Vliv excentricity uložení rotorového svazku na hluk a vibrace asynchronního generátoru

Eccentrically mounted rotor pack and its influence on the vibration and noise of an asynchronous generator

journal article in Web of Science

cs

Časově proměnné magnetické síly jsou hlavní příčinou vibrací točivých elektrických strojů. Existuje celá řada odborných publikací zabývajících se touto problematikou. Většina těchto publikací ale neuvažuje elektro-mechanickou interakci mezi statorem a rotorem stroje. V této práci je navržen výpočtový model dynamického chování točivého elektrického stroje, který uvažuje vliv elektromechanické interakce. Tento výpočtový model je použit ke zkoumání vlivu nesymetrie vzduchové mezery, způsobené excentrickým uložením rotorového svazku na hřídeli rotoru, na dynamické chování rotoru. Závislost elektromagnetických sil, působících na stator a rotor stroje, na čase a velikosti nesymetrie vzduchové mezery byla získána na základě řešení sdružené elektromagnetické úlohy. Zvláštní pozornost byla věnována vlivu interakce mezi statorem a rotorem stroje na velikost nesymetrie vzduchové mezery, vibrace rotoru a akustický výkon stroje. Získané výsledky ukázaly, že nesymetrie vzduchové mezery ovlivňuje amplitudové spektrum magnetických sil a tato změna způsobuje významné torzní vibrace statoru řešeného stroje. Nesymetrie vzduchové mezery také významně ovlivňuje trajektorii pohybu střednice rotoru a zatížení ložisek.

Časově proměnné magnetické síly jsou hlavní příčinou vibrací točivých elektrických strojů. Existuje celá řada odborných publikací zabývajících se touto problematikou. Většina těchto publikací ale neuvažuje elektro-mechanickou interakci mezi statorem a rotorem stroje. V této práci je navržen výpočtový model dynamického chování točivého elektrického stroje, který uvažuje vliv elektromechanické interakce. Tento výpočtový model je použit ke zkoumání vlivu nesymetrie vzduchové mezery, způsobené excentrickým uložením rotorového svazku na hřídeli rotoru, na dynamické chování rotoru. Závislost elektromagnetických sil, působících na stator a rotor stroje, na čase a velikosti nesymetrie vzduchové mezery byla získána na základě řešení sdružené elektromagnetické úlohy. Zvláštní pozornost byla věnována vlivu interakce mezi statorem a rotorem stroje na velikost nesymetrie vzduchové mezery, vibrace rotoru a akustický výkon stroje. Získané výsledky ukázaly, že nesymetrie vzduchové mezery ovlivňuje amplitudové spektrum magnetických sil a tato změna způsobuje významné torzní vibrace statoru řešeného stroje. Nesymetrie vzduchové mezery také významně ovlivňuje trajektorii pohybu střednice rotoru a zatížení ložisek.

Time-varying magnetic forces are the main source of vibrations in rotating electrical machines. A number of papers dealing with computational modelling of the dynamic behaviour of rotating electrical machines have been published. Almost all of these papers do not consider electro-mechanical interaction between the stator and rotor of the machine. A computational model including electro-mechanical interaction is proposed in this paper. The influence of the air gap eccentricity due to eccentric mounting of the rotor pack on the shaft of the rotor is investigated. Electromagnetic coupled-field analysis was performed to obtain the dependence of the magnetic forces, which act on the stator and the rotor pack, on the time and air gap eccentricity. Attention has been paid to the air gap eccentricity due to the interaction between the stator and the rotor and the influence of the air gap eccentricity on the vibration and sound power of the machine. The obtained results show that the air gap eccentricity affects the amplitude spectrum of the magnetic forces. This change of amplitude spectrum causes a significant increase in the torsional vibration of the stator of the examined machine. The air gap eccentricity is also signficantly reflected in the trajectory of the rotor centre line and radial load of bearings in the machine.

Magnetic force, Rotating electrical machine, Rotor, Stator, Unbalanced magnetic pull

Magnetic force, Rotating electrical machine, Rotor, Stator, Unbalanced magnetic pull

2015

11.02.2015

ELSEVIER

LONDON

0022-460X

2015

344

503–516

14