Tyto kritické otáč-
ky lze vhodným naladěním umístit pod volno-
běžné otáčky stroje a jejich přejezd mož-
né účinně tlumit použitím hydrodynamických
tlumičů v místech podpor rotoru.
Ložiskové podpory u vysokootáčkového
stroje tak plní několik funkcí a musí zaručit
spolehlivý provoz při přejezdu kritických otá-
ček rotoru i při zvýšené nevyváženosti. Na zku-
šebním zařízení, které bylo k tomuto účelu
navrženo, na segmentu rotoru (jedna šes-
tina skutečné délky rotoru) ověřovala pevnost
vzorků bandáže za zvýšených teplot (150 °C)
až do 90 000 min–1
. Stlačený vzduch od kom-
presoru (1) jednotky TGU 100 přiveden do spalinového výměníku
(2), kde jeho teplota zvýší na asi 800 °C. Obvodová rychlost ro-
toru 223 m·s–1
. Tep-
lo z jádra rotoru lze odvést
v podstatě pouze chlazením
volných konců hřídele a lo-
žiskových uzlů. Jde o ná-
vrh tzv.
Vhodnou kombinací tuhosti a tlumení ložis-
kových podpor lze zaručit široký rozsah pro-
vozních otáček pružného rotoru. Vlastní rotorová
bandáž klíčovým prvkem vysokootáčkové-
ho generátoru. Při těchto testech nikdy
nedošlo k destrukci bandáže, pouze u někte-
rých druhů návinu vyskytovalo odmotá-
ní vláken způsobené přerušením vláken při
obrábění vnějšího tvaru bandáže.
spalinový
kotel
Obr. Dodavatel
bandáže optimalizoval technologii návinu
způsobem zaručujícím geometrickou přesnost
bez nutnosti dalšího obrábění.
Uložení rotoru
Při vlastním konstrukčním
řešení vysokootáčkového stro-
je vyskytují problémy, se
kterými u běžných strojů
nelze setkat. Toho-
to dosahuje laděním ložiskových podpor. Teplo-
tu v rotoru zvyšují dva hlavní faktory – tře-
ní vzduchu a ztráty vířivými proudy.Turbínová hřídel pohání
kompresor (1) a prostřednictvím spojky dále spojena s generátorem
HFG 125T (4).51ELEKTRO 3/2011
inovace, technologie, projekty
síly permanentních magnetů.
Pro omezení přetížení ložisek a rotoru při
přechodu kritických otáček bylo navrženo
a ověřeno několik typů pružných a tlumicích
ložiskových podpor. Vzhle-
dem k tomu, bandáž z uh-
líkových vláken funguje jako
tepelný izolant, rotor citli-
vější na vliv vířivých proudů
než rotory konvenčních strojů. třeba,
aby bandáž měla určitou geometrickou přes-
nost a tuhost pro zamezení radiálního posuvu
magnetů za provozu v rámci pružné deforma-
ce materiálu bandáže. V případě skládané-
ho rotoru, složeného z hřídele, permanentních
magnetů a bandáže, vzniká při běžném způ-
sobu výroby velká nevyváženost rotoru, kte-
rou nutné správně kompenzovat. 3 800 MPa. 4. Správný návrh vyžaduje
důkladnou analýzu dynamic-
kého chování celé soustavy,
tj. Vzduch vystupující z turbíny (3) vhání do spalinové-
ho kotle (5), kde podporuje hoření. Schéma nepřímého ohřevu
Kompresor (1) nasává vzduch z atmosféry. Důležitou roli
hraje dynamika celé soustavy
rotoru generátoru připojené-
ho spojkou k rotoru turbomo-
toru. Materiál ban-
dáže musí být rovněž nemagnetický. Musí mít dostatečnou pevnost
a zároveň nejmenší výšku, aby byla mini-
malizována vzduchová mezera mezi magnety
a statorovým svazkem. Malá výška
bandáže souvisí i s chlazením rotoru.
Je-li poddajnost ložiskových podpor znač-
ně větší než ohybová poddajnost rotoru, ro-
tor krouží při svých prvních dvou kritických
otáčkách jako tuhé těleso. Výška bandáže pouhých
3,6 mm, přičemž jenom odstředivá síla mag-
netů dosahuje hodnoty 162 tun.
Vysokootáčkové rotory nelze ukládat na
tuhé ložiskové podpory, jaké používají
u běžných točivých elektrických strojů. Velká přesnost
výroby všech rotačních dílů, dokonalé vyvá-
žení a montáž jsou základní předpoklady za-
jištění podmínek potřebných pro spolehlivou
funkci ložisek. Po uskutečnění upřesňujících výpočtů
byla navržena rotorová bandáž z uhlíkových
vláken s pevností min.
Vhodným řešením tlumení odstraní vliv
provozních vibrací nejenom na samotná ložis-
ka, ale i na vlastní rotor s bandáží a magnety. pružného rotoru, který provozován
v nadkritické oblasti otáček. Pružný rotor vyžaduje vyvažování při pro-
vozních otáčkách stroje.
Za pružný považován rotor, jehož kri-
tické otáčky jsou menší než otáčky provoz-
ní. Z předběžných výpočtů
bylo zřejmé, tyto požadavky mohou splnit
pouze kompozitní materiály. Vy-
sokootáčkový rotor většinou není možné po-
kládat za tuhé těleso, což přináší komplika-
ce při navrhování uložení rotoru a při jeho
vyvažování. Ohřátý vzduch přive-
den na turbínu (3), kde expanduje a koná práci.
Zajistit účinné chlazení roto-
ru proto velmi obtížné. PBS Velká Bíteš
neměla s kompozity žádné zkušenosti, a pro-
to navázala spolupráci specializovanou fir-
mou.
Generátor
HFG 125T
.
1
2
34
G T
4
výměník
Obr. Avšak ani
provozním vyvažováním nelze zabránit změ-
ně nevyváženosti za provozu vlivem odstře-
divých sil a teplotních deformací. Vlastní tech-
nologie výroby bandáže představuje špičko-
vé know-how v oboru. posouzení kritických otá-
ček ve vazbě na vlastní frekvence. Generátor HFG 125T
je vysokofrekvenční elektrický stroj a tloušť-
ka bandáže zásadní vliv na složku ztrát,
které vznikají vířivými proudy
