55004377 Proiectarea Masinii Asincrone Cu Rotorul in Scurtcircuit

8/19/2019 55004377 Proiectarea Masinii Asincrone Cu Rotorul in Scurtcircuit

1/40


2/40

Introducere

-aşinile electrice ocu)ă un loc im)ortant n iaţa omului. /le cu)rind a)roa)e toatedomeniile de actiitate ale omului n dierse ramuri cum ar !i0 industrie, trans)ort,comerţ, agricultură, medicină, tenică de uz casnic, etc.

-otiul )entru care maşinile electrice snt utilizate )este tot şi de toţi, este că ele auo construcţie sim)la, !uncţionează e!icient ciar şi n cele mai dure condiţii ale mediului,insuşirile lor electromagnetice satis!ac !oarte bine cerinţele de dezoltare ale teniciiimoderne. /le sunt e!iciente şi )rin !a)tul ca )ot lucra n două regimuri0 motor şigenerator, ast!el aand ca)acitţi de a trans!orma energia electrică cca "%$%56 nenergie mecanică şi iners.

-otorul asincron este o maşină de curent alternati care are o turaţie ariabilă nsarcină, la o !recenţă constantă a reţelei. #ele mai răs)ndite maşini asincrone sunt cele!ără colector numite maşini de inducţie , şi utilizate ca motoare a)roa)e n e7clsiitate.-otoarele asincrone mono!azate sunt !olosite cel mai des n eci)amente gos)odăre ti 0șentilatoare, as)iratoare , maşini de s)ălat . -a ina asincronă )oate !i cu 8 rotor bobinatșcu inele colectoare5 şi cu 8rotor n scurt circuit. +tatorul are !uncţia de a )roduce cm)ulmagnetic inductor. /lementele )rinci)ale ale motorului asincron snt0 carcasa, scuturile,ca)acele rulmenilor, stator, rotor, in!ăşurarea statorică şi cea rotorică, etc. 9otorul )oate!i 0 cu in!ăşurare bobinată şi cu n!aşurare din bare scurtcircuitate. In!ăşurările )entrurotorul bobinat se e7ecută din bobine similare bobinelor !olosite la realizareain!asurarilor statorice . :n!ăşurarea )entru rotoarele n scurtcircuit sunt !ormate din barede aluminiu turnat, neizolate.

'roiectarea unei maşini electrice )resu)une calculul dimensiunilor statorului şirotorului, alegerea ti)ului de n!ăşurări, conductorilor )entru n!ăşurări, izolaţiei,materialelor )ărţilor actie şi constructie ale maşinii. ;nele )ărţi ale maşinii trebuie

)roiectate ast!el ca la e7ecutarea lor olumul de lucru şi celtuielile de material să !ieminimale, iar n tim)ul e7)loatării să obţină caracteristici energoeconomice mai bune.'e l


3/40

1. Alegerea dimensiunilor de bază

1.1. >uraţiile sincronele ale motorului

1"% "% &%

1%%% ? min3

f n rot

p

× ×= = =

1.2. :nălţimea a7ei de rotaţie n )realabil5 du)ă !ig. 1.(,a@1. Din tabelul 1."@1 seacce)tă aloarea mai a)ro)iată şi mai mică 2%%h mm= şi %,34*a D m= .

1.3. Diametrul interior statoric0

%."$ %.22& %.1&3 m D a

D K D= × == ×

%,( D K = din tab. 1.(@15ş

1.4. 'asul )olar0

%.1&3%.12%1(

2 4

Dm

p

π π τ

× ×= = =

1.&. 'uterea de calcul du)ă 1.4@150

B

2

%,*(211 14.%((

cos %,$( %,$(3 E

K P P W

η φ = × = × =

× × ,

%,*(2 E

K = din !ig.1.$@1 η şi ϕcos din !ig.1.*= %,$(η = cos %,$(3φ = .

1.". +olicitările electromagnetice, con!orm !ig.1.11,a@1

2$2%% A A m= = %,$* B T δ = .

1.(. Cactorul de n!ăşurare )entru n!ăşurarea ntrun strat n )realabil50

*&,%1 =W K .

1.$. ungimea de calcul0


4/40

( )

B 3 3

22

1

1% 14.%(( 1%%,143

1,11 %.1&3 1&(,%$ %,*" 2$2%% %.$* B W

P l m

K D K A Bδ

δ

× ×= = =

× ×Ω× × × × × × × ×

con!orm 1.&@15

2 2 1&%%1&(.%$

"% "%

n rot s

π π × × × ×Ω = = = .

1.*. 9a)ortul

%,143%,1*

%,12%1(

l δ λ τ

= = =

Ealoarea %,1*λ = se a!lă n limitele recomandate !ig. 1.14, a@15.


5/40

2. Determinarea Z1,W şi secţiunii conductorului n!ăşurării statorice

2.1. Ealorile )realabile ale )asului dentar t1 du)ă !ig.1.1&@150

1ma7 1min%.%131 = %.%1%$t m t m= =

2.2. Fumărul de crestături statorice se determină cu relaţia 1.1"@150

1min

1ma7

1ma7

1min

%.1&33"."*

%.%131

%.1&344.&1

%.%1%$

D Z

t

D Z

t

π π

π π

× ×= = =

× ×= = =

Acce)tăm 1 3" Z = , atunci 3q = = n!ăşurarea o alegem ntrun strat.

2.3. 'asul dentar statoric de!initi50

3

112.1 1%t m−= × .

2.4. Fumărul de conductoare e!ectie din crestătură n )realabil5, din condiţia că

a G1 du)ă 1.1(@150B

1 1

%,1&2 2$2%%1(.1"

21.*44 3"cn

D AU

I Z

π π × × × ×= = =

× ×

con!orm 1.1$@15

21

1

1&%%21.*44

cos 3 22% %,$( %,$(3nn

P I A

m U φ η = = =

× × × × × ×

2.&. Acce)tăm 2=a , atunci con!orm 1.1*@15

B 2 1(.1" 34.32c c

U a U = × = × = .

2.&. De!initiăm aloarea con!orm e7)resiei 1.2%@15

11

1( 3"1%2

2 2 1 3

cU Z

W spirea m

× ×= = =

× × × ×=


6/40

con!orm e7)resiei 1.21@15

1 12 2 21.*44 1%2 3

2(*3*.*"*%,1&3

n I W m A A

m Dπ π

× × × × × ×= = =

× × =

con!orm e7)resiei 1.22@15

%.%%*$3* WbΦ = = )entru n!ăşurarea n 2 straturi şi HG3 con!orm tab. 1.23@10 *&,%1 == qW K K = )entru

22&a D mm= con!orm !ig. 1.$@1, %,*(2 E K =

%.$2*$ B T δ =

con!orm e7)resiei 1.23@15, alorile A şi δ B se a!lă n limitele admisibile ezi !ig.l.ll.b@15.

2.". Densitatea curentului n n!ăşurarea statorică n )realabil5 se calculează cue7)resia 1.2&@15

*"1

21

1*% 1%1% ".$%%3

2(*3*.*"*

AJ A J m A

×= = × =

*31

1*% 1% A AJ m

= × , con!orm !ig.1.1", b@1.

2.(. +ecţiunea e!ectiă a conductorului n )realabil5, con!orm 1.24@1521

1

21.*443.22"*mm

1 ".$%%3n

ef

I q

a J = = =

× ×

acce)tăm 2el n = , atunci.2%,& %,2& 3.2%3 1."134&

el ef q q mm= × = × =

#onductorul de n!ăşurare JKLM se ia con!orm tab. A.III.1@150

1.4el

d mm= = 1.4$& = IZ d mm= 23.22"*

ef q mm= = 21.&3*el q mm= .

2.$. Densitatea curentului din n!ăşurarea statorică de!initi5 se determină con!orm1.2(@150

121

21.*44(.12*3

1 3.%($%% 2n

el el

I A J ma q n

= = =× × × ×


7/40

". Calculul dimensiunilor zonei de crestături a statorului şi ntre!ierului

#restătura statorică !ig.1.1*,a@1, cu corelarea dimensiunilor, asigură )aralelismulmarginilor laterale ale dinţilor.

3.1. Acce)tăm n )realabil con!orm tab.1.1%@1

11,* = 1,"

Z a B T B T = = ,

atunci con!orm e7)resiei 1.3*@15

11 3

1

%.$2*$ %.%133& %.1&&&.*$

1,*1 %,1&& %,*( 1% Z Z Fe Fe

B t l b mm

B l K

δ δ × × × ×= = =× × × × ×

con!orm tab.1.11@1 )entru tole de oţel o7idate %,*( Fe K = con!orm !ormulei 1.2$@15

3

%.%%*$3*2%.3

2 2 %.*( 1."1 %,1&& 1%aa Fe Fe

h mm B l K

Φ= = =

× × × × × × × .

3.2. Dimensiunile crestăturii ştanţate le acce)tăm egale % %3.%$ = 1b mm h mm= = con!orm1.4%@15

%.22& %.1&3 2%.3 1&.(2 2

ac a

D Dh h mm− −= − = − = =

con!orm 1.41@15

( ) ( )1 1

1

2 %.1&3 2 %.&&.*$ (.$

3"c

Z

D hb b mm

Z

π π × + × × + ×= − = − = =

con!orm1.42@15

( ) ( )% % 1 12

1

2 %.1&3 2 1 3.%$ 3" &.*$1%.13" 3.14

Z D h b Z b

b mm Z

π π

π

× + × − − × × + × − − ×= = =− − =

con!orm e7)resiilor 1.4&=1.4"5

2 %1 %

1%.1 3.%$1&.( 1 13

2 2cb b

h h h mm− − = − + = − + = ÷ ÷

.


8/40

3.3. Dimensiunile crestăturii n lumină du)ă m)acetare

con!orm 1.4(@15

B

1 1

B

2 2

B

1 1

(.( =

1% =

12.* .

c

c

c

b b b mm

b b b mm

h h h mm

= − ∆ =

= − ∆ =

= − ∆ =

Aria secţiunii transersale a crestăturii )entru dis)unerea conductorilor con!orm1.&1@15

B BB B 21 21 1 1

1%1.*2c rz

b b! h ! ! mm

+= × − − = =

Aria secţiunii transersale a garniturii izolante

%1 = ! =

Aria secţiunii transersale a izolaţiei de crestătură

( ) ( ) 21 1 1 2 %2 .2& 2 1&.( (.$ 1%.1 12.3 IZ IZ c! b h b b mm×= × × + + = × + + = =

unde grosimea relatiă a izolaţiei din crestătură 4,%1 = IZ b con!orm tab. A.1.$@1.

3.4. Cactorul de um)lere a crestăturii

2

%,(3" IZ c el U

c

d U n K

!

× ×= =

Dimensiunile crestăturii stanţate snt )rezentate n !ig. 1,a.


9/40

#. Calculul rotorului

4.1. -ărimea ntre!ierului se ia du)ă !ig.1.21@1 şi este egală cu0

%,4& mmδ = .

4.2. Fumărul de crestături rotorice con!orm tab.1.1&@1

22" Z = .

4.3. #alculul diametrului e7terior

3

22 %.1&3 2 %,4& 1% %.1&21 D D mδ −= − × = − × × = .

4.4. 'asul dentar

22

2

1$.3$ Dt mm Z

π ×= = .

4.&. ungimea )acetului rotoric

2 1%,1&&l l m= = .

4.". Diametrul interior al rotorului este egal cu diametrul arborelui, deoarece miezuleste !i7at direct )e arbore şi se calculează cu relaţia

%,23 %,22& %.%&1$ " a

D D K D mν ν = = × = × = .

@ 23.%=ν K − con!orm tab. 1.1"@1.

4.(. #urentul barei rotorice se calculează cu relaţia

2 1 1 %,$*$ 21.*44 22.&*2 44&.1*1i I K I Aν = × × = × × = ,

unde %,$*$i K = con!orm !ig. 1.22@1,

1 1 11

2

2 2 3 1%2 %,*&$*22.&*2

2"

W m W K

Z ν × × × × × ×= = = =

con!orm e7)resiei 1."$@15.

4.$. Aria secţiunii transersale a barei se calculează con!orm relaţiei 1."*@15

22

2

44&.1*1134.*%"

3.3

b

I q mm

J

= = = =


10/40

densitatea curentului din bara coliiei turnate din aluminiu se ia egală cu

22 3.3 A J

mm= .

4.*. #restătura rotorică este arătată n !ig.1.2(,b@1. Acce)tăm

B

% % %

1.& = %,(& = %b mm h mm h mm= = = .

ăţimea acce)tată a dintelui se calculează cu relaţia

22

2 2

$.3 Z a

Z Fe Fe

B t l b mm

B l K

δ δ × ×= =× × =

Dimensiunile crestăturii con!orm relaţiei 1.(4@15

( ) ( )B2 % % 2 21

2

2 2 %.1&21 2 %,(& 2 % 2" $.3$.$

2" Z

D h h Z bb mm

Z

π π

π π

× − × − × − × × − × − × − ×= = =

+ +=

con!orm e7)resiei 1.(&@15

2 22

1

2

2

2"4 $.$ 4 134.*%"

2 2&.$

2"

22

b

Z b q

b mm Z

π π

π π

π π

π π

× + − × × + − × ÷ ÷ = = =

−−=

du)ă !ormula 1.("@15

( ) ( )21 1 22"

$.$ &.$ 12.42 2

Z h b b mm

π π = − × = − × =

× ×

Acce)tăm ezi !ig. 1,b5

1 2 1$.*2 = &.( = 13 .b mm b mm h mm= = = .

:nălţimea totală a crestăturii

B B 1 22 % % 1

2%.&2 2cb bh h h h mm= + + + + = .

+ecţiunea barei se determină con!orm relaţiei 1.($@15

( ) ( )2 2 21 2 1 2 11

134.1$ 2b

q b b b b h mmπ

= × + + × + × = .

4.1%. Densitatea curentului din bară

2

22

44&.1*13 32

134.1b

I A J mmq= = = × .


11/40

4.11. Inelele de scurcircuitare !ig.1.2"@15. Aria secţiunii transersale se determină curelaţia 1.(3@15

2

2

2

*2*.41$32*

2.$22

44&.1*1*2*.41$

%,4(*3.14 2

2 sin 2sin %.4(*2"

cscs

cs

cs

I q mm

J

I I A

p

Z

π

= = =

= = =∆

× ×∆ = × = =

#on!orm e7)resiei 1.(1@15 şi 1.(2@15

22%,$& %,$& 3.32 2,$22

cs A J J

mm= × = × = =

Dimensiunile inelelor de scurcircuitare

2

2

3

2

1,2& 1.2& 2%.& 2&."2&32*

12.*2&."2&

2&."2& 12.* 32$.("$

%.1&21 2&."2& 1% %.12"&

cs c

cscs

cs

cs cs cs

csm cs

b h mmq

a mmb

q b a mm

D D b mm−

= × = × == = =

= × = × =

= − = − × =

$. Calculul curentului de magnetizare

&.1. Ealoarea inducţiei se calculează cu1.1%4@15

11

1 1

1.*b b Z Z Fe Fe

B t l B T

b l K

× ×= =

× × =

con!orm relaţiei 1.1%4@15

22

2 1

1,$*b b Z

Z Fe Fe

B t l B T

b l K

× ×= =

× ×=

con!orm e7)resiei 1.1%&@15

1

1,"12a a Fe Fe

B T h l K

Φ= =

× × × =

n con!ormitate cu relaţia 1.1%(@15

%.*432 "

" Fe Fe

B T h l K

Φ= =

× × × =


12/40

nălţimea de calcul a Nugului rotoric n con!ormitate cu relaţia 1.1%*@15 aem

22 2 2

2 2%.%2*(

3,2 2 3 " c c c D p

h h d m m p

+ = × − − × × = ÷× .

&.2. >ensiunea magnetică a ntre!ierului con!orm relaţiei 1.11%@15"

1

1

1,&* 1% (4%.$1&

1,$**

F B K A

t K

t

δ δ δ

δ

δ

γ δ

= × × × × =

= =− ×

unde con!orm relaţiei 1.11%@15

2 2

%1

%1

3,&%.4&

4(3433,&

&&%,4&

b

b

δ γ

δ

÷ ÷ = = =

++.

&.3. >ensiunea magnetică a zonei de dantură )entru stator

1 1 12 2 1&.( 2%(% "*,**$

Z Z Z F h # A= × × = × × = =

)entru rotor

2 2 22 2 1*.* 2%1% (*.**$ Z Z Z F h # A= × × = × × = =

con!orm tab.A.11.(@1 )entru oţelul 2%13 şi 1 11,* 2%(% Z Z A B T # mm= ⇒ = , iar )entru

2 21,$* 2%1%

Z Z A B T #

mm= ⇒ = .

1 1 2 2 21&.( = %,1 1*.*

Z c Z ch h mm h h b mm= = = − × = .

&.4. Cactorul de saturaţie a zonei de dantură con!orm relaţiei

1 2 "4.**$ (*.**$1 1 1,2(4%.$1& Z Z

Z

b

F F K F + += + = + = .

&.&. >ensiunea magnetică a Nugului statoric şi rotoric con!orm 1.121@15

%.1"1 ($$ 12".*"$a a a

F $ # A= × = × = =

con!orm 1.123@15

%."4 1&4 *.$&" " " "

F $ # A= × = × = =

n con!ormitate cu tab.A.II."@1


13/40

($$ 1,"1

1&4 %,*43

a a

" "

A # B T mm

A # B T m

= ⇒ =

= ⇒ =

( ) ( )%.2&& %.%2%3%.1"1

2 4a a

a

D h $ m

p

π π × − × += = =

×

con!orm 1.124@15

( ) ( )%.%&1$ %.%2*(%."4

2 4 " "

"

D h $ m

p

π π × + × += = =

×=

unde con!orm 1.12&@15

2

2

%.1&21 %.%&1$2%.& %.%2*(

2 2 "

" c

D Dh h m

− −= − = − = .

&.&. >ensiunea magnetică )entru o )erece de )oli, con!orm relaţiei1.12(@15

1 2(4%.$1& "4.**$ (*.**$ 12".$"$ *.$&" 1%22.&3&

c b Z Z a " F F F F F F A= + + + + = + + + + = .

&.". Cactorul de saturaţie a circuitului magnetic, con!orm relaţiei 1.12$@15

1%22.&3&1.3$

(4%.$1&c

b

F K

F µ = = = .

&.(. #urentul de magnetizare, con!orm relaţiei 1.12*@15

1 1 1

2 1%22.&3&(.(3(

%,* %,* 3 1%2 %,*&*$c

W

p F I A

m W K µ

× ×= = =

× × × × × × .

Ealoarea relatiă, n con!ormitate 1.13%@15

1

(.3(3%.3&3

21.*44n

I I

I

µ

µ ∗ = = = .


14/40

%. &arametrii regimului de !uncţionare

".1. 9ezistenţa de !ază a n!ăşurării statorice, n con!ormitate cu 1.131@15

11 11& %.&(($

ef

$r

q a

ρ = × =

×

.

'entru clasa durabilităţii termice a izolaţiei C, tem)eratura de calcul % oac 11&=θ ,

)entru cu)ru m⋅Ω=−

41

1% "

11& ρ

ungimea conductorilor !azei n!ăşurărilor n con!ormitate cu 1.133@15

1 1 %.(14" 1%2 (2.$$*2l m $ l W m= × = × = =

con!orm 1.134@15

( ) ( )1 1 1

1 1 1

2 2 %,1&& %,2%23 %,(14" =

%,1&& = 2 1,3 %,132& 2 %,%1& %,2%23

m c f

c f f b

l l l m

l l l K b B m

= × + = × + =

= = = × + × = × + × =

unde m B %1,%= con!orm tab.1.1*@1 1,3 f K =

( ) ( )311

%,1&3 1&.( 1%1 %,132&

2 4c

b

D hb m

p

π π β

−× + ×× += × = × =

×.

ungimea a7ială a ca)etelor de bobină%, 4 %,132& %, %1& %, %"$ m

acb acb bl K b B= × + = × + = ,

unde con!orm tab.1.1*@1 %,&acb K =

Ealoarea relatiă

11 1

1

21.*44%,&(($ %,%&("

22%n

n

I r r

U

∗ = × = × = .

".2. 9ezistenţa n!ăşurării !azice rotorice

n con!ormitate cu 1.1"4@15

2 2 2

2 2 %.%%%%%22"&%.%%%%&"&1 %.%%%%("1&

%.4(*cs

b

r r r

× ×= + = + = Ω

∆,

con!orm1.1"&5


15/40

211&

%.%%%%&"41b

b

l r

q ρ = × = =

11&

2

%.%%%%%22"&csmcscs

Dr

Z q

π ρ

×= × =

× .

unde )entru n!ăşurarea rotorică turnată din aluminium⋅Ω=

−

&,2%

1% "

11& ρ .

9a)ortăm 2r la numărul de s)ire al n!ăşurării n con!ormitate cu 1.1"*@15

( ) ( )2 2

1 1 1B "

2 2

2

4 4 3 1%2 %,*&*$(".1& 1% %.33"$&2

2"W

m W K r r

Z

−× × × × × ×= × = × × = =

Ealoarea relatiă

B B 12 2

1

21.*44%.33"$&2 %,%32"%

22%n

n

I r r

U ∗ = × = × = .

".3. 9eactanţa de !ază a n!ăşurării statorice

n con!ormitate cu 1.1&%@15

( )

( )

2 B

1 1

1 1 1 1

2

1&,$ 1%% 1%%

&% 1%2 %,1&&1&,$ 1.11* %.22$ %.1&& %.$**

1%% 1%% 2 3

b

c f d

l f W

& p q λ λ λ

= × × × × + + = ÷ ÷ ×

= × × × × + + = ÷ ÷ ×

unde din tabelul 1.22 !ig.1.3$,g@15 aem

B3 %2 11

% %

3

3 2

1.11*

c

h hh h K K

b b b b bβ β λ

×= × + + + × ÷× + ×

=

ezi !ig.15, iar

3 2 1

B B

2$,$ = ",11& = %= 1.413 =

1= 1= %,11( .b b

h mm b mm h h mm

K K l l mβ β

= = = =

= = = =

:n con!ormitate cu 1.1&4@15

( )11 1B%,34 %,"4 %.$2& f f b

ql

l λ β τ = × × − × × = =


16/40

şi con!orm relaţiei 1.1(%@15

11

2.2$$12d

b

t

K λ ξ

δ = × =

× × =

con!orm 1.1(2@15

( )2 2

2B 2

1 1 1

1

2 1 1.1&3n W n

t K K K

t β ξ β

= × × − × × + = ÷

.

)entru %1 =nβ şi2

1

1$.3$13.("

1.33&

t

t = = , con!orm !ig. 1.3*,c@1 B1 %,$n K = .

Ealoarea relatiă

11I 1

1

%.%*n

n

I & &

U = × = .

".4. 9eactanţa !azică a n!ăşurării rotorice

n con!ormitate cu 1.1(3@15

( )B "2 1 2 2 2(,* 1% %.%%%2((b c f d & f l λ λ λ −= × × × + + × = ,

unde con!orm tab.1.23 !ig.1.4%,a,i@15

22

% %12

%

22 "

1 %,"" 1.4%$3 $ 2

23,%*3 ",11& 1,& %,( %,3 1%1 %,"" 1,12 2.*23

3 ",11& $ 11(,2%& 2 ",11& 1,& 3&1,""2

c D

b

b hh b K

b q b b

π λ

π

× = × − + − × + = ÷× × × × ×

= × − + − + + = ÷× × ×

,

unde

1

%

1*.( =

1,& = ",11& =1 )entru regimul de !uncţionare5. D

h mm

b mm b mm

K

=

= ==

con!orm relaţiei 1.1&"@15 0 B %,11(b bl l m= =

n con!ormitate cu e7)resia 1.1("@15

2 B 2

2

2,3 4,(lg %.334

2

csm csm f

b cs cs

D D

Z l a b

λ × ×

= × =

× ×∆ × +

,


17/40

iar

22

11,*331 2.($(

12 12 %,4& 1,143d t

K δ λ ξ

δ = × = × =

× × × × ,

con!orm 1.1(&@15

2

2

2

2

11 1.%2&

1

p

Z p

Z

π ξ

× ∆= + × − = ÷

− ÷

deoarece2

1 3%= %

& "4 Z

π × × ≈ ∆ = ÷

.

2 2 2 2 1.4%$ %.334 2.($( 3.$"1c f d λ λ λ λ = + + = + + =∑

9eactanţa 2 & se ra)ortează la numărul de s)ire ale statorului, con!orm 1.1("@15

( ) 2

1 1 1B

2 2

2

41.22&W

m W K & &

Z

× × ×= × = Ω.

Ealoarea relatiă

12I 2

1

%.12n

n

I & &

U ′ ′= × = .


18/40

'. Calculul pierderilor

(.1. 'ierderile )rinci)ale n !ier

n con!ormitate cu relaţia 1.1$3@15

( )2 211.%?&% 1 1&%223.3

Fep DA a a DZ Z Z

f P ' B m ' B m

W

β

ρ = × × × × + × × ÷

=

unde ' W ",2&%&,1 = ρ şi &,1=β )entru oţelul 2%13 con!orm tab.1.24@1 şi !ormulei

1.1$4@15

( ) 1&.3a a a a Fe Fe Fem D h h l K ' π γ = × − × × × × = ,

con!orm e7)resiei 1.1$&5

1 1 1 14

Z Z Z m Fe Fe Fem h b Z l K ' γ = × × × × × = .

(.2. 'ierderile de su)ra!aţă

con!orm relaţiei 1.1*%@15

( )2 2 2 %2 2 1&.4* s s Fe P t b Z l W ρ = × − × × = ,

din relaţia 1.1$$@15

( )1,&

23 21 1

2 %2 %2 1%,& 1% 2$1.$

1%%%% s Z n

K B t W m ρ × = × × × × × = ÷

=

unde %2 1,( K = .

#on!orm 1.1$"@15

%2 % %,234 1,24&* %,$2*$ %.242 B K B T δ δ β = × × = × × = =

)entru % ",$44b

δ = con!orm !ig. 1.41@1 %2 %,234β = .

(.3. 'ierderile )rin )ulsaţie n dinţii rotorici

con!orm 1.1*"@15

2

1 12 2 2

%,11 "*.1

1%%%

p p Z

Z n P B m W

× = × × × = ÷

,


19/40

unde 2 22

%.112 p Z m

B B T t

γ δ ×= × =

×

con!orm 1.1*(@15

2 2 2 2&.%3"

Z Z Z m Fe Fe Fem Z h b l K ' γ = × × × × × = .

(.4. +uma )ierderilor su)limentare din oţel

con!orm 1.1*$@15

2 242,"&3 1(,(3 3$.*32

Fes s p P P P W = + = + = .

(.&. 'ierderile totale din oţel

con!orm 1.1**@15

2"2.232 Fe Fep Fes P P P W = + = .

(.". 'ierderile mecanice

con!orm relaţiei 1.2%&@15

2

41 &$.12"1%mec T an

P K D W = × × = ÷

.

(.$. -ersul n gol

con!orm relaţiei 1.212@15

2 2 2 2

% %%,$11 (,&4" (,("4

a I I I A µ = + = + =

unde

1%%

1 1

334,"4& 14%,*3( &*,*33%,"43

3 22% Fe mec el

a

n

P P P I A

m U

+ + + += = =

× × ,

iar

2 2

1% 13 3 (,&4" %,3&1 1%3.(3"

el P I r W µ = × × = × × = ,

şi con!orm 1.21&5

%

%%

%,$11

cos %,%$3(,&*

a I

I φ = = = .


20/40

(. Caracteristicile de !uncţionare

:n con!ormitate cu relaţia 1.1(*@15

12 21.243 Fep

P r

m I µ = = Ω

× =

con!orm 1.1$%@15

112 1

2(.&3"nU

& & I µ

= − = Ω =

con!orm relaţiei 1.21$@15


21/40

11

12

1 1.%33& &

% &

= + =

utilizăm !ormula a)ro7imatiă, deoarece =1


22/40

4. B B2 ? 2,%%& % %,224 ? %,%33 2,%%& & b b r ! = + × = + × = =

&. 2 2 2 2(,(13 2,%%& (,*( z ) &= + = + = Ω =

". 8 1

2

22%2(,"%&

(,*(n

U I A

z = = = =

(. B

2

(,(13cos %,*"$

(,*(

)

z φ = = = =

$. B

2

2,%%&sin %.2&2

(,*(

&

z φ = = = =

*. 8 B1 % 2 2cos %,$11 2(,"%& %,*"$ 2(,&2$a a I I I Aφ = + × = + × = =

1%. 8 B1 % 2 2sin (,&* 2(,"%& %,2&2 14,&3"r r I I I Aφ = + × = + × = =

11. 2 2 2 21 1 1 2(,&2$ 14,&3" 31,13a r I I I A= + = + = =

12. B 82 1 2 1,%3* 2(, "%& 2$,"*1 I % I A= × = × = =

13. 3 31 1 13 1% 3 22% 2(,&2$ 1% 1$,1"*n a P U I 'W − −= × × × = × × × = =

14. 2 3 2 31 1 13 1% 3 31,13 %,3&1 1% 1,%2el P I r 'W − −= × × × = × × × = =

1&. 2

B B 3 2 3

2 2 23 1% 3 2$,"*1 %,224 1% %,&&4

el P I r 'W − −= × × × = × × × =

1".2 2

1su). su).

1

31,13%,%*1* %,%$(

32,%2*nn

I P P 'W

I

= × = × = ÷ ÷

=

1(. 1 2 su). %, 4(& 1,%2 %,&&4 %, %$( 2,13( Fe mec e e P P P P P P 'W = + + + + = + + + =∑ =

1$. 2 1 1$,1"* 2,13( 1",%32 P P P 'W = − = − =∑ =

1*.1

2,13(1 1 %,$$2

1$,1"*

P

P η = − = − =∑ =

2%. 11

2(,&2$cos %,$$4

31,13a

I

I φ = = =


23/40


24/40

:n continuare alorile coe!icienţilor !olosiţi n calculele de mai sus le introducem ncalculator de unde obţinem alorile coe!icienţilor de !uncţionare ezi tab. 15.

>abelul 1.

)r. *ormula de calcul +nităţi Alunecarea.$ .1 .1$ .2 .2$ ." .""

1 ! r a ?BB 2 Ω #(."( 2#.1- 1%.1" 12.1 -.%( (.% '."#(

2 ! r b ?BB 2 Ω

" ! r aa ) ?BB 2+= Ω #(.'$ 2#.$% 1%.#- 12.#% 1.# (.#" '.'1"# ! r bb & ?BB+= Ω 2.$ 2.$ 2.$ 2.$ 2.$ 2.$ 2.$$ 22 & ) Z += Ω #(.'- 2#.%# 1%.%1 12.%2 1.2# (.%% '.-'

% Z U I n ?BB 12 = A #.$- (.-2- 1".2#2 1'.#"1 21.#(# 2$."-2 2'.%$

' Z ) ?Bcos =φ .--- .--' .--" .-(' .-(1 .-'" .-%(

( Z & ?Bsin 2 =φ .#1 .(1 .121 .1$- .1-% .2"1 .2$2-

221 BcosB φ I I I oaa += A $."1% -.'1 1".-$% 1(.21 21.('- 2$.$1# 2'.$2(

1221 BsinBB φ I I I or r += A '.'( (."2 -.1- 1."% 11.( 1".#' 1#.$"%

11 21

2

11 r a I I I += A -.#1- 12.'($ 1%.'- 2.'(% 2#.($' 2(.(#- "1.1"

12212

BBB I % I = A #.%($ -.2'' 1".'$( 1(.111 22."22 2%."(2 2(.%-1

1" 3111 1%3 −= an I U P

/W ".$1 %.#1 -.21 11.(- 1#.## 1%.(# 1(.1%-

1# 32

2

11 1%B3 −

= r I P el /W .-" .1'2 .2-# .#$$ .%$1 .('% 1.2

1$ 32

2

22 1%BB3

−= r I P

el /W .1$ .$( .12' .22 .""$ .#%( .$$#

1% ( )nn I I P P ?1su)su) = /W .( .1# .2# ."( .$# .'" .('

1'

su)21 P P P

P P P

el el

mec Fe

+++

++=Σ /W .$-1 .'1- .-21 1.1(( 1.$1$ 1.(-2 2.1"'

1( P P Σ−=12 /W 2.-1( $.%- (.2- 1.'$ 12.-2% 1#.-#' 1%."2

1-1?1 P P Σ−=η .("2 .((( .- .- .(-$ .((( .((2

211

?cos I I a=φ .$%# .'% .("$ .(%' .(( .((# .((#


25/40


26/40

Cig. 1. #aracteristicile de !unctionare a motorului asincron.


27/40

-. Calculul caracteristicilor de pornire

*.1. 'arametrii la considerarea re!ulării curentului

% cal °=Θ 11& = con!orm e7)resiei 1.23&@15

"3,"1 "3,"1 %,%24 1 1,&11b

h ! ξ = × × = × × = ,

unde 2 24b ch h mm= = =

)entru 1,&11ξ = se determină reieşind din !ig.1.4"@1, %,3$φ = , iar con!orm !ig.1.4(@1a!lăm B %,$& D K φ = = .

*.2. 9ezistenţa actiă a n!ăşurării rotorice+e calculează nălţimea )ătrunderii curentului con!orm 1.23"@15

%,%241(,212

1 1 %,34b

r

hh mm

φ = = =

+ + =

con!orm 1.243@15

2 221 1 1 4,2 4,2 4,*43 4,21(,(2" *2,**3

$ 2 2 $ 2 2r

r r

b b b bq h mm

π π × + × + = + × − = + × − = ÷ ÷

,

unde

1 2 11

1

",12 4,2 ",12",12 1(,212 4,*43

2 23,%*3 2r r b b b

b b h mmh

− − = − × − = − × − = ÷ ÷

=

n con!ormitate cu 1.23(@15

11(,2%&1,2"

*2,**3c

r

r

q K

q= = = =

con!orm 1.24(@15

( ) ( )2

4,$(31 1 1 1,2" 1 1,1(2

(,3$$b

) r

r K K

r = + × − = + × − = .

*.3. 9ezistenţa rotorică ra)ortată la considerarea e!ectului de re!ulare a curentului

B B

2 21,1(2 %,224 %,2"3

)r K r ξ = × = × = .


28/40

*.4. 9eactanţa n!ăşurării rotorice

con!orm 1.123@15 şi !ig.1.4%,a@1

2B "2

% % %1 12

1 1 %

22 3 3

1%1 %,"" 1,12

3 $ 2

23,%*3 ",12 1.& %.( %.3 1% 1%1 %,"" %,$& 1,12 1,(42

3 ",12 $ 11(,2%& 2 ",12 1.& 3&1,""2

c D

b i i

b h hh b K

b q b b K ' ξ

π λ

π −

×× = × − + − × + + × = ÷× × × ×

× × ×= × − + − × + + × = ÷× × ×

con!orm 1.2&1@15

2 2 2 2

2 2 2 2

1,(42 %,*1$ 1,*33%,(*"

2,*23 %,*1$ 1,*33c f d

&

c f d

K ξ ξ λ λ λ λ

λ λ λ λ

+ + + += = = =

+ + + +∑∑ =

con!orm 1.2&%@15

B B

2 2 %.$11 %,(*" %."4& Z & & K ξ = × = × = .

*.&. #urentul rotoric a)ro7imati !ără considerarea acţiunii saturaţiei

con!orm 1.2"*@15 acce)t


29/40

1 2

%,4&%,"4 2,& %,"4 2,& %,*"$

11,*33 14 * %

t t

δ = + × = + × =

+ + .

:n con!ormitate cu !ig.1.&%@1 )entru 4,343 %,&& fb B χ = ⇒ =

*.(. 'ermeanţa s)eci!ică de dis)ersie a crestăturii statorice, consider


30/40

unde con!orm 1.2&*@15

( ) ( ) ( ) ( )2 2 %2 1 11,*33 1,& 1 %,&& 4,"*&% t b χ = − × − = − × − = =

con!orm 1.2"2@15

2 2 21,(42 %,3&4 1,3$$

c sat c c sat ξ ξ λ λ λ ∆= − = − =

*.11. 'ermeanţa s)eci!ică magnetică de dis)ersie a crestăturii rotorice la saturaţie.

con!orm 1.2"3@15

2 21.*33 %,&& 1,%"3

d sat d λ λ χ = × = × = .

*.12. 9eactanţa de !ază rotorică, ra)ortată la stator, consider


31/40

Atunci con!orm 1.2"*@15

B 12

2 2 2 2

22%1(4,3(*

%, "2 1, %**n

p p

U I A

a b= = =

+ + =

cu e7)resia 1.2(1@15

( ) ( )2 22 2

12B

1 2

1 12

%,"2 1.%** 3(,4%(1(4,3(* 1(&,"2$

1,%22 3(,4%(

p p p

psat p

a b & I I A

% &

+ + + += × = × =

× ×=

Ealoarea relatiă

1

1

1(&,"2$&,$43

32,%2* p

p

n

I I

I

∗ = = = =

2 2B

2

2

1(4,3(* %, %331,1(2 1, 42$2$, "*1 1

p n p )

n p

I ! + K I !

∗

= × × = × × = ÷ ÷ ÷ .

Ealoarea critică a alunecării se determină con!orm calculului tuturor

)unctelor caracteristicii de )ornire ezi tab. 25, con!orm alorilor medii ale

reactanţelor sat 1 χ şi B2 sat ξ χ cores)unzătoare alunecărilor 1,%2,% ÷=! n

con!ormitate cu relaţia 1.2(25

2.

B12

1

%.224%,1(&

%,$3 %,4(31,%22

cr

sat sat

sat

r !

& &%

ξ

′= = =

++ .

:n continuare introducem n calculator datele iniţiale cu aNutorul căroraobţinem coe!icienţii caracteristicilor de )ornire ezi tab.25.


32/40

Fr. Cormula de calcul ;nit. Alunecarea1 %.$ %." %.4 %.2 %.1 %.1(&

1 "3,"1 bh ! ξ = × × 1.&1 1.3& 1.2$ 1.%( %."( %.4$ %."3

2 φ %.3$ %.2 %.1& %.11 %.%4 %.1 %.%3

3 ?r c r

K q q= 1.2" 1.11 1.%( 1.%4 %.*$ %.*& %.*(

4 ( )21 ? 1 ) b r K r r K = + × − 1.1( 1.%( 1.%3 1.%2 %.*$ %.*( %.*$

& B B2 2 )

r K r ξ = × Ω %.2"3 %.241 %.23" %.23% %.222 %.21$ %.22%"

D K %.$& %.*2 %.*4 %.*& %.*$ %.** %.*$

(2 2

? &

K ξ λ λ = ∑ ∑ %.*" %.$14 %.$1( %.$21 %.$2* %.$32 %.$31$ B B

2 2 Z & & K ξ = × Ω %."4& %.""% %.""3 %.""" %."(3 %."(& %."(4

* B B2 2 2 2? sat sat & &ξ λ λ = ×∑ ∑ Ω %.4(3 %.4*1 %.4*( %.&%1 %.&31 %.&(& %.&4$

1%1 . 1 1 1? sat sat & & λ λ = ×∑ ∑ Ω %.$3% %.$3& %.$3$ %.$42 %.$$% %.*4$ %.*%&

111 1 12

1 ? psat sat p

% & &= + 1.%22 1.%22 1.%22 1.%22 1.%22 1.%22 1.%22

12 B

1 1 2 ? p psat a r % r ! ξ = + × Ω %."2 %."&* %.(3$ %.$21 1.4$& 2.&$( 1."4113 B

1 1 2 p sat psat sat b & % &= + × Ω 1.%** 1.143 1.2&" 1.31 2.%14 3.1$4 2.1*(

14 B 2 22 1

?n p p

I U a b= + A 1(4.4 1"".$ 1&3.4 142.2 $(.* &3." $%.3

1&( )

2B 2

1 2 12 1 12?

p p p psat p I I a b & % &= × + + ×A 1(&." 1"$.1 1&4." 13&.1 *2.& &".$ $4

1"1 1

? p p n

I I I ∗ = &.$( &."& &.1* 4.&3 3.1( 1.*" 2.$4

1( ( ) 2

B

2 2? ? p p n ) n p + I I K ! ! ∗ = × × 1.42$ 1.4" 1.&3 1."" 1.$$ 1.$4 1.*$

>abelul 2.


33/40


34/40


35/40

1. Calculul termic

1%.1. De)ăşirea de tem)eratură a su)ra!eţei interioare a miezului statoric n ra)ort cutem)eratura aerului din interiorul motorului,

se calculează 1.3%%@15B

1

3(*,%*$ 2(4,2"2%,1* 13,$32

%,244 %,11( 1%%clc Fep

P P K %

D l π α π ∆

+ +Θ = × = × = °

× × × × × ×

din tab.1.3%@1 %,1* K ⇒ = = con!orm 1.2*$@15

B 11

1

2 2 %,11(1,%( 1%2% 3(*,%*$

%,"(4clc r el m

l P K P W

l

× ×= × = × × =

unde din !ig.1.&*,b@1 21 1%% W m % α = ° .

1%.2. #ăderea de tem)eratură n izolaţia crestăturii n!ăşurării statorice

con!orm 1.3%1@15

B

1 2. 1 B

1 1 1

3(*,%*$ %,4 %,%%4 %,%%"2,42"

1" &4 "1,$%" %,11( %,1" 1" 1,1clc IZ

iz c

c c c

P b b b%

Z P l λ λ ∆

+ + Θ = × + = × + = ° ÷ ÷× × × × × × =

cu relaţia 1.3%2@15

1 1 22 2 2$,$ ",12 4,2 "1,$%"c c P h b b mm= × + + = × + + = ,

)entru izolaţia clasei F %,1"c W m % λ ⇒ = ×° din !ig.1."2@1, )entru %,*2" IZ

d

d =

determinăm % mW

c °⋅= 1,1B

λ .

1%.3. #ăderea de tem)eratură n grosimea izolaţiei )ărţilor !rontale ale n!ăşurării secalculează cu relaţia 1.3%&@15

B 31 1 1

1 B

1 1 1

(12.2&3 %.22 1% 2$.$%.233

2 12 2 &4 %.%"2 %.22 12 1,1elf f c IZ

IZf

c f c c

P l hb%

Z P l λ λ

−

∆

× × ×Θ = × + = × = ° ÷× × × × × × × ×

,

unde con!orm 1.2**@15

1B

1 11

2 2 %, 221,%( 1%2% (12.2&3

%."(4

f

elf r cm

l P K P W

l

× ×= × × = × × =

=


36/40

1 1 1%,%"2 = %

f c IZf P P m b= = = .

1%.4. De)ăşirea de tem)eratură a )ărţilor !rontale ale n!ăşurării n ra)ort cutem)eratura aerului din interiorul maşinii, con!orm e7)resiei 1.3%"@15

1

1 3

1 1

%,1* (12.2&31%.$42

2 2 %,244 $1.41* 1% 1%%

elf

sf

acb

' P %

D l π α π −

′× ×∆Θ = = = °

× × × × × × × × ×

1%.&. De)ăşirea medie a tem)eraturii n!ăşurării statorice n ra)ort cu tem)eraturaaerului din interiorul maşinii, con!orm relaţiei 1.3%(@15

( ) ( )

( ) ( )

1 11 1B

1 1

22

13.$32 2.42" 2 %,11( %.233 1%.$42 2 %.22

12.$(&%."(4 %."(4

IZf sf s IZ

r

m m

l l

l l

%

∆ ∆∆ ∆∆

Θ + Θ × ×Θ + Θ × ×Θ = + =

+ × × + × ×

= + = °

1%.". De)ăşirea tem)eraturii aerului din interiorul maşinii n ra)ort cu tem)eraturamediului nconNurător se calculează cu 1.3%$@15

1

1

1&42(2.4"4

1.%"4 2%car

P %

! β α ∆

′′Θ = = = °

× ×∑

cu 1.311@15

( ) ( ) ( ) ( )B B B1 11 %,* 224( 1 %,1* 3(*.%*$ 334."4& %,* 14%.*3( 1&42elc Fe mec P P K P P P W = + − × + − × = − − × + − × =∑ ∑

unde

( ) ( ) ( ) ( )B 1 21 213( 1,%( 1 1%2% &&4 224(el el P P K P P W β = + − × + = + − × + =∑ ∑ =

con!orm 1.312@15

( ) ( ) ( ) ( ) 2

2% 2 %,34* 1% %,3$ %,11( 2 %.%$1 1.%"4car a p b acb! D P l l mπ π = × + × × + × = × + × × + × = ,

unde din !ig.1."3@1 %,3$ p P m⇒ = )entru 2%%h mm= din !ig.1.&",b@1

% m

W b

°⋅=⇒ 22(α , )entru %,34*a D m= .


37/40

1%.(. De)ăşirea medie a tem)eraturii n!ăşurării rotorice n ra)ort cu tem)eraturamediului nconNurător se calculează cu relaţia 1.313@15

B

1 1 212.$(& (2.4"4 $&.33* % ∆ ∆ ∆

′Θ = Θ + Θ = + = ° .

1%.$. #alculul entilaţiei. Debitul necesar de aer de răcire se calculează cu relaţia

1.324@1531

1

1

4."( 1&42%,%* ?

11%% 11%% (2.4"4m

K P , m s

∆

× ×= = =

× Θ × =

cu 1.32&@15

1%%%2.& %,34* 4."(

1%% 1%%m an

K m D= × × = × × = .

1%.*. Debitul de aer, asigurat de entilatorul e7terior cu 1.32"@15

B 3 3 31%%%%," %," %,34* %,2&& ?1%% 1%%r a

n, D m s= × × = × × = .

Deoarece 1B

,,r > sau %, 2&& %, %*> entilaţia este satis!ăcută.


38/40

Concluzii

:n acest )roiect am calculat un motor asincron tri!azat cu rotorul n scurtcircuit dinseria 4A, )rotecţia I'44 şi turaie nominală de 1%%% rot?min.

'entru nce)ut am determinat dimensiunile de bază ale rotorului si statorului, cuaNutorul cărora am e!ectuat calculul electromagnetic al acestui motor. Dacă om cercetacalculul şi )artea gra!ica a )roiectului, constatăm că acesta este e!ectuat corect, deoarecedimensiunile statorului şi rotorului cores)und standardelor şi din )artea gra!icăobserăm ca toate aceste dimensiuni sunt )lasate corect. 9e!eritor la numărul decrestături )utem adăuga ca snt alese con!orm standardelor şi ele asigură re)artizarea

su!icientă a secţiilor n!ăşurării, ra)ortul numărului lor !iind0 12

&4"4

Z Z

=

9eieşind din )uterea motorului, )entru n!ăşurări a !ost aleasă crestătura semincisă statorică şi ncisă rotorică. :n!ăşurarea statorică este realizată din secţii moi din

conductor de cu)ru JKLM cu dimensiunile 1el d mm

= şi 1.%$ IZ d mm

= , )e c


39/40

0ibliogra!ie

1. Ambros >udor P&roiectarea maşinilor asincroneQ.

#işinău, ;niersitas, 1**2.

2. R.J. STUVTX P345678349:;85 5?68@ :B8;Q

MTYX[, K\]^_`, 1*$%, 4*& Y^.

3. 3:94>;86. E?8;@34;F5 G98H:75=8 ?5388 #E .

MTYX[, K\]^_`[, 1*$2.


40/40

55004377 Proiectarea Masinii Asincrone Cu Rotorul in Scurtcircuit

Documents

Transcript of 55004377 Proiectarea Masinii Asincrone Cu Rotorul in Scurtcircuit