Proiect la Mecanica Aplicata

Mod.Coala document.Semnat.DataCoala1 MA 112504 DA Verificat Control N. Aprobat Ambros T.Motor asincron cu rotor in scurtcircuit(Memoriu de calcul)LiteraColi31 UTM F.E. gr. EM-111Djamalutdinov R. Elaborat Nuc I.i

ModCoala document.Semnat.DataCoala5Cuprins.

Sarcina pentru proiectul de curs.................................................................................2Introducere..................................................................................................................31.Determinarea dimensiunilor de baz.......................................................................42.Determinarea numrului de crestturi;de spire i a seciunii conductorului n-furrii statorice.........................................................................................................63.Calculul dimensiunilor zonei de cresttur a statorului i ntrefierului...................84.Calculul rotorului...................................................................................................105.Calculul curentului de magnetizare........................................................................136.Calculul parametrilor regimului de funcionare.....................................................167.Calculul pierderilor................................................................................................218.Calculul caracteristicilor de funcionare................................................................24Concluzie...................................................................................................................29Bibliografie................................................................................................................31Tabel de componen.................................................................................................32

Sarcina pentru proiectul de curs.

Proiectant: Puga Ion

Varianta

Se va proiecta un motor asincron cunoscnduse parametrii urmtori:

Tensiunea nominal

Numrul de faze

Puterea nominal

Gradul de protecie

Execuia constructiv

Categoria execuiei climaterice

Clasa de izolaie

Numrul de poli

Frecvena curentului de alimentare

Tipul rotorului

Introducere. n ziua de astzi este imposibil de nchipuit vreo activitate omeneasc n care nu este utilizat energia electromagnetic. Chiar i n cazul antrenrii acionrii cu un motor cu ardere intern, alturi de acesta se cupleaz generatoarele electrice pentru a satisface n mod autonom necesitatea n energie electromagnetic. Energia electromagnetic este cea mai comod form de energie care relativ simplu i cu un randament destul de nalt poate fi transformat n alt form de energie (mecanic, termic, galva-nic, etc.) n funcie de necesitate. Anume din aceast cauz la momentul actual aceasta este forma dominant de energie utilizat n sfera de producie i deservire n economia naional a oricrei ri. Rolul mainii electrice n sistemul energetic naional i mondial este de o mare amploare. Aceasta se folosete pe larg n aproape toate ramurile economiei cuprinznd aproape toate domeniile de activitate ale omului n diverse ramuri cum ar fi: industria, agricultura, comerul, transportul, aparatele de uz casnic, medicina, etc. Aceasta se explic prin faptul c majoritatea surselor de energie electromagnetic le prezint mainile electrice (turbogeneratoare i hidrogeneratoare), iar ponderea energiei produse de celulele fotovoltaice, elementele galvanice. etc n sistemul electroenergetic mondial este relativ mic. Deasemenea ca un argument pro mainii electrice l servete faptul c aceasta este reversibil, adic unul i acelai agregat poate consuma (regim motor) sau recupera (generator) energia n funcie de condiiile de funcionare. Deasemenea mainile electrice au o construcie simpl care asigur funcionarea lor n cele mai grele condiii i c nsuirile lor electromecanice satisfac cerinele de dezvoltare ale tehnicii moderne. Mainile asincrone fiind utilizate deseori n calitate de motor, ca regul pentru acionarea diferitor sisteme mecanice care nu necesit o reglare fin sau ntr-un diapazon larg a vitezei. Din punct de vedere constructiv, mainile electrice asincrone se divizeaz n maini asincrone cu rotorul scurtcircuitat (de tipul colivie de veveri) i cu rotorul bobinat (fazat). Proiectarea unei maini electrice presupune calculul dimensiunilor statorului i rotorului, alegerea tipurilor de nfurri, conductorilor pentru nfurri, izolaiei, materialelor prilor active i constructive ale mainii i dimensionarea acestora. Unele pri ale mainii trebuiesc proiectate astfel ca la executarea lor volumul de lucru i cheltuelile de material s fie minimale, iar n timpul exploatrii s se obin caracteristici energetico-economice ct mai nalte. Pe lng toate acestea maina trebuie s corespund condiiilor de exploatare impuse.

n proiectul dat este proiectat un motor asincron de seria cu rotorul scurtcircuitat (aceast main este produs n mas). Proiectarea acestui motor const n urmtoarele etape: determinarea mrimilor electrice de baz; calculul zonei de dantur statoric i rotoric; calculul parametrilor pentru regimul de funcionare i a curentului la mersul n gol; calculul caracteristicilor de funcionare i a celor de pornire; calculul termic simplificat calculul ventilaiei i elaborarea prii grafice.1. Determinarea dimensiunilor de baz.1.1. Calculul turaiilor sincrone ale motorului

1.2. Determinarea nlimii axei de rotaie. nlimea axei de rotaie n prealabil se alege din tab.1.6.[1] n baza fig.1.7.[1] dup putere i numrul de 3 poli:

-nlimea axei de rotaie

-diametrul exterior statoric.1.3. Determinarea diametrului interior statoric.

unde: -raportul dat n tab.1.7.[1]

1.4. Determinarea pasului polar.

1.5. Determinarea puterii de calcul.

unde: -coeficient indicat n fig.1.8.[1]

-randamentul dat de fig.1.9.(a).[1]

-factorul de putere dat de fig.1.9.(a).[1]

1.6. Determinarea solicitrilor electromagnetice. Solicitrile electromagnetice se determin conform gif.1.11.(a).[1]:

1.7. Determinarea factorului de nfurare pentru nfurarea ntr-un strat. Factorul de nfurare se alege n baza tipului de nfurare conform indicaiilor de la pag.25.[1]:

1.8. Determinarea lungimii de calcul.

unde:

1.9. Verificarea raportului .

Valoarea raportului dat se ncadreaz n limitele recomandate de fig.1.14.(a)[1].

2. Determinarea numrului de crestturi; de spire i a seciunii conductorului nfurrii statorice.2.1. Determinarea prealabil a valorilor pasului dentar.

Valorile prealabile ale pasului dentar se aleg din fig.1.15.[1]:

2.2. Determinarea numrului de crestturi statorice.

Se accept ,atunci ; se alege nfurarea ntr-un strat.2.3. Determinarea definitiv a pasul dentar statoric.

2.4. Determinarea numrul de conductori efectivi din cresttur.

Numrul de conductori efectivi din cresttur se alege din condiia .

unde: -curentul nominal consumat din reea

fie 2.5. Determinarea numrului de spire.

2.6. Determinarea numrului de spire.

2.7. Calculul fluxului magnetic.

unde: -din tab.1.23*.[1]

-conform fig.1.8.[1]

2.8. Calculul inducie n ntrefier.

2.9. Calculul prealabil al densitii curentului n nfurarea statoric

unde: -din fig.1.16.(a).[1]

2.10. Calculul prealabil al seciunii efective a conductorului.

2.11. Alegerea conductorului pentru nfurarea satoric.

Se accept numrul de conductoare efective ,atunci:

Din tab.A.III.I.[1] se alege conductorul de tipul cu parametrii:

2.12. Calculul definitiv al densitii curentului din nfurarea statoric.

3. Calculul dimensiunilor zonei de cresttur a statorului i ntrefierului.3.1. Alegerea tipului i dimensiunilor crestturii. Se accept cresttura dat de fig.1.19.(c).[1],cu corelarea dimensiunilor. Conform tab.1.10.[1]:

- inducia n dinii statorici cu seciunea constant

- inducia n jugul statoric

- inducia n dinii statorici n seciunea cea mai ngust

- limea medie a dintelui statoric

unde: -pentru oelul pentru de tipul izolat prin oxidare

-distana dintre suprafaa miezului magnetic i fundul crestturii.3.2. Calculul dimensiunilor crestturii tanate.

Fig.1.Dimensiunile geometrice ale crestturii statorice tanate.

-limea deschiz-turii crestturii

-conform recomandrilor de la pag.40.[1]

-nlimea dintelui

-diametrul fundului crestturii

3.3. Calculul dimensiunilor crestturii n lumin dup npachetare.

-din tab.pag42.[1]

unde: -aria seciunii transversale a garniturii izolante

-aria seciunii transversale a izolaiei de cresttur

unde: -grosimea relativ a izolaiei din cresttur conform tab.A.I.8.[1]

3.4. Determinarea factorului de umplere a crestturii.

Conform normelor tehnice care vizeaz construcia miezurilor magnetice a maini-lor electice de curent alternativ se cere ca s se afle n limitele .

4. Calculul rotorului.4.1. Determinarea mrimii ntrefierului. Mrimea ntrefierului este dat de fig.1.21.[1]:

4.2. Determinarea numrului de crestturi rotorice. Numrul de crestturi rotorice este dat de tab.1.15.[1] i se alege:

4.3. Calculul diametrului exterior al rotorului.

4.4. Determinarea pasului dentar.

4.5. Determinarea lungimii pachetului rotoric.

4.6. Calculul diametrului interior al rotorului. Diametrului este egal cu diametrul arborelui, deoarece miezul este fixat direct pe arbore i se calculeaz cu relaia:

unde: - conform tab.1.16[1]

4.7. Determinarea curentul ce se nchide prin bara rotoric.

unde: -conform fig.1.22[1]

4.8. Determinarea ariei seciunii transversale a barei.

unde: - densitatea curentului n bara turnat din aluiminiu

4.9. Determinarea parametrilor geometrici ai crestturilor rotorice.

-dimensiunile acceptate n baza recomandrilor de la pag.57.[1].

- limea acceptat a dintelui.

- nlimea total a crestturii.

- seciunea barei.

Fig.2.Configuraia geometric a crestturilor rotorice.

4.10. Determinarea densitatii curentului din bar.

4.11. Calculul inelelor de scurtcircuitare.4.11.1. Calculul ariei seciunii transversale.

unde:

unde:

4.11.2. Calculul dimensiunilor inelelor de scurcircuitare.

5. Calculul curentului de magnetizare.5.1. Determinarea valorilor induciei.

- inducia n dinii statorici.

- inducia n dinii rotorici.

- inducia n jugul statoric.

- inducia n jugul rotoric

unde: - nlimea de calcul a jugului rotoric n conformitate cu relaia 1.109.[1]

5.2. Determinarea tensiunii magnetice a ntrefierului.

unde: - coeficientul Karter

unde:

5.3. Determinarea tensiunii magnetice a zonei de dantur.

5.3.1. Determinarea tensiunii magnetice a zonei de dantur pentru stator.

unde: - pentru oelul din tab.A.II.7.[1]

5.3.2. Determinarea tensiunii magnetice a zonei de dantur pentru rotor.

unde: - pentru oelul din tab.A.II.7.[1]

5.4. Calculul factorului de saturaie a zonei de dantur.

5.5. Determinarea tensiunii magnetice a jugului.5.5.1. Determinarea tensiunii magnetice a jugului statoric.

unde: - conform tab.A.II.6[1]

5.5.2. Determinarea tensiunii magnetice a jugului rotoric.

unde: - conform tab.A.II.6[1]

unde:

5.6. Calculul tensiunii magnetice pentru o pereche de poli.

5.7. Calculul factorului de saturaie a circuitului magnetic.

5.8. Calculul curentului de magnetizare.

5.9. Determinarea curentului de magnetizare n uniti relative.

6.Calculul parametrilor regimului de funcionare.6.1. Determinarea rezistenei de faz a nfurrii statorice.

unde: -pentru clasa durabilitii termice temperatura de calcul este

-lungimea conductorului fazei nfurrii

unde:

unde:

unde: - conform tab.1.19.[1]

- lungimea axial a bobinei de la miezulferomagnetic pn la curbura prii frontale

unde: -scurtarea relativ a pasului nfurrii statorice

- lungimea medie a spirei

6.2. Determinarea rezistenei de faz a nfurrii statorice n uniti relative.

6.3. Determinarea lungimii axiale a capetelor de bobin.

unde: - conform tab.1.19[1]

6.4. Determinarea rezistenei nfurrii fazice rotorice.

unde: - rezistena barei

-rezistena inelului de scurtcircuitare

unde: - pentru nfurarea rotoric turnat din aluminiu

6.5. Determinarea rezistenei nfurrii fazice rotorice n uniti relative.

unde: -rezistena nfurrii fazice rotorice raportat la numrul de spire

6.6. Determinarea reactanei de faz a nfurrii statorice.

unde: - permeana specific de dispersie de cresttur

unde:

- conform fig.1.38.(d).[1]

- permeana specific a dispersiei capetelor fron- tale ale nfurrii

unde: - scurtarea relativ a pasului nfurrii

-coeficientul conductibilitii magnetice de dispersie diferenial

unde:

unde:

- conform fig.1.39.(c).[1]

6.7. Determinarea reactanei de faz a nfurrii statorice n uniti relative.

6.8. Determinarea reactanei de faz a nfurrii rotorice.

unde:

unde: - pentru regimul de funcionare

- conform fig.1.40.(a).[1]

permeana specific de dispersie de cresttur

coductibilitatea magnetic de dispersie a prilor laterale

- permeana specific a dispersiei difereniale

unde: , deoarece i

6.8. Determinarea reactanei de faz a nfurrii rotorice n uniti relative.

Reactana se raporteaz la numrul de spire ale statorului:

i se calcul valoarea relativ dup expresia:

7.Calculul pierderilor.7.1. Determinarea pierderilor principale n fier.

unde: - pierderile specifice conform tab.1.24.[1] pentru oelul

de marca

- conform tab.1.24.[1] pentru oelul de marca

-masa oelului jugului

unde:

-masa specific a oelului luat conform recoman- drilor de la pag.87.[1]

i -factorii ce consider influena asupra pierderilor magne- tice ale neuniformitii repartizrii fluxului magnetic n seciunile sectoa- relor circuitului magnetic i a factorilor tehnologici i sunt luai conform indicaiilor de la pag.86.[1]

- masa oelului a dinilor statorici

unde: -nlimea de calcul a dintelui statoric

-limea medie a dintelui statoric

7.2. Determinarea pierderilor de suprafa.

unde: - pierderile ce revin ariei coroanelor dinilor rotorici

unde: -factorul ce consider influena de prelucrare a suprafeei coroanelor dinilor rotorului asupra pierderilor specifice luat con- form recomandrilor de la pag.87.[1]

-amplitudinea pulsaiei din ntrefier sub coloana dini- lor rotorului

unde: -din fig.1.41.[1] n baza raportului

7.3. Determinarea pierderilor prin pulsaie n dinii rotorici.

unde: - amplitudinea pulsaiei induciei din seciunea de mijloc a dintelui

- masa oelului dinilor rotorici

7.4. Determinarea pierderilor suplimentare sumare n oel.

7.5. Determinarea pierderilor totale n oel.

7.6. Determinarea pierderilor mecanice.

unde: - factor ce ine cont pierderile ce depind de tipul de ventilare i este adoptat conform recomandrilor de la pag.90.[1] pentru cazul suflrii suprafeei exterioare

7.7. Determinarea pierderilor suplimentare n regim nominal.

7.8. Calculul parametrilor de mers n gol.7.8.1. Determinarea pierderilor electrice din stator la mers n gol.

7.8.2. Calculul curentului de mers n gol.

unde: - componenta activ a curentului de mers n gol

7.8.3. Calculul factorului de putere la mers n gol.

8.Calculul caracteristicilor de funcionare.8.1. Determinarea parametrilor schemei echivalente.8.1.1. Determinarea rezistenelor schemei echivalente la transformarea rezistenei i reactanei magnetizante.

8.1.2. Determinarea coeficientului de raportare.

Pentru a alege formula de calcul a coeficientului de raportare se verific relaia :

Fiind satisfcut expresia coeficientul de raportare se calcul dup expresia:

8.1.3. Calculul parametrilor schemei echivalente.

8.2. Calculul pierderilor constante ce nu se modific la variaia alunecrii.

8.3. Calculul caracteristicilor de funcionare a mainii proiectabile. Pentru a efectua calculul cu ajutorul calculatorului se folosesc parametrii de mai jos:

Calculul caracteristicilor de funcionare(efectuat n mod manual pentru ) prevede calculul urmtoarelor mrimi:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

9*

Fig.3.Caracteristicile de funcionare ale mainii proiectate.

Concluzie.

Acest memoriu de calcul este o parte integr a proiectului de curs dedicat calculului unui motor asincron trifazat de seria 4A cu rotorul scurtcircuitat cu puterea la arbore de , gradul de protecie , turaiile nominale ale cmpului magnetic nvrtitor i categoria execuiei climaterice . Toate calculele au fost efectuate conform cerinelor naintate unui document cu coninut tehnic, astfel valorile parametrilor obinui au fost comparate cu cele indicate de standard.

n primul rnd au fost determinate dimensiunile de baz ale statorului i ale rotoru-lui, cu care s-a operat n cadrul calcului electromagnetic al mainii proiectate. Se poate afirma c dimensiunile de baz a statorului i a rotorului au fost alese corect deoarece diametrul exterior i cel interior al statorului formeaz raportul admis de standard i deasemenea raportul diametrelor miezului rotoric de asemenea corespunde indicaiilor din standard. Aceste diametre corespund condiiilor impuse de tanarea tolelor de oel electrotehnic, astfel ca deeurile s fie minime, de asemenea ele sunt calculate reuit fiindc nu exist suprapunere sau lovire dintre stator i rotor, iar valoarea ntrefierului este minimal .

Un alt factor important este alegerea corect a numrului de crestturi rotorice i statorice pentru a asigura repartizarea suficient a seciilor nfurrii.

Reeind din puterea motorului, pentru nfurri a fost aleas forma crestturii de tip seminchis pentru stator i rotor. nfurarea statoric este realizat din secii moi din conductor de cupru cu dimensiunile i , pe cnd cea rotoric este turnat din aluminiu direct n crestturile rotorului. Odat cu turnarea nfurrii rotorice se formeaz i inelele de scurcircuitare mpreun cu pale-tele de ventilare intern.

Prile active ele motorului snt adunate din tole de oel de marca . Miezul rotoric se preseaz direct pe diametrul arborelui,din aceast cauz n calcule a fost acceptat diametrul interior al jugului rotoric egal cu diametrul arborelui. Miezul stato-ric se preseaz n carcas ns nu nainte de a fi presate tolele ntr-un pachet consolidat de scoabe.

n ultimele capitole a fost efectuat calculul caracteristicilor de funcionare i celor de pornire. La calculul caracteristicilor de funcionare a fost efectuat calculul manual al unui punct al caracteristicii , dup ce la calculator a fost fcut calculul celorlalte puncte ale caracteristicii. Efectund o comparaie a datelor calculate manual i a acelor obinute de calculator, se poate afirma c erorile de calcul sunt admisibile, fapt ce dovedete corectitudinea calculelor. La calculul caracteristicilor de pornire rezultatele obinute manual au parial se disting de cele obinute de calculator. Fapt care se datoreaz rotunjirii datelor folosite n calcule. ns devierile obinute sunt admise n tehnic. Conform datelor obinute au fost construite caracteristicile de funcionare i de pornire.

Proiectul se ncheie cu elaborarea desenului de ansamblu al mainii asincrone proiectate, pe o coal de hrtie de formatul care este anexat la acest proiect.

Bibliografie.

1.Ambros Tudor Proiectarea mainilor asincrone. Chiinu, Universitas, 1992.2... , , 1980, 495 .3.. 4 ., , 1982.