1 Tema proiectului Sseproiectezeunmotorasincronmonofazatcufazauxiliar capacitivcurotorulinscurtcircuitdeconstructietipprotejatIP-44 cu urmatoarele caracteristici:

2 Cuprins: Argument--------------------------------------------------------------------------4 CapitolulI: Considerai teoretice------------------------------------------6 1.1.Maina asincron -----------------------------------------------------6 1.1.1. Generalitai ---------------------------------------------------6 1.1.2. Elemente constructive de baza -----------------------------6 1.1.3. Scheme convenionale---------------------------------------8 1.1.4. Domenii de utilizare----------------------------------------9 1.1.5. Principiul de funcionare ----------------------------------10 1.1.6. Regimuri de funcionare -----------------------------------11 1.2.Motoarele asincrone monofazate cu faz auxiliar ------------12 CapitolulII: Calculul electromagnetic ------------------------------------- 17 2.1.Deretminarea dimensiunilor principale ale statorului---------17 2.2.nfaurarile crestaturile i jugul statorului-----------------------18 2.3.Alegerea dimensiunilor rotorului-------------------------------- 26 2.4.Calculul circuitului magnetic ------------------------------------ 32 2.5.Calculul nfasurarii auxiliare capacitive ----------------------- 35 CapitolulIII:Calculul ncalzirii---------------------------------------------- 40 3.1.Calculul rezistenelor termice------------------------------------ 40 3.2.Determinarea potenialelor generatoarelor ------------------ 42 3.3.Calcularea temperaturii carcasei ----------------------------------43 3.4.Calculul creterii temperaturii ----------------------------------- 44 CapitolulIV:Calcule mecanice ---------------------------------------------- 47 4.1.Calculul arborului mainii electrice----------------------------- 47 4.2.Calculul rulmenilor----------------------------------------------- 52 3 CapitolulV: Modelarea matlab/simulink----------------------------------- 54 5.1.Configuraia modelului-------------------------------------------- 54 5.1.1. Modelarea bloculuimodelui masinii asincrone monf. ---55 5.1.2. Modelarea bloculuiCircuit exterior -------------------------60 5.2.Realizarea modelului------------------------------------------------62 Anexa 1. Infasurarea statorica- ------------------------------------------------82 Anexa 2. Ansamblul rotoric ---------------------------------------------------83 Bibliografia ----------------------------------------------------------------------84 Plan desenat Ansamblul general-------------------------------------------------------------pl.1 4 Argument Incadrulproceselorindustrialodirectivemportantaestereprezentatde automatizareaprocesului.Unuldinmijloacelefolositencadrulacestaeste reprezentatdemicromotoareacororproduciereprezintopartecompletea industriei constructive de maini electrice.Acest tip de motore electice se folosesc n instalatii de uz casnic precum i n altediferiteacionaridemicputere,ncadrulacesteicategoriisentalnesc electromotoarele monofazate cu stator avand o nfasurare alimentat la tensiunea nominal de 220Vadica tensiunea reelei electrice de distribuie. Printemaacestuiproiectsecereproiectareaunuimotorasincron monofazat cu faza auxiliara capacitive cu parametrii exprimai in cadrul temei. Pentruaputeautilizeelectromotorulndiferitecondiiidelucruprotecia estedetipulI.P.44.conformSTAS625-63.astfelrealizanduseproteciacontraatingeriiparilorinterioareaflatesubtensiunesaunmiscare,cuuneltesau scule,alteobiecte,cudiametrulpeste1mm,ctimpotrivaaciuniidaunatoarea ptrunderiiunorlichidedinorcedirective.Pachetulstatoricestedintabl silicoasEII,cudimensiuneade0,5mm,acestsortimentfiindjustificatprin pierderilenfiercatmaimici.Diametreleaufostdeterminatedincondiiade obtinereatolelorcudescuriminimeipentrunormalizareadimensiunilor arborului. Dinaceleairaiunilegatedeuncurentdemersngolctmaimic,io mbunataire a factorului de putere limita inferioar a ntreferului fiind dictate de consideraii mecanice am ales un intrefier mic de 0,2 mm. Crestturilestatoricesuntdetipsemiinchisdefoarmatrapezoidalizolate cumaterialeaparinandclaseiE.Conductoarelesuntntrodusencrestaturprin istmulcrestturiifircufir,tehnologiadeexecutiefiindsimpldecisepoate realize usor.Ismul crestturii fiind mic ,componenta reactiv a curentului de mers n gol,este redus. nfasurareastatoricserealizeazdinconductoaredecupruelectrotehnicizolat cu email impregnarea cu lac i apoi se realizeaza uscarea in etav. Am ales clasa deizolaieE.carepermitecrestereatemperaturila75 ncondiiilencare temperaturemediuluiestede40.Acesttipdeizolaiesejustificasiprincostul redus pe linga temperature adimis suficent de mare. 5 Coliviarotoricsimplesteturnatsubpresiuneodatacuinelelede scurtcircuit din aluminiu electrotehnic ,o sulutie aplicac prioritar n industrie. Pachetulrotoricestedinacelasimaterialcasicelstatoric.Talelepachetului rotoricnuseizoleaz,sedispundirect pearbore, poriunea dearborece seafla sub rotor fiind randalinat.Construciile rotorului sunt de tip semiinchis ovale. In perioada de pornire se utilizeaz pentru creeare momentului de pornire i adefazajului,ocapacitatedepornirereprezentatprinvaloareaunui condesator.Sepreferasoluiacucondesatordepornirefaraaaveasiunulde funcionaredatoritaunuipredecostmaimic.Sepoaterealizascoatereadin circuitacondesatoruluifieprinintermediulunuidispozitivcentrifugalfieprin utilizarea de relee.Releul poate fi releu de temporizare care dupa untimp scurt de laporniredecupleazdincircuitcondesatorul,faptcepoatefirealizatsiprin intermediul unui ntrerupator. nceeaceprivestefolosireaunuidispozitivcentrifugal,acestaconstndou contragreutaifixatepeaxulrotoriccuparghiisiresoarte.Laatingereaturaiei prescrise ele se deplaseaz de ax si prin intermediul unui arc se deschid contactele ce mentinea capacitatea de pornire n circuitul electric al fazei auxiliare. Carcasaiscuturilesuntrealizateprinturnaredinduraluminiu.Carcasa esteprevazutcunervurilongitudinalepentruasigurareauneiracirinormalea elecromotorului. Saefectuatcalculumecanicpentrudimensionareaarboreluiurmarindu-se crestereasinguraeiinceeaceprivestemomenteledetprsiuneiincovoiere.Din calcularezultatdeasemeneacavitezamotoruluiestemaimicdecatviteza critic periculoas din punct de vedere mecanic. Inlagares-aufolositrulmentiradialicubilepeunsingurrandcuzgomot redusalesiastfelncatsasigureunnumarnsemnatdeoredefuncionaren bune condiii. Electromotorulsiaparatajulsuntprotejatedinpunctdevedereelectric prin punere la pamant. 6 Capitolul I I.Considerai teoretice 1.1.Mainiasincrone 1.1.1.GeneralitaiMaina asincron este o masin destinat s functioneze n curent alternativ i la care raportul dintre turaie i frecvena retelei la care este conectata variaz adatcuschimbarearegimuluidefunctionaresaucuvariaiagraduluide ncarcare. nfasurarile statorului si rotorului,n cazul mainilor asincrone, nu sunt conectate electric,ntreacesteinfasurariexistnumaiolegaturinductivsuntcuplate magnetic din care cauza mainile asincrone se mai numesc i maini de inducie. Mainile asincrone pot fi monofazatesaupolifazate. Primapropuneredemainaasincronas-afacutinanul1885decatre GalileoFerrariscareaconstruitunmotorbifazatcupatrupoliapareniicu rotoruldincuprumasiv.n1886,NicolaeTeslaaconceput,independentde G.ferraristotunmotorbifazat,darcurotorulferomagneticiprevazutcuo nfasurarescurtcircuitat.ntre1889-1890,DolivoDobrowolskirealizeaza primele motoare capabile a fi folosite n instalatiile industriale , motoare care , n principiu,serealizeazaiastazi.Motoareleasincronecurotorulinscurtcircuit suntcelemairaspanditeintoatesectoareleindustriale,datoritaavantajelorlor fata de alte motoare (pret de cost redus,siguranta in exploatare, randament ridicat ,punere in functiune simpla etc.) 1.1.2. Elemente constructive de baz. Numimmainaasincronaoricemasinadecurentalternativcare,la frecventadataaretelei,functioneazacuoturatievariabilacusarcina.In continuarevorfiprezentatenumaimasinileasincronefaracolector,numite obisnuit masini asincronecare sunt cele mai robuste si sigure in exploatare, motiv pentru care sunt si cele mai utilizate.

7

Fig. 1.1. Maina asincron.

Principalele elemente constructive ale unei maini asincrone sunt: statorul (miez magnetic 1i nfurare statoric 3); rotorul (miez magnetic 2 si nfurare rotoric 4); alte elemente constructive (arbore 5, rulment 6, carcas 7, ventilator 8, etc.). Maina asincrona consta intr-o armatura statorica, numita pe scurt stator si oarmaturarotorica,numitarotor(fig.1.2.).Statorulformatdinunulsaumai multe pachete de tole are in crestaturi o infasurare monofazata sau trifazata care ne conecteaza la retea si formeaza inductorul masinii. Rotorulesteformattotdinpachetedetoledarincrestaturipoateaveao infasuraretrifazatconectatainsteacucapetelescoaselatreiinelesauo infasurareinscurtcircuitdetipuluneicolivii.Deaceea,dupaformainfasurarii rotorului,masinileasincronesemainumescmasiniasincronecuinelesimasini asincrone cu rotorul in colivie. Inafaraacestorparti,masinamaiare,infunctiededestinatie,detipulde protectiesideformaconstructive,desistemulderacierdeputeresitensiune,o serie de elemente constructive. Terminologiageneralapentrumasinileelectrice,datainSTAS4861-73 cuprindesiterminologiasubansamblurilorsipieselorcomponente.Simbolizarea formelor constructive este data in STAS 3998-74.

8

Fig. 1.2. Maina de inducie cu inele.

Semnificaia notaiilor din figur:

1. Miez statoric9. Tija cu perii 17. Capac rulment 2. nfurare statoric 10. Legtura nfurare inele18. Inel de ridicare 3. Miez rotoric11. Arc fixare inele 4. nfurare rotoric 12. Izolaie i inele 5. Carcas 13. Ventilator 6. Scut portlagr 14. Capac ventilator 7. Ax15. Pan 8. Rulment 16. urub de fixare a scutului 1.1.3. Scheme conventionale Se dau o parte din semnele conventionale pentru masinile asincrone (STAS 1590-71). Notarea infasurarilor statorice si rotorice se face conform STAS 353071.Lainfasurareastatoricatrifazata,cucelesasecapetescoase,bornelesunt notate si asezate pe placa.(STAS 8457-69).

9

Fig.1.3. Scheme conventionale pentru masinile asincrone: a- motor asincron trifazat cu rotorul in scurtcircuit; b motor cu rotorul bobinat; c motor monofazat; d motor monofazat cu faza auxiliara.

Fig.1.4. Notarea si asezarea bornelor pe placa la motoarele asincrone trifazate: a conexiunea stea; b conexiunea triunghi (cordoanele de alimentare se leaga la bornele U1, V1 si W1). 1.1.4. Domenii de utilizare Seutilizeazaaproapeinexclusivitatecamotorinactionarilecuturatie practiceconstantasimairarlaturatiivariabile,dincauzainstalatiilorde alimentarecostisitoare.Motoareleasincronetrifazateformeazaceamaimare categorie de consumatori de energie electrica din sistemul energetic, fiind utilizate in toate domeniile de activitate (masini unelte, poduri rulante, macarale, pompe, 10 etc). Motoarele monofazate sunt utilizate in special in intalatiile de uz gospodaresc (ventilatoare, aeroterme, pompe, masini de spalat rufe, polizoare, masini de gaurit etc.) 1.1.5. Principiul de functionare Se consider o main asincron cu cate o infasurare trifazat pe fiecare dinceledouaarmaturi.Dacainfasurareastatoricaseconecteazalaoreteade tensiunesifrecventacorespunzatoare,eavafiparcursadeunsistemtrifazatde curenticarevorproduceinintrefieruncampmagneticinvartitor,cuviteza unghiulara 1 . Daca armatura rotorica are in acel moment viteza unghiulara , intr-o infasurare de faza a ei, devenita secundara, se inducet. e. m.C2 = (1 )w2kw2 cos (1 )t = 2w2kw2 cos w2t, incare2estepulsatiat.e.m.induse,iar2vitezarelativedintrecampul inductor si rotor. Daca infasurarea rotorului se inchide (fig. 1.5.) ea va fi parcursa de curenticare,larandullor,producuncampinvartitordereactiecuoviteza unghiulara fata de infasurarea care l-a produs: 2 = 2/p = (1 )/p = 1 - Fata de stator, campul de reactie are viteza unghiulara: + 2 = (1 - ) = 1 Adica, indiferent de turatia rotorului, campul inductor sic el de reactie au aceeasi viteza relative fata de stator. Deci, cele doua campuri sunt fixe intre ele si se pot insuma, dand un camp resultant in intrefier.

Fig.1.5 Schema masiniiasincrone cu infasurari trifazate in stator si rotor,pentru o pozitie data a rotorului 11 Prininteractiuneadintreacesticampisicurentiidintreinfasurari,se exercita intre cele2 armaturi un cuplu electromagnetic, asa cum s-a aratat si la masinadecurentcontinuu.Relatiaaratacaininfasurarearotoricasuntcurenti, deci se poate exercita un cuplu, numai daca e2 0, adica 1. In acest caz se poateexercitauncuplu,numaidacarotorulalunecafatadecampulinvartitor inductor. Aceasta alunecare, in valori relative, este definite de relatia: s = (1 - )/ 1 = (n1 n) / n1 = (1 )/ 1 = f2/f1. unde in general, = 2n si = 2f, iar notatiile sunt cele cunoscute. 1.1.6. Regimuri de funcionare Analizaregimurilordefuncionarealemotoarelorasincronesefacen funcie de turaia relativ n2 a rotorului fa de cmpul nvrtitor inductor produs de stator, adic de turaia n2=n1-n. 1.Lan(0;n1),decis(1;0),t.e.m.indusnconductoarelenfurrii scurtcircuitatearotoruluiXproducecurentulI2,iarfora=I2(x),care acioneaz asupra conductoarelor, are tendina s accelereze rotorul ctre turaia n1acmpuluinvrtitor.nacestcaz,mainaprimeteenergieelectrici dezvolt la arbore un cuplu magnetic, funcionnd n regim de motor. 2.Dacturaiarotoruluiesten>n1,decin2pentru

Din trasarea diagramei din fig 12 se obtin urmatoarele date

-Raportul intre t.e.m. si tensiunea nominal

2.3.Calculul dimensiunilor rotorului -alunecarea nominala

-Numarul de crestturi conform tab.114 este [4] pt.2p=6

=36 =>

-Factorul de multiplicare al cuplului maxim

27 -Determinarea alunecarii corespunzatoare

-Determin raportulr

-Reactanta de scurtcircuit

-Rezistenta active a rotorului raportata la stator calculate inprealabil

-Rezistenta echivalenta a rotorului

Seconsiderapentrupentruevitareacuplurilorparasitecarepotproduce blocarea rotorului la pornire.Fenomenul de lipire cand dintii rotorului se afla in dreptuldintilorstatorului,rotorulseconstruestecuunnumardecrestaturi

pentru

Se realizeaza pasul dentar;

Infasurarea este considerate polifazata cu

faze de curentii prin bare fiind defazati cu unghiul

-Calculam t.e.m. in bara la repaus.

Se calculeaza

Coliviaestesimplaturnatasubpresiuneodatacuineleledescurtcircuit.Se folosescca materiale aluminiu electrotehnic si pt.tole acelasi tip ca si pentru stator. -Latimea istmului crestaturi rotorice:

28 -Inaltimea istmului crestaturi rotorice:

-Pentru d

-Curentul pe faza din rotor,sau curentul prin bara:

-Densitatea de current in bara poate lua valori

,adopt

-Sectiunea barei

-Sectiunea crestaturi rotorice

-Latimea dintelui rotoric

-Diametrul exterior al rotorului

-Latimea maxima a crestaturii rotorice

(

) (

) -Latimea minima a crestaturii

-Sectiunea barei de forma ovala

(

)

29

solutia pe care o admit este:

potcalcula:

inaltimea totala a crestaturii rotorice:

-Curentul din inel

-Densitatea de current in inel se ia: sau

-ectiunea inelului

Trebuie indeplinita conditia

Din acest motiv adopt

Lungimea barelor este egala cu lungimea rotorului

-Rezistenta barei:

-Diametrul mediu al inelului:

-Rezistenta portiunii de inel dintre doua crestaturi: 30

-Se verifica ecivalenta a rotorului:

-Rezistenta active a rotorului raportata la stator care reprezinta valoarea reala:

unde

-coeficient de infasurare a barelor. -Coeficentul de amortizare pentru micromotoare se poate considera

-Coeficentul permeantei magnetice de dispersie a crestaturii rotorice:

[

(

)

]

[

(

)

]

-Coeficentul permeantei dispersei diferentiale:

-Coeficentul

se determina in functie de

(

) (

) pentru

si se foloseste

unde

(

) (

)

deci

-Coeficentul permeantei perderilor frontale

(

)

31 Pentru ca inelul de scurtcircuit este lipsit de pachetul rotorului in calcul se considera

-Coeficentul total al permeantei de scaparii rotorice

-Coeficentul total al permeantei de scaparilor rotorice raportat la stator

(

)

-Reactanta rotorului raportata la stator

Recalculez

Fig.3 Dimenisionarea crestaturi rotoric 32 2.4. Calculul circuitului magnetic -tensiunea magnetic necesara trecerii fluxului prin intrefier.

-tensiuneamagneticnecesaratreceriifluxuluiprindintiistatorului

-facndprecizareacaintensitateacampuluimagnetic

segasesteinfunctiede

pentruoanumitacalitatedetolafolositala masinile modern

. Pentru acesul cand

inductia in dinte se calculeaza cu relatia:

Pentru

Pentru tole de 0,5mm grosime si lacuite corespunzator datelor din table din anexa 2[4].

Inductia in dintii rotorului nu trebuie sa depaseasca 2T

Pentru table de otel electrotehnic

se gaseste valoarea intensitatii campului magnetic

-tensiunea magnetic necesara trecerii fluxului prin dintii rotorului:

-inductia in jugul statorului:

La masinile de mica putere

fiind cu atat mai mare cu cat este mai mic numarul de poli. -Intensitatea campului magnetic in jugul statorului:

conform cu anexa nr.2. -Tensiunea magnetic necesara trecerii fluxului prin jugul statorului: 33

Coeficentul evidentiaza repartitia neuniforma a inductiei in jug.Acest coeficent se determina din

fig. 1.30 pg.72 [4]

deci

-Diametrul arborelui sub rotor

corespunzator

-Inaltimea jugului rotoric

-Inductia in jugul rotoric

-Intensitatea campului in jugul rotorului

-Diametrul interior al rotorului

Tolele rotorului se dispun direct pe arbore.Tensiunea magnetic necesara trecerii fluxului prin jugul rotorului

Pentru a limita zgomotul magnetic al masinii trebuie indeplinite conditiile:

Solenatia necesara sa existe pe 2 poli ai statorului pentru a produce fluxul util.

-Curentul de magnetizare34

-Component reactiva a curentului de mers in gol

-Component reactiva a curentului

exprimata in procente,raportata la

din faza principal;

-Coeficentul de saturatie;

=>deci se verifica valoarea adoptata. -Reactanta de magnetizare;

In figura 4 este reprezentata schema echivalenta a fazei principale. a)Schema echivalenta a fazei principale pentru curentulde sccesiune directa. 35 b) Scemaa echivalenta a fazei principale pentru curentul de succesiune inversa 2.5. Calculul infsurarii auxiliarecapacitive -Numarul crestaturilor pe pol si faza auxiliara

-Coeficentul de infasurare al fazei auxiliare pentru o infasurare cu pas diametral.

Raportul de transformarek=0,8 Numarul de spire al infasurarii fazei auxiliare

Parametrii schemei echivalente a fazei principale.

36

-Rezisteanta active a ramificatiei la pornire

-Reactanta ramificatiei la pornire

-Rezistenta fazei principale la pornire

-Reactanta fazei principale la pornire

Numarul conductoarelor fazei auxiliare aflate intr-o crestatura

=>

Deci

-Raportul de transformare devine

-Lungimea conductorului fazei auxiliare

-Separatia crestaturilor intre faze

-Rezistenta active a schemei echivalente pentru faza auxiliara la pornire.

(

)

(

)

-Rezistenta active a infasurarii auxiliare la porinire.

-Sectiunea conductorului infasurarii auxiliare 37

-Aleg un conductor rotund de cupru (cu) cu sectiunea

-Diametrul conductorului izolat cu email

-Coeficentul de umplere al crestaturii pentru faza auxiliara

in urma alegerii sectiunii standard a rezistenta active a infasurarii fazei auxiliare care se modifica

Se modifica si rezistenta active a schemei echivalente pentru faza auxiliara la pornire.

Reactanta schemei echivalente pentru faza auxiliara B la pornire fara elemental de pornire

(

)

(

)

-Cuplul nominal al electromotorului

-Cuplul de pornire pentru factorul de multiplmcare al cuplului de pornire

-Reactanta fazei auxiliare lapornireluandin consideratiesielementalde pornireseregasestedinconditiadatapentrufactoruldemultiplicareal cupluluidepornire

,calculezcoeficentulAsireactanta

.

38

(

)

|

| -Reactanta capacitiva |

||

|

-Capacitatea condensatorului de pornire

Aleg condensator cu

. Pentru acest condensator

|

||

|

-Curentul de pornire in faza principal

-Curentul total de pornire ,de linie

(

)

(

)

-Factorul de multiplicare al curentului de pornire

-Factorul de pornire al fazei auxiliare de pornire

39 -Curentul in faza auxiliara la pornire

-Factorul deputere al fazei auxiliare la pornire

-Densitatea de current in infasurarea principal la pornire

-Densitatea decurrent in infasurarea auxiliara de pornire

-Momentul de pornire practice nu difera mult de valoarea data de

datorita ratunjirii valorilor condensatorului

Recalculez valoarea raportului

deci

recalculat este

Tensiunea in infasurare auxiliara la pornire.

unde:

deci

(

)

Tensiunea la condensator,

unde

(

)

deci

40 Capitolul III Calculul inclzirii 3.1.Calculul rezistenelor termince Motorul este executat in constructie inchisa ventilat in exterior. -Numarul conductorilor fiectivi pe portiunea

-Numarul conductorilor fictivi pe portiunea

-Grosimea izolatiei pe portiunea

-Grosimea izolatiei pe portiunea

-Grosimea echivalenta a izolatiei in concordanta cu schema echivalenta a crestaturii.

41 -Lungimea de calcul a fierului pachetului statoric

-Coeficentul de conductibilitate termica a izolatiei conductorilor

-Perimetrul crestaturii

-Rezistenta termica a izolatiei conductorilor din crestatura

-Coeficentul de conductibilitate termica al fierului

-Coeficentul de conductibilitate terminca a izolatie crestaturii

-Rezistenta termica a izolatiei crestaturii

-Diametrul mediu al jugului statorului

-Suprafata jugului statoric

-Rezistemta termica a jugului statorului

-Suprafata dintilor statorice

-Rezistenta termica a corpurilor dintilor statorului 42

-Rezistenta termica a corpului dintilor statorului pentru pierderile in cuprul statorului

-Suprafata intrefierului

-Coeficentul de conductibilitate termica

-Rezistenta termica a intreferului dintre stator si rotor

-Se adopta rezistenta termica a rotoruli

-Rezistenta termica a suportului port-lagar

3.2.Determinarea potentialelor generatoarelor -Rezistenta termica totala a fierului statorului

-Potentialul generatorului pierderilor din fierul statorului

Consider coeficentul 0,5 care arata ca pierderile in fier sunt repartizate.

reprezinta excedentul de temperatura al fierului statorului fata de temperatura mediului inconjurator. -Potentialul generatorului pierderilor din cupru statorului

(

)

- reprezinta excedentul de temperatura in centrul crestaturii fata de partea exterioara a conductorilor alaturata de izolatia crestaturii. -Potentialul generatorului pierderilor in rotor

(

)

-reprezinta excedentul de temperatura al rotorului fata de temperatura aerului din interiorul motorului. 43 3.3.Calculul temperaturii carcasei -Temperatura mediului ambiant

-Diametrul mediu al carcasei

-Lungimea carcasei

-Suprafata totala a carcasei motorului

-Diametrul exterior al ventilatorului

-Diametrul interior

-Coeficentul influientei vitezei de rotatie a motorului

-Coeficentul de marire a suparafetei de racire datorita suflarii cu aer

-Coeficentul de transmisie a caldurii carcasei

-Cresterea aproximativa a temperaturii carcasei

-Coeficientul de radiatie al suprafetei carcasei

pentru cutarea carcasei gri cenusiu. -Temperatura absoluta a mediului inconjurator

-Caldura radiata

*(

)

(

)

+ *(

)

(

)

+-Caldura disipata prin convectie

44 -Se alege pentru 2p=6

(coeficent empiric) -Crestera medie a temperaturii carcasei

(

)

(

)

-Temperatura medie a carcasei

-Pentru motoarele ventilate coeficentul

este

(

)

(

)

-Cresterea maxima a temperaturii carcasei

-Temperatura de calcul a carcasei

3.4.Calculul cresterii temperaturii Calculul cresterii temperaturii a diferitelor parti a masinii se executa dupa fig.5 care reprezinta schema termica echivalenta a notorului ventilat.Preliminat se calculeaza fluxurile termice pe diferite portiuni ale schemei.

[W] Temperatura medie a infasurarii paotefi gasita din cresterea medie a temperaturii infasurarii -Temperatura cuprului in centrul crestaturii

-Cresterea medie de temperatura a infasurarii statorului

Unde

adopt

fiind calculat si determinat dupa formulel din tabel nr.2 -Temperatura medie a infasurarii statorului

45 Fig.5 Schema termica echivalenta a motorului ventilat 46 Nr. portiunii Denumirea portiunii Primaaproximatie A doua aproximatie 6 7 Suprafata exterioara a carcasei

3 Suprafata exteroaraa dintelui

(

)

2Parteaexterioara aconductoarelor crestarurii statorice

1Conductoarele dincentrul crestaturii

8Suprafata exterioaraa scutului

9Suprafata exterioaraa rotorului

Tabel 2 Din calcul am obtinut temperatura medie a infasurarii statorice

Izolatia folosita este de calasa E care admite +75la

si deci se verifica conditia ceruta.

47 Capitolul IV Calcule mecanice 4.1. Calculul arborelui Se cunoas urmatoarele date: -Puterea nominala la arbore

-Turatia nominala

-Greutatea rotorului

-Greutatea rotii de transmisie

-Diametrul rotii de transmisie

-Diametrul esteroir al rotorului

-Lungimea fierului rotorului

-Intrefierul motorului

Conform fig.6. sunt cunoscute urmatoarele date.

48 Fig.6 49 Daca consideram pentru simplificarea calculelor un tabel de forma: Tabel 3

[cm]

X [cm]

2,3 1,377,320,7392,20,343391,953,50,4953

-Momentul nominal de torsiune

-Daca presupun ca antrenarea va fi efectuata prin curea c=3,forta de transmisie corespunzatoare puterii nominale

-Sageataarboreluilamijloculrotoruluidatoritagreutatiirotorului

unde

pentru otel OL 45. -Sageata arborelui la mijlocul rotorului datorita intinderii curelei in directie orizontalacorespunzatoareputeriinominaleaelectromotorului

Pentrucazuluneialteasezariacureleinuseiainconsideratiesageata arborelui. -Excentricitatea initiala de calcul a rotorului

unde k=0,15 pentru . -Forta intiala de atractie magnetica unilaterala

-Sageata stabilizata datorita atractiei maggnetice unilaterale

50 unde

si

=sageata arborelui corespunzatoare fortei de atractie magnetica unilaterala.

si

-Sageata arborelui in mijlocul rotorului la putere nominala

In procente din valoarea intreferului ,aceeasta sageata reprezinta 7,5% si este mai mic decat 10% valoarea admisibila. -Pentru cazul unei roti de transmisie

-Viteza critica a arborelui in functie de atractia magnetica

-Vitezacriticatrebuiesafiecelputincu20%maimarecaviteza nominala.Seobservacaaceeastaconditieestecusigurantaindeplinita ,viteza critica fiind cu mault mai mare. 51 Rezistenta capatului de arbore Influientacanaluiluidepanaasuparastabiliriisectiuniiseconidera conform schitei din fig.7 -Adancimea canalui de pana

-

Cele mai periculoase sectiuni sunt sectiunile I-I si II-II. Consider sectiunea I-I: -Momentul de incovoiere

-Momentul maxim de torsiune

-Momentul de inconvoiere redus la suprafata de incarcare

-Momentul de rezistenta

-Pentru solicitarea redusa 52

Sectiunea II-II: -Momentul de inconvoiere

-Momentul maxim de torsiune

-Momentul de incovoiere redus

-Momentul de rezistenta

-Solicitarea redusa

4.2.Calculul rulmenilor -Forta de la capatul arborelui

unde c=5 pentru

-Excentricitatea initiala de calcul a rotorului

-Forta initiala de atractie magnetica unilaterala

-Sageata arborelui corespunzator acestei forte

-Forta de atractie magnetica unilaterala stabilizata

Daca presupunem ca avem cureaua intinsa in pozitie orizontala 53 -Reactia in lagar

*

+

*

+

-Incarcarea echivalenta arulmentului datorita relatiei

unde

pentru masini electrice cu

Se folosesc rulmenti radiali cu bile pe un rand cu protectie tip 6204 ZZ conform STAS 3041-59. -Coeficentul capacitatii de lucru -Durata de utilizare a rulmentului

(

)

(

)

Am ales rulmentii astfel incat sa nu necesite schimbarea lor in cazul unei functionarii indelungate. 54 Capitolul V Modelarea matlab/simulink a motorului asincron monofazat 5.1.CONFIGURAIA MODELULUI Acionrile reglabile de foarte mic putere, utilizeaz n numeroase situaii motoareasincronemonofazatecufazauxiliar.nmarealormajoritate,aceste motoare utilizeaz ca element defazor o capacitate. Din aceast cauz, este util s secunoasccomportareamotoruluinregimdinamic(lapornire)nfunciede valoarea acestei capaciti. nprezentacionrilereglabilecumotoareasincroneutilizeazpentru comandsistemulPWMidinaceastcauzaparenecesitateastudiului comportrii mainii comandat n sinusoidal, comparativ cu comportarea acesteia comandat n sistem PWM. Pentru aceasta a fost conceput modelul SIMULINK al motorului asincron monofazat cu capacitate de pornire, model care permite studiul comportrii mainii att n regim sinusoidal ct i n regim PWM. Pentrurealizareamodeluluis-aconsideratcazulmainiiasincrone monofazate cu condensator de pornire, reprezentat n figura 1. Fig. 1. Motor asincron monofazat cu condensator de pornire. 55 Modelul a fost conceput n dou blocuri principale, conform figurii 2: Fig. 2. Modelul motorului monofazat cu condensator de pornire Cp. n figura 2 sunt puse n eviden cele dou blocuri i anume: 1.Blocul Modelul mainii asincrone monofazate. 2.Blocul Circuit exterior, care conine elementele externe mainii: a.sursa de tensiune us, b.capacitatea de pornire Cp, c.ntreruptorul de decuplare a fazei auxiliare Sw. 5.1.1. Modelarea blocului modelul mainii asincrone monofazate nregimdepornire,mainamonofazatestedefaptomainbifazat,i dinaceastcauz,modelulmainiimonofazatepoateficonceputpebazaunei 56 mainibifazate,alcruimodelmatematicsepoateconstituiconsidernd referenialul solidar cu rotorul, statorul, sau cmpul magnetic nvrtitor. Deoareceaxelemagneticealecelordounfurristatoricesunt ortogonale, s-a preferat modul matematic ntr-un referenial solidar cu statorul. Ecuaiile de funcionare ale motorului asincron monofazat, innd seama de valoarea capacitii de pornire, vor fi de forma: (1) Dinsistemul(1),seobinecuaiilefluxurilor,carenoperaionalvoravea forma: (2) Ecuaiile(2)permitelaborareabloculuidecalculalfluxurilor,conform figurii 3, n care s-au folosit notaiile prezentate n relaia (3): (3) + e e = + =} i L+i L=; -dtd+i R= 0i L+i L= ; +dtd+i R= 0i L+i L=;dtd+i Rdt iCp1=ui L+i L=;dtdi R uqs m qr rrqrdr rqrqr rds m dr rrdr qrrdrdr rqr m qs ssqs qsqs sqssdr m ds ssds qsds s sL-L LL R+ s1 -L-L LL R= ;L-L LL R+ s1 -L-L LL R=;L-L LL R+ s1

L-L LL R+u= ;L-L LL R+ s1 L-L LL R+u=2m rr ssss rdr r qs2m rr ssm rqr2m rr ssss rqr r ds2m rr ssm rdr2m rr ssrr sqr2m rr ssm sqsqs2m rr ssrr sdr2m rr ssm sdsds(((

e (((

e (((

(((

. ' ; ' ; ' ; '2 2 2 2L L LL RL L LL RL L LL RL L LL Rm rr ssrr rrm rr ssm ssm rr ssss rrm rr ssrr smr T ms T r T s T====57 Fig. 3. Blocul pentru calculul fluxurilor. Plecnd de la sistemul (1) se pot scrie pentru curenii statorici relaiile: (4) i pentru curenii rotorici, relaiile: (5) care conduc la structura blocului de calcul al curenilor din figura 4. .L-L LL-L-L LL=i;L-L LL-L-L LL=iqr2m rr ssmqs2m rr ssrrqsdr2m rr ssmds2m rr ssrrds L-L LL-L-L LL=i;L-L LL-L-L LL=iqs2m rr ssmqr2m rr ssssqrds2m rr ssmdr2m rr ssssdr 58 Fig. 4. Blocul de calcul al curenilor. Ecuaiadeechilibrumecaniciecuaiavitezeimecanicearotorului,sunt prezentate n relaiile (6): (6) unde r / p = m, p fiind numrul de perechi de poli ai mainii. Blocul de calcul al cuplului electromagnetic prezentat n figura 5. Fig. 5. Blocul de calcul al cuplului. .Js1) Ms M ( , spJ= Ms Mm r = e e 59 Calcululvitezeirotorului(avitezeimecaniceamainii)serealizeaz plecnddelarelaia(2.16),fcndprecizareacpoziiarotoruluilaomain multipolar (p > 1), conduce la expresia vitezei unghiulare a rotorului: (7) DiferenadintrecuplulelectromagneticdezvoltatdemainMicuplul rezistentlaarbore(cupluldesarcin)MsestecupluldinamicMj,careproduce accelerarea sau decelerarea mainii, astfel nct se poate scrie: (8) undeJreprezintmomentuldeineriealtuturormaselornmicare,raportatla arborele mainii. n operaional, expresia (8) devine: (9) Dar r/p = , viteza mecanic a rotorului. Rezult: (10) relaie care st la baza structurii blocului de calcul al vitezei, prezentat n figura 6. Fig. 6. Blocul de calcul al vitezei. .p1dt p1dtdrrre=u=u=O,dtdJdtdJM MMr rj se=O= = .spJMMr s = ,Js1)MM (s = e60 Fig. 7. Structura general a blocului Modelul mainii asincrone monofazate. 5.1.2. Modelarea blocului Circuit exterior Structura blocului Circuit exterior este prezentat n figura 8: Fig. 8. Structura blocului Circuit exterior. 61 Deoarece ntreruptorul fazei auxiliare poate fi acionat n funcie de viteza rotorului,devaloareacurentuluidepefazaauxiliarsaunfunciedetimp,s-a consideratsituaiancarentreruptoruldedeconectareesteacionatnfuncie de valoarea vitezei rotorului. El va fi acionat n momentul n care viteza rotorului depete un anumit procent din viteza de sincronism (blocul viteza ref.). Pentru a evita formarea buclelor de calcul algebric s-a introdus i un sistem de detectare a valorii absolute a curentului de pe faza auxiliar. n momentul n care viteza mainii atinge valoarea de referin prescris n blocul Circuit exterior, este acionat i comutatorul Sw din acest bloc, comutator care anuleaz curentul iqs (ceea ce este echivalent cu introducerea n circuitul fazei auxiliare a unei rezistene serie de valoare foarte mare). Pentrutrasareacaracteristicilorstaticealemotoruluiasincronmonofazat cufazauxiliar,sefaceapellaschemaechivalentamainii,prezentatn figura 9 [3] 62 5.2.REALIZAREA MODELULUI Fig. 9. Schema echivalent a mainii asincrone monofazate cu faz auxiliar. Pebazaschemeiechivalentedemaisus,s-ascrisunprogramMATLAB, pentru trasarea caracteristicilor Cuplu vitez i Cuplu alunecare. Programul mono_caract.m % Trasarea caracteristicii "Cuplu - viteza" a motorului asincron monofazat. % Valorile marimilor necesare in acest program. r1=7.51;% rezistenta infasurarii statorice x1=11.6;% reactanta infasurarii statorice r2=8.11;% rezistenta insasurarii rotorice x2=6.3; % reactanta infasurarii rotorice xm=145; % reactanta de magnetizare v=220;% tensiunea de alimentare n_sync=1000; % viteza de sincronism (rot/min) w_sync=104.72; % viteza de sincronism (rad/s) 63 % Stabilirea domeniului de valori pentru alunecare. s=0:0.01:2.0; % Limitele alunecarii pentru a nu obtine erori prin impartirea la zero. s(1)=0.0001; s(201)=1.9999; % Determinarea vitezei in rot/min (rpm). nm=(1-s)*n_sync; %Calculul impedantelor de secventa directa zf si incersa zb. zf=(r2./s+j*x2)*(j*xm)./(r2./s+j*x2+j*xm); zb=(r2./(2-s)+j*x2)*(j*xm)./(r2./(2-s)+j*x2+j*xm); % Calculul curentului pentru fiecare valoare a alunecarii. i1=v./(r1+j*x1+zf+zb); % Calculul puterii electromagnetice. p_ag_f=abs(i1).^2.*0.5.*real(zf); p_ag_b=abs(i1).^2.*0.5.*real(zb); p_ag=p_ag_f-p_ag_b; % Calculul cuplului electromagnetic in Nm. t_ind=p_ag./w_sync; % Trasarea caracteristicii "Cuplu - viteza". figure(1) plot(nm,t_ind, 'Color', 'b', 'LineWidth', 2.0); xlabel('viteza[rot/min]'); ylabel ('Cuplu[Nm]'); title ('Caracteristica CUPLU - VITEZA'); grid on; % Trasarea caracteristicii "Cuplu - alunecare".figure (2) plot(s,t_ind,'Color', 'r', 'LineWidth', 2.0 ); xlabel('alunecare'); ylabel ('Cuplu[Nm]'); title ('Caracteristica CUPLU - ALUNECARE'); grid; hold off; nscopultrasriicaracteristicilordemaisus,darcaresconini componentele direct i respectiv invers ale cuplului electromagnetic, a fost scris urmtorul program MATLAB: 64 Programul mono_caract_1.m % Trasarea caracteristicii "Cuplu - viteza" a motorului asincron monofazat. % Valorile marimilor necesare in acest program. r1=7.51;% rezistenta infsurarii statorice x1=11.6;% reactanta infasurarii statorice r2=8.11;% rezistenta insasurarii rotorice x2=6.3; % reactanta infasurarii rotorice xm=145; % reactanta de magnetizare v=220;% tensiunea de alimentare n_sync=1000; % viteza de sincronism (rot/min) w_sync=104.72; % viteza de sincronism (rad/s) % Stabilirea domeniului de valori pentru alunecare. s=0:0.01:2.0; % Limitele alunecarii pentru a nu obtine erori prin impartirea la zero. s(1)=0.0001; s(201)=1.9999; % Determinarea vitezei in rot/min (rpm). nm=(1-s)*n_sync; %Calculul impedantelor de secventa directa zf si incersa zb. zf=(r2./s+j*x2)*(j*xm)./(r2./s+j*x2+j*xm); zb=(r2./(2-s)+j*x2)*(j*xm)./(r2./(2-s)+j*x2+j*xm); % Calculul curentului pentru fiecare valoare a alunecarii. i1=v./(r1+j*x1+zf+zb); % Calculul puterii electromagnetice. p_ag_f=abs(i1).^2.*0.5.*real(zf); p_ag_b=abs(i1).^2.*0.5.*real(zb); p_ag=p_ag_f-p_ag_b; % Calculul cuplului electromagnetic in Nm. t_ind=p_ag./w_sync; t_f=p_ag_f./w_sync; t_b=-p_ag_b./w_sync; % Trasarea caracteristicii "Cuplu - viteza". figure(1) plot(nm, t_ind, nm, t_f, nm, t_b); xlabel('viteza[rot/min]'); ylabel ('Cuplu[Nm]'); title ('Caracteristica CUPLU - VITEZA'); 65 grid on; % Trasarea caracteristicii "Cuplu - alunecare". figure (2) plot(s, t_ind, s, t_f, s, t_b); xlabel('alunecare'); ylabel ('Cuplu[Nm]'); title ('Caracteristica CUPLU - ALUNECARE'); grid; hold off; Fig. 10. Caracteristicile cuplului n funcie de viteza rotorului. Fig. 11. Caracteristicile cuplului n funcie de alunecare. -1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5viteza[rot/min]Cuplu[Nm]Caracteristica CUPLU - VITEZA-1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000-3-2-10123viteza[rot/min]Cuplu[Nm]Caracteristica CUPLU - VITEZACuplul directCuplul invers2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5alunecareCuplu[Nm]Caracteristica CUPLU - ALUNECARECupl ul directCuplulinvers0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-3-2-10123alunecareCuplu[Nm]Caracteristica CUPLU - ALUNECARE66 Studiul comportrii motorului asincron monofazat s-a fcut n dou situaii: cu con-densator de pornire i cu condensator de funcionare. Pentru trasarea caracteristicilor n regim staionar n cele dou situaii, s-a conceput programul MATLAB m6.m. Programul m6.m %Programprntrutrasareacaracteristicilorstaticesidinamicealemotoruluiasincron monofazatcufazaauxiliara,indouasituatiidefunctionare:cucondensatordeporniresicu condensator de pornire si condensator de functionare. clear all % Se selecteaza fisierul cu datele masinii, pentru a fi incarcat in memoria Matlab workspace disp('Introdu numele fisierului fara extensia .m') disp('De exemplu: pmon_v') setX = input(Fisierul cu datele masinii > ','s') eval(setX); % Catculul caracteristicii cuplu - viteza curve Vqs = Vrated + j*0; % valoarea rms a fazorului tensiunii fazei principale Vpds = Nq2Nd*(Vrated + j*0); % valoarea rms a fazorului tensiunii fazei auxiliare raportata la faza principala T = (1/sqrt(2))*[ 1 -j; 1 j ];% matricea de transformare a fazorilor celor doua secvente marimi de faza V12 = T*[Vqs; Vpds]; % transformarea tensiunilor disp('Selecteza regimul de functionare') opt_cap = menu('Regimul de functionare ','Numai cu condensator de pornire','Cu condensator de pornire si condensator de functionare') Comentariu: n aceasta etap, programul afiseaz meniul demai jos: 67 Fig. 12. Meniul pentru alegerea regimului de funcionare al motorului. Dupalegerearegimuluidefunciunare,secontinurulareaprogramuluinvederea trasariicaracteristicilorstaticecorespunztoareregimuluidefuncionareales.Continuarea programului: zpcstart = 0 +j*eps; zpcrun = 0 +j*eps; zC = zpcstart; Capstart = 0;Caprun = 0;wrswbywb = we; % viteza de deconectare a condensatorului de pornire if (opt_cap == 2)disp(' Condensator de pornire') zpcstart = (Nq2Nd^2)*zcstart; zpcrun = 0 +j*eps; zC = zpcstart; Capstart = 1;Caprun = 0;wrswbywb = 0.75;% Viteza la care se deconecteaza condensatorul de pornireend% if if (opt_cap == 3) % Capacitor-run machine disp(' Condensator de functionare) zpcstart = (Nq2Nd^2)*zcstart;zpcrun = (Nq2Nd^2)*zcrun;zC = zpcrun; Capstart = 0; Caprun = 1; wrswbywb = 0.75;% Viteza rotorului la care se deconectreza consensatorul de pornireend % if Rcrun = real(zpcrun);% rezistenta raportat a condensatorului de functionare 68 Xcrun = imag(zpcrun); % reactanta raportat a condensatorului de functionare Crun = -1/(wb*Xcrun); % capacitatea raportata a condensatorului de functionare Rcstart = real(zpcstart);% rezistenta raportata a condensatorului de pornireXcstart = imag(zpcstart);% reactanta raportata a condensatorului de pornire Cstart = -1/(wb*Xcstart); % capacitatea raportata a condensatorului de pornire % Parametrii circuitelor de secventa pozitiva si negativa zqs = rqs + j*xlqs; zcross = 0.5*(rpds + real(zC) - rqs) + j*0.5*(xplds + imag(zC) - xlqs); % Stabilirea valorilor alunecarii s = (1:-0.02:0); N=length(s); for n=1:N s1 = s(n); % alunecarea de secventa pozitivas2 = 2-s(n);% alunecarea de secventa negativaslip wr(n)=2*we*(1-s1)/P;% viteza rotorului in rad/s if abs(s1) < eps; s1 = eps; end; zp1r = rpr/s1 + j*xplr; z1s= j*xmq*zp1r/(zp1r + j*xmq); if abs(s2)< eps; s2 = eps; end; zp2r = rpr/s2 + j*xplr; z2s= j*xmq*zp2r/(zp2r + j*xmq); z11 = zqs + z1s + zcross; z22 = zqs + z2s + zcross; zmat = [ z11 -zcross; -zcross z22 ]; I12 = inv(zmat)*V12; I1s = I12(1); I2s = I12(2); Iqd = inv(T)*[I1s; I2s]; Sin =[Vqs Vpds]*conj(Iqd);Pin = real(Sin); angIq(n) =angle(Iqd(1))*180/pi; angId(n) =angle(Iqd(2))*180/pi; magIq(n) =abs(Iqd(1)); magId(n) =abs(Iqd(2)); Ip1r = -j*xmq*I1s/(zp1r + j*xmq); 69 Ip2r = -j*xmq*I2s/(zp2r + j*xmq); Tavg(n)=(P/(2*we))*(abs(Ip1r)^2*rpr/s1 - abs(Ip2r)^2*rpr/s2); Pavg(n)=Tavg(n)*wr(n); if abs(Pin) < eps; Pin = eps; end; eff(n)=100*Pavg(n)/Pin; end % n for loop % Trasarea caracteristicilor stationare N=size(wr); subplot(3,2,1) plot(wr,Tavg,'-') xlabel('Viteza rotorului[rot/min]') ylabel('Cuplu[Nm]') grid subplot(3,2,2) plot(wr,Pavg,'-') xlabel('Viteza rotorului[rot/min]') ylabel('Puterea electromagnetica[W]') grid subplot(3,2,3) plot(wr,magIq,'-') xlabel('Viteza rotorului[rot/min] ') ylabel('|Ifaza-principala|[A]') grid subplot(3,2,4) plot(wr,magId,'-') xlabel('Viteza rotorului[rot/min] ') ylabel('|Ifaza-auxiliara|[A]') grid subplot(3,2,5) plot(wr,eff,'-') xlabel('Viteza rotorului[rot/min] ') ylabel('Randament[%]') grid subplot(3,2,6) plot(wr,angIq,'-') hold on plot(wr,angId,'-.') 70 xlabel('Viteza rotorului[rot/min] ') ylabel('Defazajul dintre curenti[grade]') grid disp('Traseaza caracteristicile in regim stationar') Comentariu:nurmaopiuniiNumaicucondensatordepornire,rulndprogramul pn la aceasta epap, se afiseaz caracteristicile statice prezentate n figura 13. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-10010Viteza rotorului [rot/min]Cuplul[Nm]0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-50005001000Viteza rotorului [rot/min]Putereaelectromagnetica[W]400 W(Cp=50 F) Viteza rotorului [rot/min]0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000678910|Ifaza-principala|[A]71 Fig. 13. Caracteristicile statice ale motorului monofazat cu condensator de pornire de 50 F. Sfritul comentariului. Continuarea programului: %Transfera comanda simularii catre tastatura disp('Selectreza regimul de incarcare') opt_load = menu('Regimul de incarcare','Fara sarcina','Cuplul de sarcina evolueza in trepte') % Setatrea tuturor conditiilor initiale in SIMULINL la valoarea zero Psiqso = 0; Viteza rotorului [rot/min]0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100051015|Ifaza-aux|[A]0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-2002040Viteza rotorului [rot/min]Randament[%]0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-50050Viteza rotorului [rot/min]Defazajuldintrecurenti[grade]Faza principalaFaza auxiliara72 Psipdso = 0; Psipqro = 0; Psipdro = 0; wrbywbo = 0; % viteza initiala a rotorului in unitati relative Comentariu:n urma transferului simulrii ctre tastatur, programul afieaz un meniu cuopiunileregimuluidencrcarealemainii.Alegndunuldintreregimuriledencrcare oferitedemeniu,sumulareairespectiv caracteristiciledinamicevor corespundeacestuiregim de ncrcare. Meniul cu regimurile de ncrcare ale mainii este prezentat n figura 14. Fig. 14. Regimurile de ncrcare pentru care se va rula simularea pe modelul din figura 2 i se vor trasa caractristicile dinamice corespunzatoare regimului de ncrcare ales. Sfritul comentariului. Continuarea programului: % Stabilirea secventei cuplului de sarcina if (opt_load == 1) % fara sarcina tstop = 2;% intervalul de simulare tmech_time =[0 tstop]; tmech_value =[0 0]; end if (opt_load == 2)% cuplul de sarcina evolueaza in trepte tstop = 2.5;% intervalul de simulare tmech_time =[0 1.5 1.5 1.75 1.75 2.0 2.0 2.25 2.25 2.5]; tmech_value =[0 0 -Tb -Tb -Tb/2 -Tb/2 -Tb -Tb 0 0 ]; end % conversia marimilor raportate la valorile lor reale Vds = y(:,3)/Nq2Nd; 73 Ids = y(:,8)*Nq2Nd; Vcap = y(:,4)/Nq2Nd; Psids = y(:,7)/Nq2Nd; disp('tasteaza ''return'' pentru a demara simularea cu modelul din figura 2'); keyboard disp('Ploteaza resultatele in doua figuri') h1=gcf; subplot(5,1,1) plot(y(:,1),y(:,2),'-') ylabel('Vqs[V]')) xlabel('t[s]')) grid; subplot(5,1,2) plot(y(:,1),Vds,'-') ylabel('Vds [V]') xlabel('t[s]') grid; subplot(5,1,3) plot(y(:,1),y(:,9),'-') axis([-inf inf -1 1]) ylabel('Tsarc [Nm}') xlabel('t[s]') grid; subplot(5,1,4) plot(y(:,1),y(:,10),'-') ylabel('Tem [Nm]') xlabel('t[s]') grid subplot(5,1,5) plot(y(:,1),y(:,11),'-') xlabel('t [s]') ylabel('wr/wb [u.r.]') 74 grid axis([0 2.5 0 1.2]) h2=figure; subplot(5,1,1) plot(y(:,1),Vcap,'-') ylabel('Vcap [V]') xlabel('t [s]') grid subplot(5,1,2) plot(y(:,1),y(:,6),'-') ylabel('Iqs [A]') xlabel('t [s]') grid subplot(5,1,3) plot(y(:,1),Ids,'-') xlabel('t[s]') ylabel('Ids[A]') grid disp('Salveaza plotarile din figurile 1 si 2') disp(Inainte de a tasta return prntru a termina programul); keyboard; close(h2); % Sfarsitul programului. Caracteristiciledinamicealemotoruluiasincronmonofazatcufaz auxiliar i condensator de pornire prezentate n figura 15. Simularea s-a fcut cu uncondensatordepornirede50Fntr-unregimdencrcarecuuncuplude sarcin variabil n trepte. 75 0 0.5 1 1.5 2 2.5-400-2000200400t[s]Vqs[V]0 0.5 1 1.5 2 2.5-2000-1000010002000Vds[V]t[s]0 0.5 1 1.5 2 2.5-1-0.500.51Tsarc[Nm]t[s]0 0.5 1 1.5 2 2.5-100-50050100Tem[Nm]t[s]76 Fig.15.Caracteristicile dinamice ale motorului asincron monofazat cu faz auxiliar i condensator de pornire de 50 F, n regim de sarcin variabil n trepte. 0 0.5 1 1.5 2 2.500.20.40.60.81t [s]wr/wb[u.r.]0 0.5 1 1.5 2 2.5-1000-50005001000Vcap[V]t [s]0 0.5 1 1.5 2 2.5-20-1001020Iqs[A]t [s]0 0.5 1 1.5 2 2.5-20-1001020t[s]Ids[A]77 Dac n meniul din figura 12 se alege opiunea Cu condensator de pornire icondensatordefuncionare,pentrucondensatoruldepornirede50Fi condensatorul de funcionare de 15 F se obin caracteristicile de regim staionar prezentate n figura 16. 400 W(Cp=50 F, Cr=15 F) Viteza rotorului [rot/min]0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-15-10-5051015Cuplul[Nm]CUPLUL0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-50005001000Viteza rotorului [rot/min]Putereaelectromagnetica[W]PUTEREA ELECTROMAGNETICA0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000510Viteza rotorului [rot/min]|Ifaza-principala|[A]78 Fig. 16. Caracteristicile statice ale motorului asincron monofazat cu condensator de pornire (50 F) i condensator de funcionare (15 F). ncondiiilencarenmeniuldinfiguradinfigura12sealegeopiunea Cucondensatordepornireicondensatordefuncionare,iarnmeniuldin figura14sealegeopiuneaCupluldesarcinevolueazntrepte,nurma simulrii pe modelul din figura 2, s-au obinut caracteristicile dinamice prezentate n figura 17, 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10001.522.533.54Viteza rotorului [rot/min]|Ifaza-aux|[A]0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000050100Viteza rotorului [rot/min]Randament[%]0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-50050100Viteza rotorului [rot/min]Defazajuldintrecurenti[grade]Faza auxiliaraFaza principala79 0 0.5 1 1.5 2 2.5-400-2000200400Vqst[s][V]0 0.5 1 1.5 2 2.5-2000-1000010002000Vds[V]t[s]0 0.5 1 1.5 2 2.5-1-0.500.51Tsarc[Nm]t[s]0 0.5 1 1.5 2 2.5-100-50050100Tem[Nm]t[s]80 Fig.17.Caracteristicile dinamice ale motorului asincron monofazat cu condensator de pornire (50 F) i condensator de funcionare (15 F) 0 0.5 1 1.5 2 2.500.20.40.60.81t [s]wr/wb[u.r.]0 0.5 1 1.5 2 2.5-1000-50005001000Vcap[V]t [s]0 0.5 1 1.5 2 2.5-20-1001020Iqs[A]t [s]0 0.5 1 1.5 2 2.5-20-1001020t[s]Ids[A]81 Pentrurulareaprogramuluim6.m,s-ascrisfiieruldeparametriai motorului monofazat prroiectat, pmon_v. Fiierul cu parametrii motorului proiectat: m6.m % Parametrii motorului asincron monofazat proiectat Sb = 400; % Puterea nominala in VA Prated = 400; % Puterea nominala in W Vrated = 220;% Tensiunea nominala (valoare efectiva) in VP = 6; % Numarul de poli frated = 50; % frecventa nominala in Hz wb = 2*pi*frated; % pulsatia electrica de referinta we = wb; wbm = 2*wb/P; % viteza mecanica de referinta Tb = Sb/wbm; % valoarea de referinta a cuplului Zb = Vrated*Vrated/Sb; % valoarea de referinta a impedantei in ohms Vm = Vrated*sqrt(2); % amplitudivea tensiunii de faza Vb = Vm;% valoarea eficace de referinta a tensiunii Tfactor = P/(2*wb);% coeficientul cuplului Nq2Nd = 1/1.18;% Nqs/Nds raportul numerelor de spire dale infasurarilor principala sirespectiv secundararqs = 7.51; % rezistenta infasurarii principalexlqs = 11.6; % reactanta de scapari a infasurarii principalerds = 15.8; % rezistenta infasurarii auxiliare xlds = 40;% reactanta de scapari a infasurarii auxiliare rpds=(Nq2Nd^2)*rds; % rezistenta infasurarii auxiliare raportata la infasurarea principala xplds=(Nq2Nd^2)*xlds; % reactanta de scapari a infasurarii auxiliare raportata la infasurareaprincipala xplr = 6.3;% reactanta de scapari rotorica raportata la infasurarea principala rpr = 8.11; % rezistenta rotorica raportata la infasurarea principalaxmq = 145; % reactanta de magnetizare raportata la infasurarea principala xMq = 1/(1/xmq + 1/xlqs + 1/xplr); xMd = 1/(1/xmq + 1/xplds + 1/xplr); J = 1.46e-1;% momentul de inertie al rotorului in kg m2 H = J*wbm*wbm/(2*Sb); % constanta inertiala a rotorului in sec. Domega = 0;% coeficientul de amortizare al rotorului. zcstart = 3 - j*61.2;% impedanta condensatorului de pornire in Ohms zcrun = 9 - j*172;% impedanta condensatorului de functionare in Ohms wrsw = 0.75*wb; % viteza de decuplare a condensatorului de pornire in rot/min %Sfarsitul fisierului de date. 82 83 Anexa.2 Ansamblul rotoric:1-rotorul in scurtcircuit;2-arbore 84 Bibliografie 1.IonCioc,NicolaeCristea,NstaseBichir,Mainielectricendrumardeproiectare, vol.II, Ed. Scrisul Romnesc, Craiova, 1981. 2.I., S., GHEORGHIU, A., Fransua, Tratat de maini electrice, vol. III, Ed. Academiei R.S.R., Bucureti, 1971. 3.Stephen J. Chapman, Electric Machinery Fundamentals, Copyright 2004, McGraw-Hill, Inc. 4.AlexandruFransua,RzvanMgureanu,MainiiacionrielectriceElementede execuie, Ed. Tehnic, Bucureti, 1986. 5.M. P. Diaconescu, I. Graur, Convertoare statice, Ed. Gh. Asachi, Iai, 1996. 6.JuhaPyrhnen,TapaniJokinen,ValriaHrabovcov,DesignofRotatingElectrical Machines, Fohn Wiley & Sons, Ltd, 2008. 7.***Matlab/Simulink, user manual. 8.Hanselman, D.C, and B.L. Littlefield, Mastering MATLAB 7, Prentice Hall, USA, 2004. 9.Chee-Mun Ong, Dynamic Simulations of Electric Machinery: Using MATLAB/SIMULINK, Prentice Hall PTR Upper Saddle River, New Jersey 07458, USA, 1997. 10.NastaseBichir,ConstantinRaduti,Ana-SofiaDiculescuMasiniElectrice-pentru Subingineri,Ed. Didactica si Pedagogica,Bucuresti-1979 11.AcademiarepubliciipopulareromaneInstitutuldeStudiiRomano-SovieticProblemele NoiPrivindCalcululsiConstructiaMasinilorElectrice,Ed.AcademieirepubliciiPopulare Romane-1953