Machine dynamoélectrique. La présente invention se rapporte à une machine dynamoélectrique, notamment de grandes dimensions., avec dispositif élastique pour empêcher la transmission :des vibrations qui se manifestent dans le noyau au bâti extérieur :de .la machine.
On sait que les forces magnétiques exer cées, par lie rotor sur le noyau du stator d'une machine dynamo-électrique, donnent lieu à des vibrations dans ledit noyau, ces vibrations ayant une amplitude assez grande dans le cas, de machines à grande vitesse ayant un petit nombre: de pôles. Ainsi dans: une machine à deux pôles -de grandie dimension, tel qu'un turbo-générateur; le champ ma gnétique très puissant :du rotor oblige le noyau du stator à assumer une forme ap proximativement elliptique, et cette .déforma tion elliptique tourne pendant le fonctionne ment de la machine à la même vitesse que le rotor.
Comme la distribution du :champ ma- gnètique est approximativement sinusoïdale, le mouvement de chaque point :dans le noyau du stator sera également sinusoïdal. Le même effet se produit avec un nombre de pôles, plus, grand bien qu'il soit au maximum dans des machines :ayant seulement peu de pôles et de façon correspondante des vitesses :de rotation élevées.
Cette déformation du noyau, qui tourne avec le rotor, a pour effet que le noyau vibre à une fréquence correspondant à la vitesse de rotation :et cette vibration peut, dans quelques cas, atteindre une amplitude assez grande.
Dans lia construct:ion habituelle de grandis générateurs: et d'autres machines dynamo- électriques, :dans lesquelles, le noyau du stator est supporté directement par lie bâti ou boite enve'l:oppe, les vibrations se manifmtant dans le noyau sont transmises au bâti et à lia fon dation sur laquelle repose lia machine.
Ceci est évidemment très désagréable, mais: on n'a jusqu'à présent trouvé aucun moyen pour em pêcher la production :de pareilles vibrations on pour diminuer sensiblement. leur ampli tude, attendu qu'elles sont occasionnées par le champ magnétique du rotor dont la puis sance est déterminée par la capacité désirée de la machine.
La machine dynamo-électrique, objet de l'invention, comprend donc, en combinaison avec un stator constitué par un élément, de bâti extérieur, un élément de bâti intérieur, un noyau de stator fixé dans l'élément de bâti intérieur, des moyens de montage élas tiques liant l'élément de bâti intérieur à l'élé ment de bâti extérieur, lesdits moyens élas tiques ayant une élasticité telle radialement par rapport. au stator qu'ils peuvent absor ber les vibrations se manifestant dans le noyau du stator, mais sont rigides de façon telle dans le sens tangentiel par rapport au stator qu'ils peuvent.
"le supporter dans sa po sition correcte par rapport au bâti extérieur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de t'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en bout de la ma chine dynamoélectrique, mais sans .rotor, une partie étant représentée en :section sui vant la ligne I-I de la fig. 2; La fig. 2 est une vue de côté de la ma chine, partie en section suivant 'la ligne II-II de la fig. 1.
Les fig. 3 et 4 donnent des détails expli catifs d'ordre théorique.
La machine représentée aux fig. 1 et. 2 est un générateur de dimensions relativement grandes ayant un élément de bâti extérieur qui comprend une boîte-enveloppe 1 et une pluralité d'anneaux espacés axialement 2. La dit élément de bâti comporte des pieds de support 3 de chaque côté pour supporter la machine sur une fondation 4, ,des trous 5 étant prévus dans la boîte-enveloppe 1 en des endroits appropriés, 'lesquels peuvent être, si on le désire, fermés par des couvercles. La machine possède un noyau de stator lamellé 6,
qui est pourvu de fentes 7 pour recevoir des enroulements d'induit. Le noyau de stator est rigidement monté dans un, élément de bâti intérieur qui comprend une série de bandes d'acier longitudinales 8 et de bagues d'acier annulaires 9 formant ainsi un cadre qui est complètement séparé de l'élément de bâti extérieur. Un rotor est fixé sur un arbre 10 qui est. rotativement supporté dans des paliers extérieurs (non montrés) et est dis posé pour être mis en action par un moteur tel que, par exemple, une turbine à vapeur.
L'élément, de bâti intérieur est supporté dans l'élément de bâti extérieur par des membres faisant ressort 11. Ces membres- ressorts ont la. forme de plaques plates en acier qui sont relativement larges et minces, rigides dans 'la direction de leur longueur, mais élastiques dans la direction transver sale.
Il y a .deux de cxes plaques de chaque côté du noyau et à chaque extrémité de la machine, comme il est clairement montré sur le dessin. Chaque paire de plaques-ressorts est montée en une position verticale sur un support 12, qui est. fixé à une patte 13 de l'élément de bâti extérieur à, l'aide de bou lons 14.
Les supports<B>12</B> sont assujettis en position à l'aide de boulons 15 qui sont vissés dans les supports par une extrémité et reliés à des pattes 16 de l'élément de bâti extérieur par l'autre extrémité, de manière que les sup ports 12 forment des pièces rigides pour por ter le poids de l'élément de bâti .intérieur et du noyau.
L'élément de bâti intérieur com- prend une barre longitudinale 17 de chaque côté, qui constitue une des bandes de l'élé ment de bâti intérieur et qui possède des trous verticaux destinés à recevoir des bou lons 18 à l'aide desquels chaque barre est fixée à un élément-chapeau 19 qui est fixé aux extrémités supérieures des plaques-
ressorts <B>11.</B> Les plaques-ressorts 11 étant relativement 'longues et minces en direction verticales possèdent une élasticité considé- rable dans le sens horizontal., c'est-à-dire radialement par rapport à l'élément de bâti intérieur. Elles sont. cependant relativement solides et rigides dans:
la direction verticale, grâce à leur largeur et grâce au fait que chaque paire de plaques-ressorts est solide ment assemblée aux deux extrémités. Pour cette raison, le poids de l'élément de bâti intérieur et du noyau est supporté de façon adéquate dans: l'élément de bâti extérieur.
Comme les plaques-ressorts 11 ont une élasticité considérable dans la direction hori- zoutale, on comprend: que l'élément -de bâti intérieur pourraient exécuter des. mouvements dans le sens horizontal. s'il n'était supporté que par les plaques-ressorts 11. Toutefois, pour réprimer de pareils. mouvements: en sens horizontal, l'élément de bâti intérieur est aussi supporté, au fond, par des :éléments ressorts 20.
Ces: éléments-ressorts peuvent être moins grau & en dimension que les plaques-ressorts 11, attendu qu'ils ne sont pas appelés à supporter le poids. de l'élément de bâti intérieur et ,du noyau, mais -doivent être seuilement suffisamment rigides dans la di rection de lieur longueur pour réprimer tout mouvement horizontal de l'élément de bâti intérieur, tout en :
étant suffisamment élas tiques radialement par rapport à l'élément de tiques radialement par rapport à l'élément de bâti pour absorber des vibrations ra diales. Des: barres: 2:1 sont fixées entre les parties extérieures 2 :de l'élément :de bâti extérieur et chacun des éléments-ressorts 20 est figé par son extrémité extérieure dans une des barres 21 à, l'aide d'écrou s: et de ron- délles de serrage 22.
Les extrémités inté rieures: des éléments-ressorts, 20 sont fixées à des bandes longitudinales 2,3, s'étendant entre le bagues 9 de l'élément de bâti inté rieur, par des écrous et des: rondelles. de ser rage 24. Deux éléments-ressorts 20 sont pré vus à chaque extrémité de la machine, un desdits éléments-ressorts étant fixé à la barre 21 sur un côté de la machine et Vautre été- ment-ressort :étant fixé à la barre 21 sur le côté opposé de la machine, comme montré en fig. 1.
111 est ainsi apparent que l'élément de bâti intérieur est supporté en bonne position dans l'élément de bâti extérieur à l'aide d'éléments- ressorts en -des points :espacés autour de celui- ci, ces éléments étant figés par une extrémité à l'élément de bâti extérieur et par l'autre extrémité à l'élément de bâti intérieur.
Ces éléments-ressorts sont tous suffisamment rigides tangentiellement par rapport à l'élé ment -de bâti intérieur pour le supporter en position :dans: l'élément de bâti extérieur, mais ils sont suffisamment élastiques. radia lement par rapport à l'élément le bâti inté rieur pour absorber les composantes: radiales des vibrations ,se manifestant .dans le noyau de stator comme résultat des forces:
magné- tiques exercées: par le rotor, -et pour empêcher ainsi leur transmission à l'élément de bâti extérieur et à la fondation.
Toutefois, comme les ressorts de support :sont rigides dans, la direction tangentielle, toutes composantes tangentielles des vibrations se manifestant aux endroits où les ressorts sont attachés à l'élément de bâti intérieur seront transmises par deux à l'élément de bâti extérieur. Cepen dant, les,composantes tangentielles -de vibra tion sont, en général, bien plus petites que les composantes radiales, mais: néanmoins assez grandes pour être préjudiciables.
Dans le but de supprimer aussi la transmission des composantes tangentielles des vibrations, lies éléments-ressorts sont figés à l'élément de bâti intérieur en :des points où ces compo santes sont, sensiblement zéro: -ou -du moins tellement petites qu'elles ,n'ont aucun :effet appréciable. Ces points peuvent être facile ment déterminés par des essais, mais: leur position peut aussi être calculée très facile- ment.
En se référant à dla fig. 3, ds .représente un petit segment de l'axe neutre A,du stator. Ce dsegment élémentaire -est montré en a dans sa position normale -ou nondéformée :et en b dans sa positiio:
n -déformée à un instant donné loua l'influence du champ magnétique -du ro tor. La déformation tangentielle d'une extré- mité du segment mesurée soues forme d'un angle est z et E représente la déformation ra diale.
Le rayon -die l'axe neutre -est r et la largeur angulaire du segment ds est repré sentée par d0.
EMI0003.0118
En développant le radical. et en omettant les termes d'ordre plus élevé que le second, on obtient:
EMI0004.0003
Gomme
EMI0004.0004
est une petite grandeur du même ordre que
EMI0004.0005
est négligeable en comparaison de
EMI0004.0006
et comme e est aussi petit comparé à r, l'équation (3) peut être réduite à tangentielle est
EMI0004.0008
La déformation linaire égale à r z et de l'équation (5) résulte lorsque<B>19</B>
EMI0004.0012
cl résulte Comme le champ magnétique d'un rotor de générateur est de distribution sinusoïdale et comme le stator est monté symétrique ment, la déformation du stator sera elliptique et la déformation radiale d'un point sur l'axe neutre à un instant donné sera de
EMI0004.0013
e l où C est une constante d'intégration;
C peut être évalué en se référant à la fig. 4 qui montre la déformation elliptique de l'axe neutre du stator. On verra par cette figure que,
EMI0004.0018
z est égal à zéro. C sera donc égal à zéro et
EMI0004.0021
d'où :l'on voit que le mouvement tangentiel maximum est la moitié du mouvement ra dial.
Pour un point situé en dehors de l'axe neutre, le mouvement: tangentiel linéaire T sera égal à celui du point correspondant sur l'axe neutre glus le mouvement dû à la dé formation angulaire
EMI0004.0026
EMI0004.0027
où v est la distance radiale dudit point à l'axe neutre. De l'équation (7)
EMI0004.0028
En introduisant les valeurs (8) et (10) dans l'équation (9), on aura
EMI0004.0033
Lorsque la machine marche, ha déforma tion elliptique du stator tournera à une vi tesse égale à la vitesse du rotor.
La défor mation d'un point à un moment quelconque t peut alors être obtenue en remplaçant O par cc t dans 'équation ci-dessus, ou étant la vitesse angulaire. Les équations (7), (8) et (11) deviennent alors
EMI0004.0049
Il résulte de la dernière équation que la composante tangentielle de la vibration :
sera zéro en des. points qui se trouvent à une -dis tance radiale en dehors de l'axe neutre égale à un tiers du rayon de l'axe neutre. Lorsque les ressorts de ,support sont fixés à l'élément de bâti intérieur en ces points déterminés, au cune vibration tangentielle ne sera alors transmise à l'élément de bâti extérieur et, comme les ressorts sont ,suffisamment Mas tiques radialement pour absorber les compo santes radiales,
la transmission de toute vi bration à l'élément de bâti extérieur sera de la sorte empêchée.
En résumé, dans l'exemple décrit ci- dessus et représenté au dessin, le noyau de stator est supporté dans un .élément de bâti intérieur qui -est monté dans l'élément de bâti extérieur à l'aide de supports à ressort qui sont établis de façon à être suffisam ment élastiques radialement par rapport à l'élément -de bâti intérieur pour absorber les composantes radiales des vibrations se mani festant dans le noyau de stator et à être suf fisamment rigides tangentiellement par rap port à 'L'élément
de bâti intérieur pour sup porter le poids de celui-ci et pour le mainte nir en bonne position dans l'élément de bâti extérieur, lesdits supports à ressort étant fixés à 1'élément de bâti intérieur en des points où les composantes tangentielles de la vibration sont zéro ou du moins extrêmement petites..
Ainsi, aucune vibration ne sera, trans- mise du noyau de ,stator à l'élément de bâti extérieur et celui-ci ainsi que la fondation de la machine sont libres de toutes, vibrations préjudiciables.
On comprend que la construction décrite est susceptible de bien des modifications. Ainsi, on a représenté au,dessin une machine dynamo-électrique à refroidissement par l'air, mais il va de soi que la présente invention peut aussi être appliquée facilement à une machine complètement encagée pouvant être refroidie par un gaz tel que de l'hydrogène circulant à travers la machine,
en établissant l'élément de bâti extérieur sous forme d'une boîte-enveloppe étanche au gaz cet en pré- voyant des moyens de refroidissement appro priés pour le gaz.