Вібрація електричних машин може виникнути через механічну неврівноваженості роторів; несиметрії електромагнітних сил; неправильної центрування валів турбін і генераторів або порушення її через теплових деформацій, а також опади фундаменту, неправильної збірки або зносу деталей сполучної муфти між генератором і турбіною; зносу або неправильної шабровки підшипників, появи тріщин в зварюванні фундаментної плити і т. д.
Вібрація може з'явитися також при тепловій нестабільності ротора. Через температурної деформації обмоток, виткових замикань або нерівномірних потоків охолоджуючого газу по вентиляційних каналах виникає нерівномірне нагрівання бочки ротора по колу, що призводить до зміни пружної лінії прогину ротора і порушення його врівноваженості. Наприклад, для ротора довжиною 8000 мм різниця температур на протилежних утворюють бочки всього лише 2 ° С призводить до прогину ротора на 0,17 мм.
У великих двополюсних генераторів при недостатній жорсткості конструкції корпусу статора може виникнути вібрація статора з частотою, рівній подвійній частоті мережі. Характерною ознакою такої вібрації є поява її при подачі збудження на ротор.
У потужних турбогенераторах розміри контактних кілець і консольних кінців ротора, на яких вони розміщуються, збільшені, що нерідко викликає поява значної вібрації контактних кілець від додаткового прогину консольного кінця ротора. У гідрогенераторах при певних режимах роботи можлива поява вібрації під впливом кавітаційних явищ в турбіні.
При великих частотах обертання роторів машин навіть невелика неврівноваженість викликає значну незбалансовану відцентрову силу, яка створює шкідливі навантаження на ротор і підшипники і викликає їх вібрацію. Відцентрова сила, Н, що з'являється через неврівноваженості маси, визначається, з наступного виразу:
де Q - неврівноважена маса, кг; г - відстань неврівноваженої маси від осі обертання, мм; п - частота обертання, об / хв.
Наприклад, при неврівноваженості в 1 кг на радіусі 500 мм і я = 3000 об / хв відцентрова сила буде дорівнює 50 000 Н.
Порушення врівноваженості раніше отбалансировал ротора генератора може статися через нещільної запрессовки обмотки, при ослабленні посадки бандажних або центрирующих кілець. При механічній неврівноваженості ротора вібрація з'являється вже на XX машини і мало залежить від зміни навантаження.
Несиметрія електромагнітних сил, що викликає вібрацію машини, може виникнути в результаті нерівномірності повітряного зазору або появи виткового замикання в обмотці ротора.
При виткового замиканні магнітні потоки обох полюсів двополюсної машини залишаються рівними один дру-
Мал. 5.11. Розподіл індукції в повітряному зазорі:
а - при відсутності пошкодження в роторі; б - при виткового замиканні; в - порівняння розподілу індукції (при виткового замиканні - пунктир), г - порівняння квадратів індукції; д - результуючі зусилля, діючі на ротог
гу, але розподіл магнітної індукції стане несиметричним щодо поперечної осі ротора. На рис. 5.11 показано розподіл індукції в зазорі двополюсного ротора, обмотка якого умовно складається всього з шести витків. При замиканні витка 3 -3 'розподіл індукції в зазорі зміниться, як показано на рис. 5.11,6. При цьому площі, обмежені кривою індукції, під обома полюсами залишаться рівними один одному, так як через обидва полюси проходить один і той же магнітний потік (рис. 5.11, б). Однак площі квадратів індукції вже не будуть рівні (рис. 5.11, г), внаслідок чого порушники рівність притягання полюсів до статора, пропорційне квадрату індукції (рис. 5.11,5). Неврівноважений зусилля буде переміщатися разом з ротором і викличе вібрації, подібні до тих, які виникають при наявності неврівноважених мас. Чим ближче до середини полюса до * роткозамкнутие витки, тим більше одностороннє результуюче зусилля, що діє на полюс, і тим більше будуть викликані ним вібрації.
Однією з ознак того, що вібрація виникла через несиметрії магнітного потоку, викликаної виткового замиканням або нерівномірністю зазору, є її залежність від струму збудження. При знятому порушення вібрація повністю зникає.
Контроль за вібрацією турбогенераторів, синхронних. компенсаторів і електродвигунів виробляється виміром амплітуди її на кришках підшипників в трьох напрямках: вертикальному, горизонтально-поперечному і горизонтально-осьовому. Оцінка стану машини вироб-диться по вібрації будь-якого підшипника при найсприятливішому режимі його роботи.
Вібрація підшипників турбогенераторів і з'єднаний "них з ними збудників не повинна перевищувати:
Номінальна частота обертання, об / хв. 1500 3000
Подвійна амплітуда вібрації, мкм. 50 30
Вібрація контактних кілець турбогенераторів, яка вимірюється до і після кожного ремонту з виїмкою ротора, не повинна перевищувати 200 мкм.
Вібрація підшипників синхронних компенсаторів з номінальною частотою обертання 750-1000 об / хв не повинна перевищувати 80 мкм.
На гідрогенераторах вимірюються амплітуди вібрації верхньої та нижньої хрестовин в трьох напрямках: вертикальному, горизонтальному «нижній б'єф - верхній б'єф» і горизонтальному «початок будівлі - кінець будівлі».
Вібрація хрестовин вертикальних гідрогенераторів з вбудованими в них напрямними підшипниками і підшипників горизонтальних гідрогенераторів не повинна перевищувати:
Номінальна частота обертання,
об / хв. До 100 до 187,5 До 375 до 750
Подвійна амплітуда коливань, мм 0,18 0,15 0,10 0,07
Вимірювання амплітуди вібрації проводяться після монтажу, до і після капітального ремонту, періодично 1 раз в 3 міс, а також при помітному збільшенні вібрації.
Для усунення вібрації необхідно перш за все знайти її причину, т. Е. Джерело збурюючих сил. З цією метою при помітному збільшенні вібрації виробляються
вібраційні дослідження за спеціальною програмою. Якщо проведені вимірювання покажуть, що причиною вібрації є неврівноваженість мас, проводиться балансування ротора, при якій визначаються маса вантажу, необхідного для урівноваження, і місце його закріплення на роторі. Балансування роторів генераторів є специфічною операцією, виконання якої доручається досвідченим фахівцям-балансувальник.