Рудольф Георгиевич Гемке
НЕИСПРАВНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
*** 1989 ***
|
ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) В случае нагревания бандажей выше 95 °С нужно уменьшить силу тока либо периодически выключать ток.
При сушке постоянным током машина должна быть неподвижна. Если выведены шесть концов обмотки статора, то все фазы включают последовательно (рис. П10-4, а и б) и через них пропускают переменный ток. Если разъединить обмотки фаз не представляется возможным, то сушку производят по схемам на рис. П10-4, в или г, приведенным для случаев соединения обмоток звездой и треугольником. При этом необходимо периодически переключать фазы для равномерного нагревания обмоток. Переключение производится каждые 2—4 ч в зависимости от размеров машины и скорости повышения температуры в начале сушки. Измерение температуры обмотки при таком способе сушки следует производить во всех фазах. Значение необходимого напряжения определяется по омическому сопротивлению обмотки и по требуемой силе тока. Схема питания должна предусматривать возможность регулирования тока и длительную работу машины. При сушке обмотки статора током обмотка ротора обычно -высыхает и в отдельной сушке не нуждается. В противном случае ротор можно сушить отдельно, так же как и статор. Схемы на рис. П10-4 можно применять и для сушки однофазным током при замыкании фазного ротора накоротко. При применении однофазного тока следует учесть, что при сушке короткозамкнутых двигателей с двойной клеткой по схемам на рис. П10-4, а, в и г ротор должен быть вынут по причинам, указанным выше. Лишь при сушке по схеме на рис. П10-4, б (открытый треугольник) ротор может быть оставлен внутри статора. 3. Сушка синхронных машин. Синхронные машины можно сушить постоянным и переменным током. Сушка постоянным током производится во всем так же, как сушка асинхронных электродвигателей. При сушке трехфазным током ротор должен быть вынут, так как от вращающегося поля статора в успокоительных обмотках и на поверхности бочки ротора, если машина является турбогенератором, возникает недопустимый перегрев от потерь в роторных контурах. Значение необходимого напряжения зависит от индуктивного сопротивления рассеяния при вынутом роторе и при токе сушки 0,5—0,7 номинального обычно находится в пределах 0,08—0,20 номинального напряжения. Для того чтобы избежать чрезмерного нагревания роторных контуров, сушку можно производить однофазным током, причем обмотки должны быть включены по схеме разомкнутого треугольника (рис. П10-4, б). Только при таком соединении обмоток (в них будет лишь ток нулевой последовательности) отсутствует " трансформаторная связь с роторными контурами. Необходимое напряжение для сушки однофазным током находится примерно в тех же пределах, что и при сушке трехфазным током. Сушка током (потерями в обмотке) крупных машин очень затруднительна, так как для нее требуется значительный ток при нестандартных напряжениях; поэтому этот метод сушки для крупных машин практически не применяется. СУШКА ТОКОМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ГЕНЕРАТОРНОМ РЕЖИМЕ 1. Сушка генератора постоянного тока. Этот способ сушки может применяться в тех случаях, когда возможна работа машин в качестве генератора. Якорную цепь машины (рис. П10-5) замыкают накоротко через автомат и амперметр; при наличии последовательной обмотки возбуждения ее включают встречно параллельной, т. е. на размагничивание, а параллельную обмотку возбуждения питают через реостат весьма большого сопротивления от независимого источника. Для питания обмотки возбуждения необходим небольшой ток. При сушке током короткого замыкания должна быть обязательно учтена особенность работы генератора в этом режиме, выражающаяся в самовозбуждении генератора под влиянием добавочных полюсов, вызывающих подмагничивание основных полюсов. При работе машины в качестве генератора в коммутируемых короткозамкнутых секциях, находящихся в нейтральной зоне, под действием поля добавочных полюсов (создающих обычно ускоренную коммутацию) образуется продольный магнитный поток Флр, совпадающий по направлению с остаточным полем основных полюсов, что усиливает поток последних (рис. П10-6). Если последовательную обмотку и обмотку возбуждения включить согласно, то начавшийся процесс увеличения потока основных полюсов бурно развивается и приводит к чрезвычайно опасному большому току, что, как показал опыт, вызывает большие разрушения машины и несчастные случаи с людьми. Для предотвращения таких явлений последовательную обмотку возбуждения нужно включать встречно, т. е. на размагничивание, а при ее отсутствии щеточную траверсу надо немного сдвинуть по направлению вращения машины (обычно на 1—2 коллекторные пластины) с тем, чтобы продольная составляющая реакции якоря была больше намагничивающего действия добавочных полюсов. нимает пять пусков, при наличии одной неуравновешенности — три пуска, как при балансировке в одной плоскости коррекции. 3. Балансировка гибких роторов. Основная трудность уравновешивания гибкого ротора состоит в том, что его нельзя сбалансировать для всех возможных частот вращения, если размещать грузы только в двух плоскостях. В электромашиностроении к разряду гибких относятся в основном роторы турбогенераторов; их рабочая частота вращения находится между первой и второй, а у самых крупных — между второй и третьей критическими частотами вращения. Поэтому для достижения спокойного хода турбогенератора достаточно провести балансировку по двум, максимально по трем формам колебаний [4]. Балансировка производится поочередно при критических частотах вращения, лежащих ниже рабочей, и при рабочей частоте вращения. Пробные и уравновешивающие системы корректирующих масс устанавливаются не только в торцевых плоскостях, но и на бочке ротора (рис. П14-8 — заштрихованные прямоугольники). Показанные на этом рисунке системы корректирующих масс взаимно независимы, каждая из них при установке на ротор влияет лишь на свою форму колебаний, не изменяя вибраций по остальным формам. Эти системы корректирующих масс используются при балансировке в качестве пробных и уравновешивающих. Расчеты производятся по формуле (П14-22а) с выделением симметричных составляющих при балансировке по первой и третьей формам и кососимметричных составляющих при балансировке по второй форме. Балансировка гибкого вала по этой методике обеспечивает возможность снижения вибраций до необходимого уровня во всем диапазоне частот вращения — от нуля до рабочей; однако выполнить такую балансировку можно лишь в условиях завода-изготовителя, где с целью доступа к средней части ротора балансировку производят вне статора. Если необходимо произвести балансировку турбогенератора в собранном виде, доступными для установки грузов оказываются лишь две крайние плоскости исправления. В этом случае ротор возможно балансировать лишь симметричными и кососимметричными системами грузов, т. е. как жесткий, при одной балансировочной частоте вращения, которую обычно принимают равной рабочей. Отметим еще одну особенность балансировки гибких роторов: для машин некоторых типов чувствительность симметричной составляющей вибраций опор к статической системе корректирующих масс в торцевых плоскостях коррекции оказывается столь незначительной, что отбалансировать ротор грузами приемлемой величины не удается. Такие случаи имеют место у роторов, для которых так называемая нечувствительная частота вращения близка балансировочной частоте вращения или совпадает с ней; для балансировки ротора корректирующие массы приходится переносить на бочку ротора. При переносе на бочку системы корректирующих масс какой-либо формы ее необходимо пересчитать таким образом, чтобы была сохранена достигнутая ранее сбалансированность по переносимой форме и не изменено вибрационное состояние по остальным формам. Этот расчет является весьма ответственной операцией, поскольку выемка ротора для установки корректирующих масс на бочку требует много труда и времени. Методика переноса подробно рассмотрена в работе [4]. В большинстве случаев, однако, балансировка ротора турбогенератора при рабочей частоте вращения может быть успешно выполнена установкой корректирующих масс в двух плоскостях коррекции теми же приемами, что и для жестких роторов. На рис. П14-13 показано, что, несмотря на имеющийся разброс, значения чувствительности k находятся в зоне небольшого заштрихованного треугольника, что и позволяет нам осред-нить их. Разброс чувствительностей возможен не только из-за неизбежных погрешностей при измерениях вибраций и установке корректирующих масс, но также и из-за нелинейных зависимостей между вибрациями и дисбалансом, из-за нестабильности вибраций ротора вследствие неодинаковых условий проведения исходного и последующих пусков (например, по температуре масла в подшипнике) и других причин. Если в процессе балансировки оказывается, что значения чувствительности для последовательных шагов балансировки существенно отличаются друг от друга, то следует найти и устранить причину этой нестабильности н лишь затем продолжать балансировку. При балансировке другой машины того же типа наличие чувствительности позволит перед началом балансировки рассчитать по формуле (П14-24) пробную систему корректирующих масс; она будет мало отличаться от требуемой, в связи с чем необходимое для балансировки число пусков уменьшится. 2. Наличие чувствительностей к и k позволит также начать раздельную балансировку с той составляющей, которая больше по величине. Целесообразность такой последовательности объясняется тем, что в этом случае при последующей балансировке другой составляющей будут устранены также погрешности, вызванные неточностью установки больших корректирующих масс по первой составляющей, связанные обычно с тем, что массы, устанавливаемые с обеих сторон, часто неодинаковы и не вполне совпадают осевые плоскости их установки. 3. Чувствительность к статике оказалась в 7439=1,9 раза выше чувствительности к паре. Подобное соотношение типично для жестких роторов и объясняется тем, что для них первая критическая частота вращения находится ближе к рабочей, чем вторая, а следовательно, статическая неуравновешенность сильнее сказывается на вибрации опор, чем динамическая. 4. Следует обратить внимание на следующее: на рис. П14-12 и П14-13 выделены штриховыми линиями те составляющие вибраций, по которым при данном цикле пусков балансировка не производится. Эти векторы приблизительно сохраняют постоянство по величине и направлению. В этом и состоит свойство взаимонезависимости статического и динамического дисбалансов, о котором говорилось выше. Если при соединении валов электрических машин применена гибкая муфта, то каждая из машин агрегата может быть сбалансирована по вибрациям своих опор. Если для соединения роторов применены жесткие муфты, то вследствие взаимного влияния неуравновешенностей балансировка каждого ротора в отдельности становится затруднительной. Валопровод агрегата, симметричного относительно средней поперечной плоскости, можно эффективно отбалансировать, если его роторы, соединенные посредством жестких муфт, рассматривать как один валопровод, формы прогиба которого в зависимости от динамических характеристик системы будут иметь вид в соответствии с рис. П14-7 или П14-8. Не требует пояснений, что в первом случае статическая составляющая неуравновешенностей всего валопровода будет восприниматься в основном внутренними опорами, тогда как динамическая — крайними, вследствие чего балансировку суммарного статического дисбаланса целесообразно производить по полусумме вибраций средних опор, а балансировку суммарного динамического дисбаланса — по полуразностям вибраций крайних опор. Если валопровод агрегата оказывается гибким, то балансировка его должна производиться путем установки в плоскостях коррекции систем корректирующих масс, симметричных относительно середины агрегата, с раздельным анализом приращений вибраций на средних и крайних опорах. Тем самым методика балансировки многоопорного агрегата сводится к той же методике раздельного снижения составляющих неуравновешенности, применяемой для одиночных роторов. Пример. На рис. П14-14 а представлена схема крупного агрегата, валопровод которого состоит из трех роторов, соединенных жесткими муфтами, и опирается на четыре опоры. Рабочая частота вращения 1000 обмин. Для установки корректирующих масс можно использовать шесть плоскостей исправления. В табл. П14-3 приведен протокол балансировки этого агрегата; горизонтальные вибрации опор в несколько раз превышали вертикальные, поэтому последние в протоколе не приводятся. На исходном пуске агрегата распределение вибраций оказалось таким, что как на средних, так и на крайних опорах превалировали симметричные составляющие колебаний, плоскости которых не совпали. При данной конструктивной схеме агрегата для установки статической системы корректирующих масс было целесообразно воспользоваться плоскостями С и D. |
