proiect motor (masini elect rice)
TRANSCRIPT
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
1/21
PROIECTAREA UNUIMOTOR ASINCRON CU
ROTORUL IN SCURTCIRCUIT
Student: BREAZU IOANAnul III. Ing. E.M. F.R.Gr1 sgr.2
SIBIUanul universitar 2011-2012
Coordonator tiinific:Dr. Ing. PANU MIHAI
UNIVERSITATEA "Lucian Blaga" din SIBIU
Facultatea de Inginerie Hermann Oberth
Specialitatea ELECTROMECANIC
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
2/21
Tema de proiectare.
S se realizeze calculul electromagnetic al unui motor asincron trifazat cu rotorul n scurtcircuit avndurmtoarele date nominale:
Datele nominale:- puterea nominal a motorului, Pn = 100 kw;
- tensiunea de alimentare, Un = 660 V, care este, ntotdeauna, tensiunea de linie;
- frecvena tensiunii de alimentare, f1 = 50 Hz;
- turaia de sincronism, n1 = 750 rot/min.;
- numrul de faze, m; de obicei m = 3, motoarele asincrone uzuale fiind trifazate.
- conexiunea, triunghi - ;a) Caracteristicile funcionale i specificaiile constructive:
- tipul motorului - cu rotor bobinat sau n scurtcircuit;- factorul de suprancrcare, Mmax/Mn = 2,2;
- caracteristicile de pornire, Mp/Mn = 1,45 i Ip/In < 6;
Determinarea mrimilor de calcul.
Numrul de perechi de poli 2p.Din relaia de legtur dintre numrul de perechi de poli p, frecvena f1 (n Hz) i turaia
sincron n1 (n rot/min), rezult:
4750
506060
1
1
=
=
= nf
p
Puterea aparent nominal, Sn.
122.129,9489,092,0
10100
cos
3
=
=
=
nn
PS [VA];
n care:
- = 0,92 - este randamentul motorului, valoarea sa estimndu-se, iniial, din figurile 3.1 sau1.3, din ndrumtorul de proiectare, n funcie de tipul motorului;
- cos = 0,89 - factorul de putere al motorului, care, n acest moment, se estimeaz din figurile3.2 sau 3.4, din ndrumtorul de proiectare, tot n funcie de tipul motorului.
Curentul nominal pe faz, In f.Curentul nominal, pe faz, se determin cu ajutorul relaiilor urmtoare:
=
=
=6603
122.129,94
3 n
nn
U
SI 106,83 A.
Pentru conexiunea fazelor n triunghi: 68,61732,1
106,83
3=== nnf
II A-conexiune triunghi ().
Tensiunea nominal pe faz, impus prin tema de proiect, este Unf= Un=660 V. ().Tensiunea electromotoare (t.e.m.) de faz E1 i puterea aparent interioar Si.
T.e.m. rezult din ecuaia de tensiuni a statorului i diagrama fazorial corespunztoare.Valoarea t.e.m. de faz se poate estima cu relaia:
2
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
3/21
E1 = kEU1,
unde sin1
1
11
U
IXkE
= .
- kE = 0,98 n funcie de numrul de perechi de poliT.e.m. se poate determina i n funcie de datele constructive ale mainii:
[ ]VkwfE w 11111 2 = ;n care,
[ ]WbBli 112
= ,
este amplitudinea fluxului magnetic produs de armonica fundamental a induciei magnetice n
ntrefier,B 1, n [T];
- w1 - numrul de spire pe faz din stator;
- kw1 - factorul de nfurare;
- - pasul polar, n [m];
- li - lungimea ideal a mai-nii, n [m].
Puterea aparent interioar, rezult din relaia:Si = mE1In,
cos
== nEnEiPk
SkS = 0,98 122.129,94 = 119.687,34 VA = 119.68 kVA; (1.10.a)
Dependena puterii interioare de dimensiunile i solicitrile electromagnetice ale mainii.
1
i
22
iwBiBA
60nlDkkS = [VA]; (1.11)
n care:
- D, li - se introduc n [m];
- n1 - se introduce n [rot/min];
- A - ptura de curent, n [A/m];
- B - n [T].
Factorul de nfurare pentru armonica fundamental kw.
Se determin cu relaia:kw = kpky .
kp - factorul de repartizare a nfurrii n crestturi:
2sinq
2
qsin
kp
= ;
q - numrul de crestturi pe pol i faz;
[ ]el.Z360p
oo
=
- unghiul de defazaj dintre dou crestturi vecine, n grade electrice;Z = 2mpq - numrul de crestturi statorice;ky - factorul de scurtare al pasului principal,y1:
3
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
4/21
=
y
yky
1
2sin ;
2p
Zy1 = - pasul principal al nfurrii, n crestturi;
y = mq - pasul diametral al nfurrii.
kw = kpkykiPentru calcule preliminarii, factorul de nfurare se poate estima:
kw = 0,91 0,93. Adopt kw = 0,92;
Factorul de form al t.e.m. kB i coeficientul de acoperire ideal a pasului polar i.Se determin n funcie de coeficientul de saturaie magnetic parial al dinilorksd:
m
mdmdm
sdU
UUUk 21
++= ,
Um - tensiunea magnetic a ntrefierului pe o pereche de poli;Umd1, Umd2 - tensiunile magnetice ale dinilor statorici, respectiv roto-rici, pe o pereche de poli.Iniial, pentru solicitri mag-netice normale, se poate estima:
ksd = 1,2 1,35.
Calculul dimensiunilor principale.
Calculul diametrului interior al statorului.
.53,45455,023775009,114,3
119.687,34604260233
1
cmmCn
SpD i ==
=
=
- Si = 119.687,34 [VA];
- n1 = 750 [rot/min];
- =1,09 - coeficientul de form;
- B = 0,69 T - se introduce n [T]. (funcie de i p - se verific ulterior);
Pasul polar:
.87,1742
55,4514,3
2cm
p
D=
=
=
Lungimea ideal li.
Se determin n funcie de diametrulD i de solicitrile electromagnetice:
[ ]mBAnDkk
S60l
1
22
iwB
i
i
= .
.256.069,010360750455,014,374,092,008,1
119.687,3460222
mli =
=
Dup definitivarea diametruluiD i lungimii li, se calculeaz raportul
43,187.17
64,25 ===
il
(1.19)
Limitele normale de variaie ale raportului , sunt reprezentate n figura 3.7, din ndrumtorulde proiectare. Valoarea se ncadreaz n limitele recomandate pentru p = 4.
Determinarea limii ntrefierului.
4
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
5/21
][107,043 2 mmlD g+= .
n acest caz propunem = 0,5 mm.
Definitivarea geometriei miezului feromagnetic.
Miez feromagnetic compact- fr canale radiale de ventilaie, pentru diametre mici i lungimi
ideale ce nu depesc 20 25 cm, sau cnd se utilizeaz, pentru rcire, ventilaia axial (canale deventilaie n lungul miezului).
n acest caz, lungimea geometric, lg, a miezului este:
lg = lFe li= 0,256 m.
CONCLUZII
p=4Sn =122129,94
VAUnf=660 V I nf=61,68 A
Si =119687,34VA D=45,53 cm li =25,6cm
=17,87cm
nfurarea i crestturile statorului.
Numrul de crestturi statorice.Numrul de crestturi statorice,Z1, este dat de relaia:
Z1 = 2m1pq1,unde q1 reprezint numrul de crestturi pe pol i faz.
Determinarea numrului de crestturi statorice se poate face parcurgnd urmtoarele etape:
- se adopt valoarea lui q1 din tabelul 3.1, din ndrumtorul de proiectare;
- se determinZ1 cu relaia ;
- se determin pasul dentar, t1,
1
1Z
Dt
= [cm];
Numrul de crestturi ale statorului, Z1 = 2m1pq1;
Pentru 2p = 8 se recomand q1 = 3 4; se vor efectua calculele pentru dou variante posibile,Z1' i Z1'' (Tabelul 3.1, din ndrumtorul de proiectare):
Z1' = 2 3 4 3 = 72 crestturi;
Z1''= 2 3 4 4 = 96 crestturi.
Pasul dentar, t1:
.98,172
53,4514,3
1'
1' cm
Z
Dt =
=
=
.48,196
53,4514,3
1''
1''
cmZ
Dt =
=
=
- se verific dac valoarea obinut se ncadreaz n limitele orientative
0,05 = 0,89 cm < t1=1,48< 0,2 = 3,57 cm
Verificnd limitele recomadate pentru pasul dentar alegem varianta cu Z1 =96 crestturi, deci
q1 = 4 i t1 = 1,48 cm.
5
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
6/21
Elementele nfurrii statorului.1) Numrul de spire, pe faz:
kfk
Ukw
wB
E
=11
1
14
= numr ntreg.
Fluxul magnetic, , se determin cu relaia (1.9).
= i li B ; = 0,74 0,1787 0,256 0,69 = 23,35 10-3 Wb;
7069,691023,3592,05008,14
66098,031
=
=
w spire/faz.
2) Numrul de conductoare efective, dintr-o cresttur:
=
=1
1111
2
Z
wamnc numr ntreg;
185,1796
704322
1
1111 =
=
=
Z
wamnc
a1- este numrul de ci de curent n paralel, pentru o faz.Pentru a fi ndeplinit condiia de simetrie a cilor de curent n paralel, a1 se alege astfel nct:
=1
2
a
pnumr ntreg.
42
422
1
=
=a
p;
Adopt a1 = 4 ci de curent n paralel, pentru o faz..Adopt nc1 = 20 numr par.
Condiia ca numrul de bobine pe faz i pe calea de curent s fie acelai, la nfurarea n dou
straturi, impune = 111
am
Znumr ntreg:
843
96=
. nr. de bobine /faza = 8.
Pentru a obine tensiuni electromotoare induse, pe faz, egale i defazate cu 2 /m1, trebuie ca
= tm
Z
1
1numr ntreg; teste cel mai mare divizor comun al luip iZ1.
3) Verificri necesare.a) Determinarea numrului real de spire pe faz:
11
111
2 am
nZw c
= ;
80432
2096
2 11
11
1
=
=
=
am
nZw c
spire/faza.
b) Verificarea pturii de curent:
6
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
7/21
11
1
ta
InA
nfc
= [A/cm].
./37,20848,14
68,6120
11
1cmA
ta
InA
nfc =
=
=
Valoarea pturii de curent, obinut cu relaia (1.29), tebuie s fie apropiat de cea adoptat
iniial; ca limite orientative se poate considera:
0,95Aestimat Acalculat 1,05Aestimat;
0,95218 = 208 208,37 229 = 1,05218c) Verificarea valorii maxime a induciei magnetice, n ntrefier:
ii
l
B
= [T];
n care, fluxul magetic util, maxim, , se calculeaz cu relaia:
w11B
fnE
kwfk4
Uk
= [Wb];
unde, w1 = 80 spire, este valoarea definitiv a numrului de spire; kw1 va avea valoareacorespunztoare tipului de nfurare ales.ntruct am optat pentru o nfurare n dou straturi, cu pas scurtat, y1= 10 (pasul diametral, n
crestturi, fiind 2143qm2p
Zy 1 ==== crestturi), la q = 4 i un raport y = y1/y = 0,833,
obinem un factor de nfurare de 0,92 (vezi Anexa 1 Tabelul 1-1, din ndrumtorul de proiectare).Rezult:
Wb31068,4092,0805008,14
66098,0 = = ;
[ ]TB 2,1256,01787,074,0
1068,40 3=
=
;
unde: w1 este valoarea definitiv a numrului de spire; kw1 are valoarea corespunztoare tipului denfurare ales.
Limitele orientative pentru abaterile induciei, fa da valoarea adoptat iniial, sunt:
0,98B estimat B calculat 1,02B estimat.
0,981,2 = 1,17 1,2 1,22 = 1,021,2Dac valoarea induciei nu se ncadreaz ntre aceste limite, trebuie s se reconsidere geometria
miezului magnetic, pornind de la recalcularea lungimii ideale, pentruB impus.
3.6.3. Tipul nfurrii i dimensiunile crestturii.
1) Seciunea conductorului efectiv.Valoarea seciunii necesare pentru conductor impune dimensiunile acestuia i, implicit, tipul
nfurrii i forma crestturii. Seciunea conductorului efectiv se determin cu relaia:][mm
Ja
Is
nf
Cu2
11
1 = .
7
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
8/21
Densitatea de curent, J1, se alege n funcie de clasa de izolaie a nfurrii, de tensiuneanominal i de eficacitatea i tipul ventilaiei, conform recomandrilor din paragraful 3.5.1.
Pentru clas de izolaie F i U
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
9/21
oo
1
o
75,396
360
Z
360 === .
- Dimensiunea deschiderii crestturii, as, este dictat de diametrul conductorului elementar,izolat i de grosimea izolaiei de cresttur; n timpul introducerii conductorului n cresttur, acestatrebuie s fie protejat de izolaia de cresttur (vezi figura 3.12.c, din ndrumtorul de proiectare),
adic:as diz + 1,5 [mm]. (1.38)
Conductorul trebuie s poat fi introdus n cresttur n timp ce este protejat de izolaia decresttur.
as 1,767 + 1,5 = 3,267 mm.e) innd cont de grosimea izolaiei de cresttur, de grosimea izolaiei dintre straturi i grosimea
penei, se definitiveaz forma crestturii, deci, implicit, nlimea acesteia i a dintelui.
D
sb
h0
h3
h2
h1
hc
h0
b2
b0
b1
hc
h1
n urma definitivrii formei i mrimii crestturii, rezult urmtoarele dimensiuni ale acesteia:
as = 3,2 mm; .12,6;,20;5,1;2;91,15;5,0 3210 mmbmmhmmhmmhmmhmmh c ======nlimea crestturii va fi hc1 = 41,9 mm i va fi egal cu nlimea dintelui, hd1.3) Verificri necesare.
9
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
10/21
a) Inducia maxim n dinte.
- Pentru dinii cu perei paraleli, valoarea induciei magnetice (constant pe toat lungimeadintelui) se obine din relaia (1.35), n care, limea dintelui, bd1, are valoarea adoptat.
- n cazul crestturilor cu perei paraleli, inducia magnetic ia valoa-re maxim la bazadintelui, acolo unde seciunea acestuia este minim:
admisd
dFeFe
id B
blkBltB max,
min,1
1max,1
= .
Limea minim a dintelui este:
( )1
1
1
min,1
2c
cd b
Z
hDb
+=
.
b) Valoarea exact a densitii de curent.Se calculeaz dup alegerea dimensiunilor conductoarelor i finalizarea dimensionrii
crestturii:
]mm[Asa
IJ
Cu
nf 2
11
1 /= ;
pentru nfurrile cu mai multe fire n paralel,sCu1 = nfscond, n care,scond este seciunea unuisingur conductor (seciunea conductorului elementar), rezultat din STAS, n funcie dediametrul sau dimensiunile conductorului.
5,6372,24
68,61
11
1 ==
=
cu
nf
Sa
IJ A/mm2.
Valoarea calculat a densitii de curent trebuie s se ncadreze n limitele indicate
(paragraful 3.5.1, din ndrumtorul de proiectare).
Dimensionarea jugului statoric.
nlimea jugului statoric.Se calculeaz cu relaia:
;[m]Blk
h
jiFe
j *1
'1
2 =
B*j1 este inducia n jugul statoric, aleas ntre limitele indicate n paragraful 3.5.2. aleas ntre
limitele 1,35 1,55 T (conform paragrafului 3.5.2, din ndrumtorul de proiectare).- h'j1 este nlimea de calcul a jugului:
- cnd nu exist canale axiale de ventilaie n jugul statoric, h'j1 = hj1, adic, h'j1 este tocmainlimea jugului;
Pentru Bj1 =1,4 T, obinem:
.2,340342,04,1256,095,02
1035,23 3'1 mmmhj ==
=
Diametrul exterior al statorului, Dext.
Dext = D + 2 (hc + h'j1);
Dext = D + 2 (hc1 + h'j1) = 455,3+2*(20,42+34,2) = 455,3+109,24 = 564,54 mm.- din tabelul 3.3Dext= 562 mm.
10
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
11/21
Prin urmare, se va ncerca aducerea valorii calculate a lui Dext la cea mai apropiat valoarenormalizat, prin modificarea nlimii jugului statoric.
mmhDD
h cext
j 93,3242,202
3,455562
21 =
=
=
Verificarea induciei magnetice n jug.
[T]hlk
B
'jiFe
j 41,1034,0256,095,02
1035,23
2
3
1
1 =
=
=
; (3.45.a)
nfurarea i crestturile rotorului.Numerele de crestturi favorabile pentru rotor, pentru 2p = 8 i Z1 = 96, sunt: 78, 82, 110, 112,
114 (crestturi drepte), valori n conformitate cu tabelul (3.4), Cap. 3.2.-ndrumtor de proiectare.n continuare se va efectua calculul pentru dou variante de rotor: Z2 = 110 crestturi i Z*2 = 220crestturi. Toate mrimile calculate pentru cea de-a doua variant vor fi notate cu *. Este propus
o colivie simpl, cu bare de form oval, de aluminiu (figura 3.19, din ndrumtorul de proiectare).Dup adoptarea numrului de crestturi rotorice, se determin pasul dentar al rotorului:
][2
2 cmZ
Dt r
=
;
n care,Dr, este diametrul exterior al rotorului:
Dr= D - 2 [cm].
Dr= 45,53 - 20,05 = 45,43 [cm].
Obinem:
;29,1110
43,4514,32 cmt =
= i .64,0
220
43,4514,32
* cmt =
=
Algoritmul de proiectare, propus n ndrumarul de fa, trateaz numai cazurile motoarelorasincrone cu rotor n scurtcircuit avnd colivie simpl i a celor cu rotor bobinat.
CONCLUZII961 =Z cresttur
i q1 =4 t1 =1,48m w1 =80ipre/faz
nc1 =20 A=208,37 T2,1=B .372,22
1 mmsCu =
Dext=562 Z 2 =110estturi t2 =1,29m Dr =45,43
1.9. Parametrii nfurrilor.
Parametrii nfurrii statorice.Expresia reactanei de dispersie, innd cont de toate elementele componente ale fluxului de
scpri, este:
[ ]lqp
wf4X 1i
1
21
011 = ;
11
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
12/21
sau:
= 1
1
i
2
111
qp
l
100
w
100
f0,158X [ ].
- f1 este frecvena tensiunii de alimentare, n [Hz];
- 0 = 4 10-7H/m;
- w1 - numrul de spire pe faz ale nfurrii statorice;
-; f11d1c11 +++= z
- c1 - permeana geometric specific a scprilor n cresttur;
- z1 - permeana scprilor prin capetele dinilor;
- d1 - permeana specific a scprilor difereniale;
- f1 - permeana specific a scprilor n prile frontale.
Permeana specific a scprilor n cresttur.Se determin n funcie de forma crestturii i tipul nfurrii. Pentru cresttura trapezoidal
considerat, avem urmtoarea relaie de calcul (vezi paragraful 3.9.3., din ndrumtorul de
proiectare):
.ka
h
2
3
b
hk
b3
h
'
s
032
1
c1
+
+
++
=sab
h
Coeficienii k i 'k se determin n funcie de pasul relativ al nfurrii, .y
y
1y = n acest
caz, y = 0,778 (vezi anexa 1, tabelul 1-1, din ndrumtorul de proiectare), deci se vor utilizarelaiile:
0,8330,778
4
3
4
1
4
3
4
1k y
' =+=+= ;
874,0833,04
3
4
1k =+= ;
cu: as = 3,2 mm;.12,6;,20;5,1;2;91,15;5,0 3210 mmbmmhmmhmmhmmhmmh c ======
46,1833,03,2
0,5
2,3212,6
5,13
6,12
20,874
12,63
15,91c1 =
+
+
++
=
b)Permeana geometric specific a scprilor difereniale.Prin scpri difereniale se nelege diferena dintre cmpul magnetic real (rezultant) din
ntrefier i cmpul magnetic al undei sale fundamentale.( )
;k
kkqt0,9 d1
C
01d1
2
w111
d1
=
Coeficientul de amortizare. Pentru mainile cu rotorul n scurtcircuit, d1 se alege n funcie deq1 i Z2/p (vezi tabelul 3.8, Cap.3.3 din ndrumtorul de proiectare). n acest caz:
q1 = 4; ;5,274
110
p
Z2 == ;554
220
p
Z 2 ==
obinem d1 = 0,80; *d1 = 0,75.
Coeficientul k01.
52,048,15,0
26,3033,01033,01
2
1
2
01 == taks
- t1,2 - pasul dentar statoric/rotoric, n [mm];
12
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
13/21
- - limea ntrefierului, n [mm];
- kc - coeficientul ntrefierului (factorul Carter):kc = kc1kc2;
Factorul Carter. kc1 fiind coeficientul Carterpentru stator, iarkc2 pentru rotor:
59,15,0104,7
5,0108,14
10
10
1
11 =+
+=++
=
d
Cb
tk
56,15,01045,6
5,0109,12
10
10
2
22 =+
+=++
=
d
Cb
tk
48,256,159,1 ==Ck
Coeficientul de scpri difereniale.
- d1,2 - coeficienii de scpri difereniale ale nfurrilor.
Valorile lui 100 d,pentru stator sau pentru rotorul bobinat, cnd q este numr ntreg, pentrupas diametral sau diferite scurtri ale pasului nfurrii, sunt indicate n tabelul 3.9.
Pentru rotorul n scurtcircuit, d2 se ia din tabelul 3.10, din ndrumtorul de proiectare.
Pentru scurtarea propus a pasului diametral (y/y = 5/6) i q = 4, se obine d1 = 0,00043
(vezi tabelul 3.9, din ndrumtorul de proiectare).
Permeana geometric specific, a scprilor difereniale, va fi:
( );
k
kkqt0,9
d1C
01d1
2
w111
d1
=
( )026.0103,4
5,048,2
52,080,092,0448,19,0 3
2
1 =
= d ;
a) Permeana specific a scprilor n prile frontale.
- nfurare ntr-un strat cu capetele n dou etaje:
( )0,64ll
q0,67 f1,2
i
1,2
f1,2 = ;
-
nfurare ntr-un strat cu capetele n trei etaje:( )0,64l
l
q0,47 f1,2
i
1,2
f1,2 = ;
- nfurare n dou straturi, cu bobine ondulate sau buclate, ntr-un strat n lan i ntr-un stratcu capetele grupelor de bobine de aceeai form:
( )0,64ll
q0,34 yf1,2
i
1,2
f1,2 = ;
relaii n care lf1,2, i li se introduc n [cm].
Pentru nfurarea propus pentru stator, n dou straturi, relaia de calcul este :
( ) ,0,64ll
q0,34 yf1
i
1f1 =
13
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
14/21
n care, lf1 este lungimea medie a prii frontale a bobinei, n [cm] i se poate aproxima, n aceststadiu, cu ajutorul relaiei:
.23,335248,12
1014,32
211 cmAt
ylf =+==
Valorile lui A, rezultate n urma experienei de fabricaie, sunt date, n funcie de numrul de
poli ai mainii, n tabelul 3.6, Cap. 3.3, din ndrumtorul de proiectare. n relaia (1.58), se folosetesemnul + cnd A se situeaz n exteriorul pachetului de tole, respectiv , cnd A este ninteriorul acestuia.
Pentru 2p =8, avem A = 5 (vezi paragraful 3.9.1.B, din ndrumtorul de proiectare).
( ) 292,187,17778,064,023,336,25
434,01 ==f
d)Permeana geometric specific total, a nfurrii statorului:
==++=++= *11111 61,11292,0026,046,1 fdCDeci, reactana de scpri pe faz, a nfurrii statorului, va fi:
= 11
i
2
11
1 qp
l
100
w
100
f0,158X
;122,029,144
6,25
100
80
100
50158,0
*
1
2
1 XX ==
=
2) Rezistena pe faz a nfurrii statorice (relaia (3.62).
[ ] ,as
LkR
1Cu1
1r1
=
.2,73457,08022 .111 mlWL medW === ;
lw1,med = lg + lf1 =0,125+0,332= 0,457 m,Pentru clasa de izolaie F, =115C, iar 20,Cu = 0,01784 mm2/m.
115,Cu = 1,38 20,Cu = 1,380,01784 = 0,0246 mm2/m;
kr 1. la f1 = 50 Hz.Relaii calculate n conformitate cu indicaiile din paragraful 3.9.2, din ndrumtorul de proiectare.
[ ] ,189,04372,2
2,730246,01R1 =
=
CONCLUZII
,189,0R1 = = 122,0X 1
Dimensionarea coliviei rotorice.Calculul de dimensionare se face pe baza relaiilor cuplului maxim i alunecrii critice. Din
relaia (1.79) a cuplului maxim,
( )
+++
=
2'
211
2
1111
2
11
m
XcXRRc2
UmpM
Mn = 1219,15 Vmin/740 rotnN =
Din relaia cuplului maxim se determin reactana de scpri, raportat, a nfurrii rotorice,X' 2:
Obinem:
14
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
15/21
( )
1
1
1
2
1
111
2
1111
22
4
c
X
Mc
MRcUmpmpUX
m
m'
=
Lamainile asincrone normale, c1 = 1,04 1,08. c1 = 1,06
( ) ;22,706,1766,0
15,12915014,3206,1215,1291189,05014,3206,146603434660
2
2
''2
'2 =
== XX
Reactana de scpri rotoric, pe faz, este:
.2
2
11
22
1
2
2
'
w
w
Xkw
kw
m
mX
=
n cazul rotorului n scurtcircuit:m2 = Z2; w2 = 1/2; kw2 = 1. Deci,
'
22
w111
2
2 X)k(wm4
ZX
=
( );106,10016,022,7
92,08034
110 322
==
= X
Relaia alunecrii critice, corespunztoare cuplului maxim:
( ).
XcXR
Rcs
2'
211
2
1
'
21
m
++
=
Din aceast relaie, impunnd o valoare alunecrii maxime, sm, se determin R'2, rezistenarotoric, raportat:
Impunem sm = 0,2:
( ).
c
XcXRsR
1
2'
211
2
1m'
2
++=
( );39,1
06,1
22,706,1122,0189,02,0 22'2 =
++=R
Rezistena rotoric, pe faz, este:
.R
kw
kw
m
mR
'
2
2
w11
w22
1
22
=
n cazul rotorului n scurtcircuit, relatia (3.82) devine:
( ).R
kwm4
ZR '22
w111
22
=
;103,20023,039,10,92)(8034
110R 4
22==
=
Determinarea sectiunii conductorului.
Rotor n scurtcircuit.222
22 2 iibb IRIRIR += .
15
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
16/21
innd cont de faptul c,I2 = Ib i de relaia:
=
2
sin2Z
p
II bi
[A],
rezistena pe faz, a rotorului n scurtcircuit, este:
+=
2
2
12
sin2Z
p
RRR b
[ ];
n care:
b
bbb
s
LR = [ ];
i
iiis
LR = [ ].
- b i i - rezistivitile materialelor barei, respectiv inelului, n [ mm2/ m], la temperatura .
Pentru bare din cupru, valorile lui au fost indicate n cadrul paragrafului referitor ladeterminarea rezistenei statorului.
Pentru bare din aluminiu,
0,03132
1 20 = [ mm2/ m],
Cu ajutorul valorii rezistenei rotorice, se determin rezistena unei bare, Rb i seciunea
acesteia. ntr-o prim aproximaie, se poate considera c, Rb (0,7 0,8)R2.
;107,1103,275,0R 44b = .107,1R -4b
== 4b
b
bb 107,1s
LR ,
unde,
20,Al = 0,031 mm2/m:
115,Al = 1,35 20,Al = 1,350,031 = 0,042 mm2/m;][256,0 mlL ib ==
2
411558,150
107,1
256,0042,0 mm
R
LS
b
bbb
==
Se verific ncadrarea densitii de curent n limitele admise.
Curentul prin bar(vezi relaia (1.91):
nf
w
Ib IZ
kwmkI
=
2
1112 [A];
kI = 0,75 ( se estimeaz n funcie de valoarea lui cos = 0,89).
;;185,71,6861
110
92,0803275,0 AIb =
=
Densitatea de curent: Jb = 3-5,5A/mm2 (vezi relaia (1.92):
2/123,1
58,150
185,71mmA
s
IJ
b
bb ===
16
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
17/21
Determinarea geometriei crestaturii.a. Rotor n scurtcircuit.Pentru crestturi de form oval sau trapezoidal (dini cu perei paraleli), se calculeaz limea
dintelui (constant):
*2
22
admdFeFe
id
Blk
Bltb
= [cm],
;8,56,195,0
69,029,12 mmbd =
=
dac t2 este n [cm], dup care, innd cont de valoarea unghiului 2, se face construcia la scar acrestturii.Se va ine seama c unghiul dintre axele de simetrie a doi dini alturai (dou crestturi alturate),este:
0
2
2 27,3110
360360===
Z [grade geometrice].
Deschiderea crestturiimmab r 10 ==
Dimensiunile crestturii rotorice: mmb 10 = mmh 5,00 = mmh 8,381 = mmb 15,51 = mmb 18,12 = mmhc 3,41=
Definitivarea dimensiunilor crestaturii.
Definitivarea crestturii rotorice se face innd cont de valoarea calculat a lui X 2.Permeana geometric specific total, a rotorului, este:
;58,110256509,7
106,1
109,7 8
3
8
1
22
=
=
=
ilf
X
58,1 f2d2c22 =++=A)Permeana specific a scprilor n prile frontale, f2.:
a) Rotor n scurtcircuit.Colivie cu inelul de scurtcircuitare apropiat de miez :
b2a
D4,7lo glZ
D2,3 i
2
i2
if2
+
= .
Relaii, n care:
- Di - diametrul mediu al inelului de scurtcircuitare, n [cm];
-
=
2Z
psin2 ;
- a, b - lungimea, respectiv limea, seciunii inelului, n [cm]; aceste dimensiuni se pot estimadin seciunea inelului
Impunnd densitatea de curent n inel,Ji (0,65 0,8) Jb, obinem seciunea inelului:
17
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
18/21
i
ii
J
Is = [mm2].
398,0110
414,3sin2sin2
2
=
=
=Z
p;
Se calculeaz curentul prin inelul coliviei :
;466,6
110
414,3sin2
185,71
sin22
A
Z
p
II bi
=
=
Impunnd densitatea de curent n inel, Ji (0,8 0,65) Jb, obinem seciunea inelului:
;391,11193,1
466,6 2mmJ
Is
i
ii ===
b) Permeana geometric specific a scprilor difereniale, d2(vezi relaia :
Rotor n scurtcircuit.Relaia de calcul pentru permeana scprilor difereniale, la rotorul n scurtcircuit avnd
crestturi seminchise sau nchise, este:
22
2
22
236
90 dC
d
kp
Zt,
= .
Se recalculeaz coeficientul Carter parial, kc2 i, implicit, cel total, kc, considernd cdimensiunile crestturii rotorice sunt identice cu cele ale seciunii barei, pentru colivia turnat iajustate corespunztor jocului necesar introducerii barei n cresttur, dac colivia este executatdin bare.
Cu dimensiunile aproximative ale crestturii rotorice, identice cu cele ale seciunii barei (colivieturnat), se recalculeaz kC2 i, implicit, kC:
56,110
10
2
22 =+
+=
d
Cb
tk
48,256,159,121 === CCC kkk
Pentru rotorul n scurtcircuit propus, n funcie de Z2 i p, gsim d2 = 0,0436 Se obine:
857,01063,43
5,048,2436
11029,19,0 3
2
2
2 =
= d
nlimea precalculat a jugului, 'j2h , rezult din relaia (1.103):
2
22 jFeFe
'j
Blk
h
= [m];
.64,55.05564,05,1256,095,02
1068,40 3
2 mmmh'
j ==
=
Diametrul interior al rotorului, Dir(1.104):
( )' 2c2rir h2DD jh+= ;hc2 = 20,42 mm (din construcia la scar a crestturii).
( ) .18,30264,5542,2023,454 mmDir =+=
nlimea final a jugului rotoric:
18
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
19/21
.64.5542,202
18,3023,454
222 mmh
DDh C
irrj =
=
=
Verificarea induciei magnetice, n jug:
.52,1055,0256,095,02
04068,0
2 22 T
hlkB
jFeFe
j ==
=
CONCLUZII
mmh 8,381 = mmb 15,51 = mmb 18,1'= mmhc 42,20= =3
2 10*6,1X
= 32 10*3,2R2
b 58,150S mm= AIb 71,185= A6,466I i =2
i 11,391s mm=
Calculul circuitului i curentului de magnetizare.
Tensiunea magnetomotoare, pe o pereche de poli.
a) Tensiunea magnetic a ntrefierului, pentru o pereche de poli (1.105):
= C
0
m kB
2U [A],
kC = kC1kC2 .
Coeficientul Carter se calculeaz mai exact:
;
t
tk
11
1
C1
= ;t
tk
22
2
C2
=
unde:
;59,3
5,0
2.35
5,0
2,3
5
22
1 =+
=+
=
s
s
a
a
;92,4
5,0
45
5,0
4
5
22
2 =+
=+
=
r
r
a
a
;13,15,059,314,8
14,8kC1 =
= ;23,1
5,092,49,12
12,9kC2 =
=
kC = kC1kC2 = 1,13 1,23 = 1,38
.1318.47105,038,1104
1,22U 3
7mA=
=
b) Tensiunea magnetic a dinilor statorici, pentru o pereche de poli (vezi relaia (1.107):
d1d1md1 Hh2U = [A].
ntruct bd1 este constant, Hd1 se ia din curba de magnetizare a materialului feromagnetic almiezului, n funcie de valoarea induciei magnetice n dinte, Bd1 i calitatea tolei utilizate (vezianexa 2, din ndrumtorul de proiectare).
Bd1 = 1,5 T Hd1 = 20 A/cm;
Umd1 = 2 4,13 20 = 165,2 A.
c) Tensiunea magnetic a dinilor rotorici, pentru o pereche de poli (relaia 1.111):
d2d2md2 Hh2U = [A];
19
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
20/21
cmAHTB dd /5,376,1 22 ==
AHhU ddmd 75,3095,37*13,4*2**2 222 === .
Hd2 - se ia din curba de magnetizare a tablei folosite la rotor (anexa 2, din ndrumtorul deproiectare), pentru inducia magnetic n dinte, calculat cu relaia:
d) Tensiunea magnetic a jugului statoric pentru o pereche de poli (relaia (1.114):
Umj1 = 1Lj1Hj1 [A] .
2p
h2hDL
j1d1
j1
++=
[cm], lungimea medie a liniei de cmp magnetic, n jugul statoric:
( ).45,22
42
42,313,4253,4514,3Lj1 cm=
++=
Bj1 = 1,4 1T Hj1 = 10 A/cm
1 = 0,4 (se alege din anex n funcie de valoarea lui Bj1).Umj1 = 0,4 8.891083,20 = [A] .
e) Tensiunea magnetic a jugului rotoric, pentru o pereche de poli (relaia (1.115):
Umj2 = 2Lj2Hj2 [A] .
Bj2 = 1,52 T; 2 = 0,41 (conform figurii 3.32, din ndrumtorul de proiectare) i Hj2 =20A/cm (din anexa 2, din ndrumtorul de proiectare).
( )cm29,23
42
56,513.4253,45
2p
h2hDL
j2d2
j2 =++
=++
=
Umj2 = 0,4123,2920 190,97 A .f) Tensiunea magnetomotoare a circuitului magnetic, pe o pereche de poli (relaia (1.116):
Umcirc = Um + Umd1 + Umd2 + Umj1 + Umj2 [A].Umcirc = 1318,47+165,2+309,75+83,32+190,97 = 2067,71 A.
g) Coeficientul total de saturaie magnetic(relaia (1.117).
56,11318,47
71,2067===
m
mcrics
U
Uk
Curentul de magnetizare.
Valoarea efectiv a componentei reactive, I , a curentului de funcionare n gol, al motoruluiasincron, numit curent de magnetizare, se determin pe baza legii circuitului magnetic, aplicat
conturului (figura 3.36, din ndrumtorul de proiectare), avndu-se n vedere numai armonicafundamental a solenaiei de magnetizare, conform creia:
Curentul de magnetizare, se determin cu relaia :
[ ] ;Akwm0,9
UpI
w111
mcirc
=
[ ];A62,4192,08030,9
71,20674I =
=
n procente:
[ ] [ ].%47,6710068,61
62.41100% ===
nfI
II
CONCLUZIIAUm 47,1318= AUmd 2,1651 = AUmd 75,3092 = AUmj 32,881 =
20
-
8/3/2019 Proiect Motor (Masini Elect Rice)
21/21