный магнитный шум.

Наиболее широкое промышленное применение имеют перемен­ но-полюсные индукторные генераторы.

Ротор индукторной машины представляет собой зубчатое ко­ лесо, набранное из электротехнической стали. В статоре имеется система больших и малых пазов (рис. 5-5), в одной из которых

Величина возбуждающих магнитных сил при холостом ходе определяется по формулам, приведенным в шестой главе. Ука­ занные силы не могут быть подавлены применением скоса пазов ротора, так как при этом, наряду с уменьшением вибрации, уменьшилась бы индуктированная э. д. с. в рабочей обмотке ста­ тора.

Поэтому для индукторных машин не существует проблемы рационального выбора числа пазов с точки зрения образования шума. Снижение магнитного шума индукторных машин дости­ гается путем применения закрытого жесткого корпуса с упруго подвешенным в нем сердечником статора. Охлаждение машины выполняется по замкнутому циклу, с воздухоохладителями. При разомкнутом цикле вентиляции кроме упругой подвески пакета

81

5-5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМА И ВИБРАЦИИ СИНХРОННЫХ МАШИН

1. На рис. 5-6 дана спектрограмма шума турбогенератора 300 Мет, 3000 об/мин. Как видно, в спектре превалирует со­ ставляющая 100 гц, которая обусловлена вращающимся магнит­ ным полем. В турбогенераторе выполнена упругая подвеска пакета железа в корпусе, которая существенно снижает вибра­ ции, передаваемые на корпус. Опыт показал, что отсутствие натяга между пакетом железа и корпусом существенно снижает эффективность упругой подвески, особенно в области высоких частот. Так, например, устранение зазоров между отдельными ребрами в верхней половине корпуса и пакетом железа в турбо-

Рис. 5-6. Спектрограмма шума турбогенератора 300 мет

генераторе 300 Мет привело к снижению высокочастотной вибра­ ции примерно на 30 дб.

Спектрограмма воздушного шума является усредненной по шести точкам, отстоящим от корпуса на расстоянии 1 м. Нагрузка турбогенератора существенно не сказывается на уровнях воздуш­ ного шума, однако приводит к некоторому снижению вибрации на частоте 100 гц.

Средний уровень воздушного шума турбогенераторов мощ­ ностью от 200 Мет до 500 Мет на расстоянии 1 м от корпуса колеблется в пределах 93—95 <56.

2. На рис. 5-7 приведен усредненный спектр воздушного шума гидрогенератора мощностью 500 Мет Красноярской ГЭС. Уровни воздушного шума этих машин обусловлены вентилирующим дей­ ствием ротора. Поэтому спектр при переходе от холостого хода к нагрузке практически не меняется.

Влияние различных факторов на уровень вибрации было ис' следовано на гидрогенераторе мощностью 50 Мет.

82

Вибрация корпуса этого гидрогенератора на частоте 100 гц при переходе от холостого хода к нагрузке возрастала на 10—12 дб, что объясняется дробностью обмотки статора и наличием в ней сосредоточенных параллельных ветвей.

Рис. 5-7. Спектрограмма шума гидрогенератора 500 мет

Рис. 5-8. Спектрограмма вибрации (/) и шума (2) синхронного генератора мощ­ ностью 750 кв-а при скорости вращения 1500 об/мин

деляются магнитными составляющими на частотах 100 гц и 1800гц. Первая возбуждается основным полем, вторая — зубцовыми пульсациями. Для снижения вибрации зубцовой частоты в ста­ торе генератора осуществлен скос паза на одно зубцовое деление.

88

В спектре воздушного шума (кривая 2) указанные частоты не проявляются, так как шум в основном обусловлен аэродинами­ ческими силами от вентиляции.

в)

6)

Рис. 5-9. Спектрограммы шума индукторного генератора частотой 4000 гц\ а — при холостом ходе; б — при нагрузке

4. На рис. 5-9 показаны спектрограммы воздушного шума переменно-полюсного индукторного генератора частотой 4000 гц (Z2 = 80; 2р = 4) при холостом ходе (а) и нагрузке (б). На спек­ трограммах видны две дискретные частоты.

Глава шестая

МАГНИТНЫЙ ШУМ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

6-1. ПРИНЯТЫЕ ДОПУЩЕНИЯ

Многочисленные экспериментальные исследования показали, что магнитная вибрация машин постоянного тока в основном обу­ словлена магнитными силами зубцовой частоты

где Z — число зубцов якоря,

84

Пренебрегая в этом выражении членом, содержащим е2, и выделяя постоянные составляющие, после интегрирования полу­ чим следующее выражение для знакопеременной радиальной силы, действующей на полюс длиной lt\

Амплитудное значение радиальной силы, действующей на единичную площадку в 1 см2 полюса,

диться целое число пазовых делений.

В этом случае радиальные силы Рг под каждым полюсом будут совпадать по фазе, а поэтому они вызовут колебания растя­

находиться в противофазе, а поэтому они вызовут колебания из­ гиба (рис. 6-2, б) с числом волн по окружности г = р.

Кроме радиальных сил Рг при известных условиях возникают знакопеременные изгибающие моменты Мг, величина которых может быть рассчитана интегрированием выражения

- ьрР

Пренебрегая при интегрировании величинами второго порядка малости, имеем

86

А м п л и т у д н о е з н а ч е н и е м о м ен т а , д е й с т в у ю щ е г о н а е д и н и ч н у ю

Изгибающие моменты Мг возникают при следующих условиях: а) если Z/2p = q, а а = bptt1 = q', то изгибающие моменты, действующие на соседние полюсы, находятся в фазе и число волн

деформаций по окружности станины г = 2р (рис. 6-2, в);

Рис. 6-3. График функций fp (а) и /м (а)

б) если ZI2p = q + 1/2, а а — bplt1 = q', то изгибающие моменты, действующие на соседние полюсы, находятся в противо­ фазе и число волн деформаций по окружности станины равно р

(рис. 6-2, г).

Формулы для расчета радиальных сил рг и изгибающих мо­

Условия возникновения радиальных сил и изгибающих момен­ тов при холостом ходе машины сведены в табл. 6-1.

Если ZI2p Ф q и q + 1/2 ф Z!2p, то порядок колебаний опре­

При этом в расчет принимаются только те числа q, при кото­ рых г получается минимальным.

87

При Ъplt1 =h q' и q' + 1/2 главные полюсы возбуждаются как радиальными силами рг, так и изгибающими моментами тг.

Здесь, в случае изгибных колебаний, деформации, вызванные радиальными силами бр и изгибающими моментами бм, сдвинуты относительно друг друга на л/2, поэтому результирующая деформация равна геометрической сумме отдельных составляю­ щих, т. е.

Для упрощения расчета вибрации, вызванной изгибающими моментами, имеет смысл заменить их эквивалентными (по равен­ ству вызванных ими деформаций) радиальными силами.

Так, изгибающий момент Мг, приложенный к полюсу, может быть заменен эквивалентной силой Яэкв с местом приложения ее между полюсами:

При выборе числа пазов якоря Z предпочтение должно быть отдано большим значениям Z!2p, так как в этом случае уменьша-

88