|
|
Design of a Magnetic Bearing for an Electrical Machine
Rúra, Dávid ; Vítek, Ondřej (oponent) ; Bárta, Jan (vedoucí práce)
The current development in the field of electric machinery is focusing on high-speed electric machines. This opens also other fields related to high-speed machines. One of them are magnetic bearing systems. Tradition approach of using ball bearing brings a few problems in design dealing with friction at high speeds. Together with magnetic bearings, development is their control. Faster chips opened a new way of thinking of control and helped to evolve robust control loops. The biggest advantage of magnetic bearing is non-friction run and almost no maintenance. Compare to traditional ball bearing, a magnetic bearing system needs more space and in some applications could happen that the shaft will be twice as long. This problem can be solved designing complex system with motor and integrated magnetic bearing what leads to downsizing. In this master thesis, the design of magnetic bearing for 12kw, 45000rpm is discussed. It focuses on practical design and correlations between parameter selection. The analytical approach is used to sketch the design and optimization is done afterwards. Problem with an analytical design is that it doesn't cover all parasitic phenomenae and thus numerical modelling snd optimization are demanded. Also, the critical speed analyze is included in this thesis. The results of the work will be used for manufacturing prototype as an extension to the existing high-speed machine.
|
|
|
Analýza vlivu lisovací síly plechů rotorového paketu na kritické otáčky elektromotoru
Lekeš, Filip ; Huzlík, Rostislav (oponent) ; Lošák, Petr (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce se zabývá modelováním rotorového paketu v dynamických výpočtech a analýzou vlivu lisovací síly paketu na kritické otáčky elektromotoru. Práci je možné rozdělit na tři hlavní části. První část pojednává o současné úrovni modelování rotorových paketů v dynamických výpočtech a dále se zabývá analytickými teoriemi pro následné experimentální zkoušky. V druhé části je popsána realizace dvou experimentů k stanovení ekvivalentních modulů pružnosti. Prvním experimentem je zkouška čtyřbodovým ohybem a druhým experimentální modální analýza. Třetí část slouží k porovnání dosažených výsledků z experimentálních zkoušek a popisuje výpočet kritických otáček rotorového paketu nalisovaného na hřídeli metodou konečných prvků.
|
|
|
Porovnání modálních vlastností oběžných kol parní turbíny s různými délkami lopatek
Havlásek, Michal ; Chromek, Lukáš (oponent) ; Lošák, Petr (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce se zabývá posouzením bezpečnosti několika variant oběžného kola s různými délkami lopatek. Motivací pro vypracování této práce je řešení problémové situace, která je charakterizována havárií oběžného kola parní turbíny s délkou lopatek 30mm. Jak je potvrzeno v této práci, oběžné kolo s délkou lopatek 30mm je provozováno v oblasti rezonance a dle technické normy ČSN EN ISO 10437 není jeho provoz bezpečný. Jako nápravné opatření pro řešení problémové situace je navrženo prodloužení lopatek oběžného kola. Bezpečnost je vyhodnocena u šesti variant oběžného kola s odlišnými délkami lopatek. Pro každou variantu je provedena modální analýza a z jejích výsledků je sestaven Campbellův diagram. Na základě tohoto diagramu je vyhodnocena bezpečnost jednotlivých součástí. V poslední části diplomové práce je posouzen vliv délky lopatek na modální vlastnosti oběžného kola.
|
|
|
Návrh vysokootáčkového synchronního stroje s permanentními magnety
Přibyl, Daniel ; Knebl, Ladislav (oponent) ; Ondrůšek, Čestmír (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá problematikou synchronních strojů s permanentními magnety. V práci je uveden princip funkce a řešení stroje. Dále je rozebráno vinutí statoru, možnosti umístění magnetů na rotor a seznámení se s používanými typy permanentních magnetů. V části řešení problému práce je proveden návrh synchronního stroje s permanentními magnety o výkonu 1,5 MW a jmenovitými otáčkami 15000 ot./min. Stroj je řešen s rotorem uvnitř a magnety umístěnými na povrchu. Řešení se zabývá návrhem rozměrů statoru včetně drážky, návrhem vinutí a návrhem permanentních magnetů. Celý analytický návrh byl porovnán s výsledky analýzy z programu RMxprt. Pro stroj byl vypočítán, metodou konečných prvků, průběh magnetického pole pomocí programu Ansys Maxwell. Pro stroj byly vypočteny kritické otáčky, při kterých a v blízkosti nich nemůže pracovat.
|
|
|
Analýza mechanického chování synchronního generátoru
Donát, Martin ; Hadaš, Zdeněk (oponent) ; Dušek, Daniel (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce se zabývá analýzou mechanického chování synchronního generátoru a posouzením možnosti snížení hmotnosti kostry generátoru. Cílem práce bylo provést deformačně napěťovou a modální analýzu konkrétního modelu synchronního generátoru, posouzení vlivu jednotlivých prvků kostry generátoru na její celkovou tuhost a návrh konstrukčních úprav kostry generátoru, které povedou ke snížení její hmotnosti.
|
|
|
Analýza využití metody přenosových matic pro mechanický výpočet rotoru elektrických strojů s uvážením magnetického tahu
Tobiáš, Jan ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Vlach, Radek (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá modelováním rotorových soustav pomocí numerické metody přenosových matic. Tato metoda je pro svou časovou efektivitu vhodná pro výpočty ohýbaných nosníků a analýzu výsledného průhybu a kritických otáček dané rotorové soustavy s ohlednem na vstupní počáteční podmínky. Jedním z významných vstupních parametrů takovéto analýzy je tuhost ložisek rotoru a její vliv na výsledné kritické otáčky rotoru. Nejdříve jsou prezentovány dostupné výpočtové metody pro ohýbané nosníky se zaměřením na vysvětlění principu metody přenosových matic. Následuje nastínění výpočtu tuhosti ložiska na základě teorie Hertzova kontaktního tlaku. Dále je stručně vysvětlen princip výpočtu tepelných ztrát generovaných v ložiscích rotoru. Další kapitoly se zaobírají popisem navrženého řešice rotorových systémů, založeného na metodě přenosových matic, s možností stanovit tuhost ložiska na základě Hertzova kontaktního tlaku a možnosí stanovit tepelné ztráty v ložiscích rotoru. Nakonec je ukázáno praktcké řešení zadaného rotoru s pomocí vyvinutého programu spolu s uvedením výsledné průhybové čáry, kritických otáček a tepelných ztrát v ložiscích. V závěru je také provedeno srovnání výsledků pro další přístup stanovení tuhosti ložiska, zvláště pak vliv na kritické otáčky daného rotoru, závery ze vzájemného porovnání jsou následovně implementovány ve vyvinutém řešiči.
|
|
|
Analýza frekvenčního naladění lopatek oběžného kola parní turbíny
Krejčí, Jaroslav ; Chromek, Lukáš (oponent) ; Lošák, Petr (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá modální analýzou lopatky oběžného kola parní turbíny. Tato analýza je provedena za účelem zjistit frekvenční naladění lopatky, aby bylo možné predikovat nebezpečné otáčky turbíny. Nejprve je popsána řešená problémová situace. Za ní následuje rešeršní studie, která se zaměřuje na popis parních turbín a především na problém dynamiky rotorových soustav a také na určení modálních vlastností soustavy pomocí experimentu. Poté je provedeno řešení problému pomocí výpočtového modelování. Výsledky výpočtu jsou podrobně analyzovány pro různé varianty délky lopatky pomocí Campbellova diagramu. Z těchto výsledků je sestaven celkový diagram závislosti nebezpečných otáček turbíny na délce lopatky. Výsledky řešení problému jsou verifikovány pomocí experimentu, jímž jsou také stanoveny koeficienty proporcionálního tlumení. Na závěr je určena optimální varianta délky lopatky pro daný provozní stav.
|
|
|
Dynamické vlastnosti Lavalova rotoru
Nováková, Naděžda ; Hlavoň, Pavel (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Náplní této bakalářské práce je stanovení vlastní frekvence modelové rotorové soustavy a ověření, zda tato soustava může být považována za Lavalův rotor. Vlastní frekvence se získá výpočtem ze známých vztahů pro krouživé kmitání rotorů. Ověření, zda tato modelová rotorová soustava může být Lavalův rotor, se provede pomocí experimentálního měření, při kterém se zjišťuje výchylka trajektorie hřídele při postupně se zvyšujících otáčkách. Naměřené hodnoty se následně zpracují v programu MATLAB. Výsledky se porovnají s teorií Lavalova rotoru.
|
|
|
Návrh algoritmu výpočtu rotoru elektrického stroje s ohledem na napěťově deformační poměry a kritické otáčky
Pařízek, Daniel ; Lošák, Petr (oponent) ; Vlach, Radek (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá problematikou mechanického návrhu rotoru elektrického stroje. V rámci prvních dvou kapitol praktické části práce jsou sestaveny dva zjednodušené výpočtové modely rotoru (modely úrovně 1). Konkrétně model ohybově poddajného rotoru na tuhých podporách a model ohybově tuhého rotoru na pružných podporách. Podstata těchto výpočtových modelů spočívá v řešitelnosti pomocí jednoduchých rovnic. S použitím těchto modelů lze docílit úspory času při sestavování předběžného návrhu geometrie rotoru. Následující kapitola je věnována srovnání různých přístupů k výpočtovému modelování rotoru pomocí MKP. Vyšetřován je předem zadaný předběžný návrh vysokorychlostního masivního rotoru. Představeny jsou výpočtové modely různých úrovní při deformačně-napěťové analýze a modální analýze. Součástí je rovněž návrh, jak při dané analýze efektivně postupovat.
|
|
|
Optimalizace modálního tlumení lopatek vysokotlakých stupňů parních turbín
Lošák, Petr ; Zeman,, Vladimír (oponent) ; Pešek, Luděk (oponent) ; Kellner,, Josef (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Rotor parní turbíny je velice složitá soustava, která se většinou skládá z několika rotorových řad. Vzhledem ke konstrukčním možnostem a neustále se zvyšujícím nárokům na účinnost parních turbín je prakticky téměř nemožné vyhnout se všem rezonančním stavům. Může například docházet k přejezdu některého rezonančního stavu při náběhu a doběhu turbíny. V horším případě může nastat situace, kdy provozní stav je blízko některému rezonančnímu stavu dané rotorové řady. V takovém případě dochází k výraznému kmitání, což může vést až k vysokocyklové únavě lopatek, nebo jejich závěsů. Tyto části jsou velmi namáhané komponenty zejména vlivem odstředivé síly a jakékoliv trhliny jsou nepřípustné. Je tedy naprosto nezbytné vibrace tlumit, například použitím pasivních tlumících členů. Tato práce se zabývá přídavným tlumícím prvkem, který je realizován pomocí pásku, mající průřez rovnoramenného lichoběžníku. Tento pásek je umístěn v bandáži olopatkovaného kola v obvodové rybinové drážce. Vlivem vibrací vzniká mezi jednotlivými částmi bandáže relativní pohyb a díky tření dochází k maření energie, což má za následek tlumení vibrací. Cílem je navrhnout optimální rozměry příčného průřezu tohoto pásku tak, aby docházelo k maximálnímu tlumení vibrací při daném provozním stavu. Analyzovaný disk má 54 lopatek svázaných bandáží, jejichž jednotlivé segmenty vzájemně spojují konce vždy tří sousedních lopatek. Vzniká tak 18 struktur. Jak již bylo naznačeno výše tlumení je realizováno pomocí pasivního frikčního členu, v tomto případě pásku, který je umístěn v bandáži v obvodové rybinové drážce. Takovéto konstrukční řešení má tlumit hlavně axiální tvary kmitání s uzlovými průměry. Míra tlumení souvisí s velikostí relativního pohybu mezi stěnami pásku a drážky, které jsou v kontaktu. Předpokládá se, že velikost relativního pohybu je ovlivněna geometrickými parametry tlumícího pásku. Vhodným stanovením těchto rozměrů lze ovlivnit modální vlastnosti celého olopatkovaného kola takovým způsobem, aby došlo k minimalizaci nežádoucích vibrací v daném provozním stavu. Průřez pásku má tvar rovnoramenného lichoběžníku. V rámci optimalizace jsou hledány nejlepší možné rozměry střední šířky, výšky a úhlu sklonu ramen lichoběžníku. Změnou těchto parametrů lze ovlivnit hmotnost, velikost kontaktní plochy a také ohybovou tuhost tlumícího pásku. Díky tomuto lze ovlivnit velikost kontaktního tlaku a tím i velikost relativního pohybu, a jak již bylo zmíněno výše velikost tlumení je ovlivněna právě relativním pohybem mezi páskem a drážkou. Výpočtová simulace je, zejména u systému obsahujících nelinearity, časově velice náročná. Aby bylo možno ověřit některé vlastnosti výpočtového modelu, který obsahuje pasivní frikční člen a jeho chování při numerické simulaci, je nejprve v prostředí programu ANSYS vytvořen zjednodušený model. Hlavním požadavkem kladeným na tento model je mít co nejmenší počet stupňů volnosti, čímž se doba potřebná k provedení simulace zkrátí na minimum. Z tohoto důvodu má zjednodušený model tvar přímého prutu obdélníkového průřezu s rybinovou drážkou. Kromě optimalizace rozměrů tlumícího pásku je zde zkoumán i vliv jednotlivých optimalizačních parametrů na modální vlastnosti modelu. Výsledky jsou ověřeny experimentálně. Experiment ukazuje i další zajímavé výsledky, které potvrzují vliv tvaru tlumícího pásku na modální vlastnosti modelu. Získané poznatky jsou využity při optimalizaci rozměrů tlumícího pásku v modelu celého olopatkovaného kola.
|
host ::
RSS.