Дослідження фізичних процесів ушкодження демпферної системи ротора синхронних машин

Анотація

Методами математичного моделювання досліджені фізичні процеси в демпферній системі ротора при появі статичного ексцентриситета ротора для двох типів явнополюсних синхронних машин - капсульного гідрогенератора СГК 538/160–70М потужністю 22 МВт і синхронного генератора потужністю 500 кВт. Розроблено польову математичну модель, що враховує спільну дію трьох фізичних полів різної природи: електромагнітного, температурного та поля термомеханічних напружень, і дозволяє оцінити нагрів і тривимірний розподіл термомеханічних напружень в елементах конструкції демпферної системи ротора явнополюсної синхронної машини. Зазначені фізичні процеси викликають поступову руйнацію конструкції демпферної системи ротора. Доведено, що першопричиною процесів деградації і ушкодження демпферної системи ротора явнополюсної синхронної машини є нерівномірність розподілу індукованих струмів в стрижнях на полюсах ротора, яка виникає при роботі машини в асинхронному режимі або при появі статичного ексцентриситета ротора. Найбільші за величиною індуковані струми і нагрів виникають в стрижнях, що розташовані на краях полюсних наконечників, у той час коли центральні стрижні на полюсі нагріваються суттєво менше. Такий несиметричний нагрів демпферної системи ротора призводить до значних термомеханічних напружень в елементах демпферної системи ротора, які суттєво залежать від величини ексцентриситета і ковзання ротора в асинхронному режимі. На величину сумарних термомеханічних напружень в стрижнях впливають не тільки аксіально направлені сили, але й поперечні сили в торцевих короткозамикаючих елементах. При значних ковзаннях і ексцентриситеті виникають неприпустимо великі зламні зусилля, які розривають стрижні і торцеві короткозамикаючі елементи демпферної системи ротора. За результатами аналізу визначено нагрів і термомеханічні напруження елементів конструкції й надано рекомендації щодо її конструктивного удосконалення.