迫札－ＯＨ制应用２０１３，４０（３）
研究与设计ｉＥＭｃＡ
１．５
ＭＷ双馈风力发电机振动研究
陈纪军，
尹曾锋，
张越雷，
覃四珍
（湘潭电机海上风力发电技术与检测国家重点实验室，湖南湘潭４１１１０１）
摘要：采用了ＡＮＳＹＳ通用有限元软件对机座进行模态分析，通过分析机座前四阶固有频率与电机旋转频率，发现第一阶固有频率１６．３Ｈｚ与转速１
０００
ｒ／ｍｉｎ频率相近，机座振动较为明显。将圆筒形
机座改为方形机座，并提高机座刚度，模态仿真结果及振动试验结果表明，方形机座低阶固有频率与电机工作转速频率不重合，振动速度减小，方形机座有利于电机的稳定运行。
关键词：双馈发电机；振动：模态分析；固有频率中图分类号：ＴＭ３１５
文献标志码：Ａ
文章编号：１６７３－６５４０（２０１３）０３－００１７－０３
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆ１．５
ＣＨＥＮ
Ｍｅｇａｗａｔｔｓ
Ｚｅｎｇｆｅｎｇ，
ＤｏｕｂｌｅＦｅｅｄｂａｃｋ
ＷｉｎｄＧｅｎｅｒａｔｏｒ
Ｊｉｊｕｎ，
ＹＩＮ
ＺＨＡＮＧＹｕｅｌｅｉ，ＴＡＮＳｉｚｈｅｎ
（Ｓｔａｔｅ
ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｆｆ－ＳｈｏｒｅＷｉｎｄ－ＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＴｅｓｔｉｎｇ，Ｘｉａｎｇｔａｎ４１１１０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＮＳＹＳｇｅｎｅｒａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｔｈｅｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｕｓｅｄ．Ｗｅｆｉｎｄｔｈｅｆｉｒｓｔｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ１６．３Ｈｚｉｓｅｑｕａｌ
ｔｏ
ｓｐｅｅｄ１０００＃ｍｉｎｗｉｔｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓａｎｄｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎ
ｔｏ
ａ
ｏｆｂａｓｅｉｓ
ｏｂｖｉｏｕｓ．Ｗｅｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｂａｓｅ
ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ
ｔｅｓｔ
ｓｑｕａｒｅ
ｂａｓｅａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｂａｓｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆ
ａｒｅ
ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｑｕａｒｅｂａｓｅ’Ｓｌｏｗ—ｏｒｄｅｒｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ
ｔｏ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅ
ｓｐｅｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ，ａｎｄｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓｒｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｓｑｕａｒｅｂａｓｅｉｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ．
ｔｈｅｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅｆｅｅｄｂａｃｋｗｉｎｄｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ；ｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
０
引言
机座，利用滚压机弯圆钢板，内加焊接轴向筋制作而成，制造工艺较为复杂。机座是整个电机最大的结构刚度支撑件，其刚度大小直接影
响电机的振动状况，机座振动的原因主要分为转子振动的激振力和定子铁心的电磁振动，而转子振动的激振力与转轴旋转有直接关系，发电机在９００～１
０００
由于兆瓦级双馈风力发电机安装在与地面成５。夹角的弹性支撑上，降低了整机的刚度，电机的振动问题普遍存在‘１Ｊ。振动可以降低电机效率，加速轴承磨损，甚至可以松动电机转子磁极和端
部绑线，造成安全事故。２ｊ。因此，研究双馈发电机的振动就显得尤为重要，而排除共振，就要使系统的固有频率避开外界激振力的频率旧Ｊ。电机的振动可分为机械振动和电磁振动，采用ＡＮＳＹＳ
软件可以进行电机的模态分析，获得固有频率，从而实现以结构刚度的角度研究电机机械振动的问题‘４引。１
ｒ／ｍｉｎ范围内容易产生共
振，且振动现象较为明显。本文主要研究电机旋转激励对机座振动的影响，并提出合理的减
振措施。
优化改进后的机座采用方形结构，由端板、侧板和底板及支撑件组成，利用钢板直接焊接而成，制造工艺相对简单，方形机座比圆筒形机座重量增加近８０ｋｇ，既可以保证足够的强度，又满足减
电机机座振动
１．５
小振动的刚度要求。１．５ＭＷ双馈风力发电机机
ＭＷ双馈风力发电机最初采用圆筒形
座见图１和图２。
｛基金项目：海上风电关键技术研究（２０１０ＣＢ７３６２０１）
研究与设计ＥＭＣＡ迫】６乙与柱书Ｊ应闭２０１３．４０（３）
图４力Ｊ）ｆ；机座网格俟型
在对风力发电机组进行有限元分析前，所要定
义的材料属性有：材料的弹性模量Ｅ、泊松比肛以
及材料密度Ｐ。机座的材料为Ｑ２３５；弹性模量Ｅ＝２．１×１０“Ｎ／ｍ２，泊松比肛＝０．３，密度Ｐ＝
７８５０
ｋ／ｍ３。设置载荷主要包括机座自重，机座上
方冷却器重力以及定、转子重力对机座的压力，由
于双馈风力发电机四个地脚螺栓固定在弹性支撑上，设置机座在非重力方向上的全部位移约束，采
用ＢｌｏｃｋＬａｎｃｚｏｓ方法分析机座的前四阶模态。２．２分析结果
２
模态分析
对两种结构形式的机座进行建模仿真，由
模态分析获得的低阶固有频率比较精确，通
过分析机座低阶固有频率与转轴旋转激励频率，从而判断是否发生共振。电机工作转速为９００～
２０００
２．１计算过程
于机座结构是复杂的，在建立力学模型时，需根据等力学效应将结构做一些简化处理。８。９１。将机座作为一个整体建模，并去除对刚度影响
不大但对模型的复杂程度影响很大的小构件及小孔、倒角等。利用ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ对机座进行实体建模，导人ＡＮＳＹＳ，采用ｓｏｌｉｄｌ８６—２０节点
ｒ／ｒａｉｎ，对应旋转激励频率为１５—３３．３
Ｈｚ，
如果机座低阶固有频率能避开此激励频率范围，
电机就不会发生共振，振动现象会明显减弱。本文针对湘潭电机股份有限公司生产的１．５ＭＷ双馈风力发电机两种形式的机座进行了模态分析，分别获得了两者的低阶固有频率见表１和表２。
表１
阶数
单元对机座进行网格划分，建立有限元模型。
圆筒形机座模型共有节点２７４８６０个，单元
１３６
圆筒形机座低阶固有频率
频率／Ｈｚ
１６．３
５８６个；方形机座模型共有节点１
８１７３３４
３５．７９０．４１７６．２
个，单元８８２５６５个。两种机座网格模型见图３和图４。
表２方形机座低阶固有频率
阶数
频率／Ｈｚ
４５．７９０．１１９０．７
图３圆筒形机座网格模型
迫札与控制应田２０１３，４０（３）
在实际工程应用中，系统固有频率与激励频率并非完全重合才会发生共振，工程上一般要求在±１０％即可发生强烈振动。…’。１．５ＭＷ发电机圆筒形机座一阶固有频率为１６．３Ｈｚ，电机工作转速９００～１
１６．６
０００
研究与设计。Ｅ眦Ａ
比较以上两表，方形机座相同测量点的振动速度较小，这是因为方形机座的低阶固有频率与旋转激励频率相差较大，不容易引起共振。第５和第６测量点振动速度最大，这是机座水平径向位置结构刚度较低导致的，在方形机座两侧面板内面分别固定一条槽型钢来加强此处的刚度，减
ｒ／ｍｉｎ对应的旋转激励频率为１５～
Ｈｚ，圆筒形电机机座容易在此转速区间发生
共振，不利于电机稳定运行。圆筒形机座第二、三和四阶固有频率都大于旋转激励频率最高点
３３．３
弱振动，方形机座水平径向振动速度降低近
５
ｍｍ／ｓ，其他位置的振动速度也出现不同程度的
Ｈｚ，不会发生共振。方形机座低阶固有频率降低，机座减振效果较为明显，满足电机稳定运行要求。机座６个测量点的平均振动速度见图５，机座水平径向测量点的振动速度随时问的变化曲线见图６。
８５８Ｏ７５
７Ｏ６
最小值为４５．７Ｈｚ，所有低阶固有频率都大于旋转激励频率最大值３３．３Ｈｚ，最低临界共振转速
２７４２
ｒ／ｍｉｎ，临界共振转速超出工作转速，机座在
正常工作转速范围内不会发生强烈振动。
：＿ｉ圆筒机咄ｔ１片形州巾
３振动试验及分析
将两台１．５ＭＷ电机分别固定在与地面成５。夹角的弹性支撑上，其中一台为圆筒形机座电机，另一台为方形机座电机，电机在空载电动机状态下进行振动测试。对转速为６００～３
６００
∞｝；
６
５０
５
５５Ｏ４
５
４Ｏ３５３０２５
ｒ／ｍｉｎ的
电机，稳态运行时采用振动速度有效值表示，其单
位为ｍｍ／ｓ，利用振动测量仪分别测量６个不同位置的振动速度，在电机两端取轴向、垂直径向和水
２，●Ｏ
０５０
５Ｏ０
］
１
］
３
］］
４
５
６
］
ｉ，
洲量点
平径向各２个测量点，共计６个测量点，分别编号
１～６，将电机稳定运行时的最后５组振动速度测量值分别列表３和表４。
表３圆筒形机座振动速度
图５机座振动速度柱状图
图６机座水平径向振动速度曲线
由图６可见，方形机座水平径向振动速度在
２．８２．７２．３２．２３．１３．０
２．９２．７２．５２．４３．２３．１
２．８２．９２．４２．３３．１３．２
２．７３．Ｏ２．４２．４３．Ｏ３．３
３．Ｏ３．１２．３２．３３．１３．１
１０
Ｓ内稳定于３ｍｍ／ｓ，圆筒形机座水平径向振动
速度在近２０Ｓ内稳定于８ｍｍ／ｓ，振动速度减小
５
ｍｍ／ｓ；方形机座平均振动加速度０．３ｍｍ／ｓ２，圆
筒形机座平均振动加速度０．４ｍｍ／ｓ２，振动加速度减小０．１ｍｍ／ｓ２，振动减弱。
（下转第５６页）
一１９—
测试技术与检测设备ｊＥ啪：Ａ迫】６乙与拨刮应田２０１３，４０（３）
测试的困扰。测试结果证明，该平台能够按照测
试系统设计功能要求，成功实现对伺服电机的测
输出不同直流电压的目的。电机输出端加电涡流制动器作为其负载，通过改变电涡流制动器的转
矩达到改变负载的目的。可测试的参数有电机电压，电流，转速，转矩，输人功率，输出功率。
以两台电机的负载测试为例进行分析。图６为负载测试性能曲线，从图６可看出，在相同的负
载条件下，电机Ｂ的电流明显高于电机Ａ。综合
试工作。测试方法具有较高的测试效率和精确度，提高了测量船测控设备重点关键器件的保障
维护水平。
【参考文献】
王义伟．多功能实验台控制系统研究［Ｄ］．西安：西北工业大学，２００３．
［２］
张佳，窦丽华，白永强．伺服电机测试实验平台设计与实现［Ｊ］．实验技术与管理，２０１ｌ（６）：６８－７３．
［３］
邱国平．永磁直流电机主要尺寸的目标设计法［Ｊ］．微电机，１９９４，２７（２）：１５—１８．
，．，
分析测试结果，可得出：电机Ｂ为故障电机，其轴
承可能出现变形或者锈蚀，导致带负载能力减弱。
一系列１一系列２
ｌ
４
ｊ李茂森．交流测功机在电机性能测试中的应用［Ｊ］．电机与控制应用，２００５，３２（８）：６２－６４．
［５］张文海．直流稳压电源在电机测试使用中的一些问题［Ｊ］．微特电机，２００６（２）：４５—４６．
［６］
图６负载测试性能曲线
［７］
仲济艳．大功率直流电机测试电源设计［Ｊ］．今日电子，２０１１（９）：５８－６０．
徐忠伟．直流电机性能测试结果不确定度评定［Ｊ］．现代测量与实验室管理，２００７（４）：２０－２５．
４
结语
［８］
张文海，徐丽．永磁直流力矩电机空载电流测试分析［Ｊ］．微特电机，２００５（６）：４５—４６．
收稿日期：２０１２—１０—１１
航天测量船测控雷达伺服直流电机测试系统
的建设突破了测量船伺服直流电机无法进行负载
（上接第１９页）４
结语
［４］［５］［６］
塔架的气弹响应［Ｊ］．清华大学学报：自然科学版，２００２，２（２）：２１１一１５．
邓爱华．浅析降低电机振动和噪声的措施［Ｊ］．中国科技纵横，２０１２，（７）：９４．
ＡＮＳＹＳ公司．ＡＮＳＹＳ动力学分析指南［Ｇ］．２０００．剑绵，谭恢村，陈昌林，等．三峡机组刚强度引进技术的消化吸收与工程应用［Ｊ］．东方电气评论，２００１，１５（２）：２４０・２４７．
［７］
郭灯塔，张海凤．立式电机振动分析［Ｊ］．电机与控制应用，２００７，３４（６）：９－１２．
［８］
平安，甘娥衷，于世婷．有限元法一原理、建模及应用［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００４，７０－７３．
［９］
ＷＡＬＴＯＮＪＨ．大型同步电机设计制造与运行
通过模态分析两种结构形式的电机机座，圆筒形机座一阶固有频率与电机旋转激励频率相
近，振动剧烈；方形机座低阶固有频率远远大于激
励频率，未出现共振，振动现象得到减弱。振动试验数据表明，方形机座振动速度降低３—５行，为今后解决大型电机振动提供依据。
【参考文献】
［１］
顾德军，栾华．两极中型异步电动机振动产生的原因及处理［Ｊ］．防爆电机，２００５，３（４０）：３０—３２．
ｍｍ／ｓ，
有力地证明了方形机座更加利于电机的稳定运
［Ｍ］．成都：东方大电机编辑部，１９８９．
［２］朱开斌，周华亮，王强．电机振动的产生及控制［Ｊ］．２００８，（４９）：３０２－３０４．
［１０］
宫靖远．风电场工程技术手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社．２００４．
收稿日期：２０１３—０１—１５
［３］介龙，陈彦，薛克宗．风力发电机耦合转子／机舱／一５６一
迫札－ＯＨ制应用２０１３，４０（３）
研究与设计ｉＥＭｃＡ
１．５
ＭＷ双馈风力发电机振动研究
陈纪军，
尹曾锋，
张越雷，
覃四珍
（湘潭电机海上风力发电技术与检测国家重点实验室，湖南湘潭４１１１０１）
摘要：采用了ＡＮＳＹＳ通用有限元软件对机座进行模态分析，通过分析机座前四阶固有频率与电机旋转频率，发现第一阶固有频率１６．３Ｈｚ与转速１
０００
ｒ／ｍｉｎ频率相近，机座振动较为明显。将圆筒形
机座改为方形机座，并提高机座刚度，模态仿真结果及振动试验结果表明，方形机座低阶固有频率与电机工作转速频率不重合，振动速度减小，方形机座有利于电机的稳定运行。
关键词：双馈发电机；振动：模态分析；固有频率中图分类号：ＴＭ３１５
文献标志码：Ａ
文章编号：１６７３－６５４０（２０１３）０３－００１７－０３
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆ１．５
ＣＨＥＮ
Ｍｅｇａｗａｔｔｓ
Ｚｅｎｇｆｅｎｇ，
ＤｏｕｂｌｅＦｅｅｄｂａｃｋ
ＷｉｎｄＧｅｎｅｒａｔｏｒ
Ｊｉｊｕｎ，
ＹＩＮ
ＺＨＡＮＧＹｕｅｌｅｉ，ＴＡＮＳｉｚｈｅｎ
（Ｓｔａｔｅ
ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｆｆ－ＳｈｏｒｅＷｉｎｄ－ＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＴｅｓｔｉｎｇ，Ｘｉａｎｇｔａｎ４１１１０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＮＳＹＳｇｅｎｅｒａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｔｈｅｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｕｓｅｄ．Ｗｅｆｉｎｄｔｈｅｆｉｒｓｔｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ１６．３Ｈｚｉｓｅｑｕａｌ
ｔｏ
ｓｐｅｅｄ１０００＃ｍｉｎｗｉｔｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓａｎｄｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎ
ｔｏ
ａ
ｏｆｂａｓｅｉｓ
ｏｂｖｉｏｕｓ．Ｗｅｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｂａｓｅ
ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ
ｔｅｓｔ
ｓｑｕａｒｅ
ｂａｓｅａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｂａｓｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆ
ａｒｅ
ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｑｕａｒｅｂａｓｅ’Ｓｌｏｗ—ｏｒｄｅｒｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ
ｔｏ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅ
ｓｐｅｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ，ａｎｄｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓｒｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｓｑｕａｒｅｂａｓｅｉｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ．
ｔｈｅｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅｆｅｅｄｂａｃｋｗｉｎｄｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ；ｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
０
引言
机座，利用滚压机弯圆钢板，内加焊接轴向筋制作而成，制造工艺较为复杂。机座是整个电机最大的结构刚度支撑件，其刚度大小直接影
响电机的振动状况，机座振动的原因主要分为转子振动的激振力和定子铁心的电磁振动，而转子振动的激振力与转轴旋转有直接关系，发电机在９００～１
０００
由于兆瓦级双馈风力发电机安装在与地面成５。夹角的弹性支撑上，降低了整机的刚度，电机的振动问题普遍存在‘１Ｊ。振动可以降低电机效率，加速轴承磨损，甚至可以松动电机转子磁极和端
部绑线，造成安全事故。２ｊ。因此，研究双馈发电机的振动就显得尤为重要，而排除共振，就要使系统的固有频率避开外界激振力的频率旧Ｊ。电机的振动可分为机械振动和电磁振动，采用ＡＮＳＹＳ
软件可以进行电机的模态分析，获得固有频率，从而实现以结构刚度的角度研究电机机械振动的问题‘４引。１
ｒ／ｍｉｎ范围内容易产生共
振，且振动现象较为明显。本文主要研究电机旋转激励对机座振动的影响，并提出合理的减
振措施。
优化改进后的机座采用方形结构，由端板、侧板和底板及支撑件组成，利用钢板直接焊接而成，制造工艺相对简单，方形机座比圆筒形机座重量增加近８０ｋｇ，既可以保证足够的强度，又满足减
电机机座振动
１．５
小振动的刚度要求。１．５ＭＷ双馈风力发电机机
ＭＷ双馈风力发电机最初采用圆筒形
座见图１和图２。
｛基金项目：海上风电关键技术研究（２０１０ＣＢ７３６２０１）
研究与设计ＥＭＣＡ迫】６乙与柱书Ｊ应闭２０１３．４０（３）
图４力Ｊ）ｆ；机座网格俟型
在对风力发电机组进行有限元分析前，所要定
义的材料属性有：材料的弹性模量Ｅ、泊松比肛以
及材料密度Ｐ。机座的材料为Ｑ２３５；弹性模量Ｅ＝２．１×１０“Ｎ／ｍ２，泊松比肛＝０．３，密度Ｐ＝
７８５０
ｋ／ｍ３。设置载荷主要包括机座自重，机座上
方冷却器重力以及定、转子重力对机座的压力，由
于双馈风力发电机四个地脚螺栓固定在弹性支撑上，设置机座在非重力方向上的全部位移约束，采
用ＢｌｏｃｋＬａｎｃｚｏｓ方法分析机座的前四阶模态。２．２分析结果
２
模态分析
对两种结构形式的机座进行建模仿真，由
模态分析获得的低阶固有频率比较精确，通
过分析机座低阶固有频率与转轴旋转激励频率，从而判断是否发生共振。电机工作转速为９００～
２０００
２．１计算过程
于机座结构是复杂的，在建立力学模型时，需根据等力学效应将结构做一些简化处理。８。９１。将机座作为一个整体建模，并去除对刚度影响
不大但对模型的复杂程度影响很大的小构件及小孔、倒角等。利用ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ对机座进行实体建模，导人ＡＮＳＹＳ，采用ｓｏｌｉｄｌ８６—２０节点
ｒ／ｒａｉｎ，对应旋转激励频率为１５—３３．３
Ｈｚ，
如果机座低阶固有频率能避开此激励频率范围，
电机就不会发生共振，振动现象会明显减弱。本文针对湘潭电机股份有限公司生产的１．５ＭＷ双馈风力发电机两种形式的机座进行了模态分析，分别获得了两者的低阶固有频率见表１和表２。
表１
阶数
单元对机座进行网格划分，建立有限元模型。
圆筒形机座模型共有节点２７４８６０个，单元
１３６
圆筒形机座低阶固有频率
频率／Ｈｚ
１６．３
５８６个；方形机座模型共有节点１
８１７３３４
３５．７９０．４１７６．２
个，单元８８２５６５个。两种机座网格模型见图３和图４。
表２方形机座低阶固有频率
阶数
频率／Ｈｚ
４５．７９０．１１９０．７
图３圆筒形机座网格模型
迫札与控制应田２０１３，４０（３）
在实际工程应用中，系统固有频率与激励频率并非完全重合才会发生共振，工程上一般要求在±１０％即可发生强烈振动。…’。１．５ＭＷ发电机圆筒形机座一阶固有频率为１６．３Ｈｚ，电机工作转速９００～１
１６．６
０００
研究与设计。Ｅ眦Ａ
比较以上两表，方形机座相同测量点的振动速度较小，这是因为方形机座的低阶固有频率与旋转激励频率相差较大，不容易引起共振。第５和第６测量点振动速度最大，这是机座水平径向位置结构刚度较低导致的，在方形机座两侧面板内面分别固定一条槽型钢来加强此处的刚度，减
ｒ／ｍｉｎ对应的旋转激励频率为１５～
Ｈｚ，圆筒形电机机座容易在此转速区间发生
共振，不利于电机稳定运行。圆筒形机座第二、三和四阶固有频率都大于旋转激励频率最高点
３３．３
弱振动，方形机座水平径向振动速度降低近
５
ｍｍ／ｓ，其他位置的振动速度也出现不同程度的
Ｈｚ，不会发生共振。方形机座低阶固有频率降低，机座减振效果较为明显，满足电机稳定运行要求。机座６个测量点的平均振动速度见图５，机座水平径向测量点的振动速度随时问的变化曲线见图６。
８５８Ｏ７５
７Ｏ６
最小值为４５．７Ｈｚ，所有低阶固有频率都大于旋转激励频率最大值３３．３Ｈｚ，最低临界共振转速
２７４２
ｒ／ｍｉｎ，临界共振转速超出工作转速，机座在
正常工作转速范围内不会发生强烈振动。
：＿ｉ圆筒机咄ｔ１片形州巾
３振动试验及分析
将两台１．５ＭＷ电机分别固定在与地面成５。夹角的弹性支撑上，其中一台为圆筒形机座电机，另一台为方形机座电机，电机在空载电动机状态下进行振动测试。对转速为６００～３
６００
∞｝；
６
５０
５
５５Ｏ４
５
４Ｏ３５３０２５
ｒ／ｍｉｎ的
电机，稳态运行时采用振动速度有效值表示，其单
位为ｍｍ／ｓ，利用振动测量仪分别测量６个不同位置的振动速度，在电机两端取轴向、垂直径向和水
２，●Ｏ
０５０
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］
１
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４
５
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洲量点
平径向各２个测量点，共计６个测量点，分别编号
１～６，将电机稳定运行时的最后５组振动速度测量值分别列表３和表４。
表３圆筒形机座振动速度
图５机座振动速度柱状图
图６机座水平径向振动速度曲线
由图６可见，方形机座水平径向振动速度在
２．８２．７２．３２．２３．１３．０
２．９２．７２．５２．４３．２３．１
２．８２．９２．４２．３３．１３．２
２．７３．Ｏ２．４２．４３．Ｏ３．３
３．Ｏ３．１２．３２．３３．１３．１
１０
Ｓ内稳定于３ｍｍ／ｓ，圆筒形机座水平径向振动
速度在近２０Ｓ内稳定于８ｍｍ／ｓ，振动速度减小
５
ｍｍ／ｓ；方形机座平均振动加速度０．３ｍｍ／ｓ２，圆
筒形机座平均振动加速度０．４ｍｍ／ｓ２，振动加速度减小０．１ｍｍ／ｓ２，振动减弱。
（下转第５６页）
一１９—
测试技术与检测设备ｊＥ啪：Ａ迫】６乙与拨刮应田２０１３，４０（３）
测试的困扰。测试结果证明，该平台能够按照测
试系统设计功能要求，成功实现对伺服电机的测
输出不同直流电压的目的。电机输出端加电涡流制动器作为其负载，通过改变电涡流制动器的转
矩达到改变负载的目的。可测试的参数有电机电压，电流，转速，转矩，输人功率，输出功率。
以两台电机的负载测试为例进行分析。图６为负载测试性能曲线，从图６可看出，在相同的负
载条件下，电机Ｂ的电流明显高于电机Ａ。综合
试工作。测试方法具有较高的测试效率和精确度，提高了测量船测控设备重点关键器件的保障
维护水平。
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，．，
分析测试结果，可得出：电机Ｂ为故障电机，其轴
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一系列１一系列２
ｌ
４
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４
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收稿日期：２０１２—１０—１１
航天测量船测控雷达伺服直流电机测试系统
的建设突破了测量船伺服直流电机无法进行负载
（上接第１９页）４
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通过模态分析两种结构形式的电机机座，圆筒形机座一阶固有频率与电机旋转激励频率相
近，振动剧烈；方形机座低阶固有频率远远大于激
励频率，未出现共振，振动现象得到减弱。振动试验数据表明，方形机座振动速度降低３—５行，为今后解决大型电机振动提供依据。
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