CALCULUL MOTORULUI ASINCRON TRIFAZAT CE ACȚIONEAZĂ POMPA DE RĂCIRE [311404]

CAPITOLUL III

CALCULUL MOTORULUI ASINCRON TRIFAZAT CE ACȚIONEAZĂ POMPA DE RĂCIRE

3.1.Parametrii inițiali de calcul

Motorul asincron trifazat ce acționează popa de răcire cu apă de mare are următoarele date iițiale de calcul:

Puterea nominală;

PN = 11 kW

Tensiunea nominală de alimentare;

UN = 400 V

Frecvența teniunii de alimentare;

f1 = 50 Hz

Turația nominală;

n1 = 1000 rot/min

Numărul de faze;

m1 = 3

Factorul de putere nominal;

cos φ = 0.79;

Raportul cuplu maxim/cuplu nominal;

2

Raportul cuplu pornire/cuplu nominal;

1.6

Raportul curent pornire/curent nominal;

7

Tipul protecției IP 23.

3.2. Determinarea mărimilor de calcul ale mașinii

3.2.1. Numărul de poli

(perechi de poli)

(perechi de poli)

3.2.2. Puterea aparentă nominală

(kVA)

(kVA)

randamentul estimat din figură.

Figura 3.1.Randamentul motoarelor asincrone cu rotorul în scurtcircuit

3.2.3. Curentul nominal pe fază

(A)

(A)

3.2.4. Tensiunea electromotoare de fază

(V)

(V)

coeficient în funcție de numărul de poli din figură.

Figura 3.2.Coeficientu kE în funcție de numărul de perechi de poli

3.2.5. Puterea aparentă interioară

(kVA)

(kVA)

3.2.6. [anonimizat] a pasului polar

factorul de formă al tensiunii electromotoare din figură.

coeficientul de saturație magnetică parțială între 1.2 și 1.35.

coeficientul de acoperire ideală din figură.

Figura 3.3.Curbele de variație ale lui kB și ɑi

3.3. Calculul dimensiunilor principale

3.3.1. Diamentrul interior al statorului

(mm)

(mm)

coeficientul de utilizare al mașinii din figură. (J/dm3)

raportul de formă al mașinii din figură.

Figura 3.4.Valorile coeficientului de utilizare C

Figura 3.5.Valoarea optimă a raportului λ = l/τ

3.3.2. Diametrul exterior al statorului

(mm)

(mm)

din tabel. (mm)

(mm)

(mm)

Tabelul 3.1.Valorile normalizate ale diametrului exterior stator

3.3.3. Lungimea și pasul polar al mașinii

(mm)

(mm)

pătura de current din figură. (A/cm)

inducția maximă în întrefier din figură. (T)

pasul polar. (mm)

(mm)

care se află între limitele stabilite. (mm)

(mm)

pentru miez compact (fără canale de ventilație). (mm)

(mm)

3.4. Determinarea lățimii întrefierului

(mm)

(mm)

(mm)

3.5. Înfășurarea și crestăturile statorului

Se vor alege conductoare rotunde din sârmă izolate cu email;

Crestătura statorului va fi de formă trapezoidală;

Înfășurarea va fi în două starturi cu bobine cu capetele frontale rotunjite;

3.5.1. Numărul de crestături ale statorului și pasul dentar

numărul de crestături pe pol și fază pentru 2p=x.

pasul dentar. (mm)

(mm)

3.5.2. Elementele înfășurării statorului

numărul de spire pe fază.

fluxul magnetic. (Wb)

(Wb)

numărul de conductoare efective.

numărul de căi în paralel pentru o fază.

pasul scurtat principal.

pasul diametral.

factorul de înfășurare al statorului.

3.5.3. [anonimizat]

(A/cm)

(A/cm)

[anonimizat] (A)

(A)

(T)

(T)

(Wb)

(Wb)

3.5.4. Tipul înfășurării și dimensiunile crestăturii

secțiunea conductorului efectiv. (mm2)

(mm2)

densitatea de curent pentru clasa de izolație F. (A/mm2)

lățimea constant a dintelui. (mm)

(mm)

coeficientul de împachetare pentru tablă de 0.5 mm laminată la rece izolată cu peliculă fină de lac cu cristale neorientate.

amplitudinea inducției admisibile în dinte. (T)

secțiunea conductorului rotund din cupru ales conform STAS 685-75. (mm2)

diametrul conductorului rotund din cupru ales conform STAS 685-75. (mm)

numărul de fire în paralel.

(A/mm2)

(A/mm2)

diametrul izolat al conductorului. (mm)

(mm)

deschiderea crestăturii. (mm)

(mm)

secțiunea netă a crestăturii. (mm2)

(A/mm2)

numărul total de conductoare elementare în crestătură.

coeficientul de umplere a crestăturii.

lățimea bazei mici a crestăturii. (mm)

(mm)

înălțimea penei, a izolației sub pană și a istmului crestăturii. (mm)

(mm)

lățimea bazei mari a crestăturii. (mm)

(mm)

înălțimea trapezului. (mm)

verificarea secțiunii crestăturii. (mm2)

(mm)

înălțimea crestăturii. (mm)

(mm)

Figura 3.6.Crestătura statorului

3.5.5. Înălțimea și inducția în jug

inducția în jugul statoric. (T)

(T)

înălțimea jugului statoric fără canale axiale de ventilație. (mm)

(mm)

3.6. Crestăturile rotorului în scurtcircuit

Se va executa un rotor în scurtcircuit cu bare înalte drepte și inel de scurtcircuitare din aluminiu.

Figura 3.7.Colivie cu bare inalte drepte

3.6.1. Numărul de crestaturi al rotorului, pasul dentar și diametrul exterior

unghiul electric între două faze ale rotorului. (o electrice)

(o electrice)

pasul dentar al rotorului. (mm)

(mm)

diametrul exterior al rotorului. (mm)

(mm)

3.6.2. Curentul pe fază în bară și inelul de scurtcircuitare a coliviei

curentul pe fază al rotorului. (A)

(A)

coeficientul ce ține seama de influența curentului de magnetizare al mașinii.

curentul prin inelul de scurtcircuitare a coliviei. (A)

(A)

3.6.3. Dimensiunile crestăturii și a conductorului rotorului

secțiunea barei. (mm2)

(mm2)

densitatea de curent în bare de Al. (A/mm2)

secțiunea inelului de scurtcircuitare. (mm2)

(mm2)

densitatea de curent în inelul de Al. (A/mm2)

deschiderea crestăturii rotorului. (mm)

înălțimea deschiderii crestăturii rotorului. (mm)

lățimea barei de Al conform STAS 6499/1-74. (mm)

înălțimea barei de Al conform STAS 6499/1-74. (mm)

verificarea secțiunii barei. (mm2)

înălțimea crestăturii rotorului. (mm)

(mm)

lățimea crestăturii rotorului. (mm)

(mm)

Figura 3.8.Crestătura rotorului

3.6.4. Inducția aparentă în dinte și densitatea de curent definitivă

inducția aparentă maximă în dinte. (T)

(T)

lățimea minimă a dintelui rotoric. (mm)

(mm)

valoarea definitivă a densității de curent în bară. (A/mm2)

(A/mm2)

valoarea definitivă a densității de curent în inelul de scurtcircuitare. (A/mm2)

(A/mm2)

3.6.5. Jugul și diametrul interior ale rotorului

înălțimea jugului rotoric fără canale axiale de ventilație. (mm)

(mm)

diametrul interior al rotorului. (mm)

(mm)

inducția în jugul rotoric. (T)

(T)

3.7. Tensiunea magnetomotoare și curentul de magnetizare

3.7.1. Tensiunea magnetomotoare în întrefier

(A)

(A)

permeabilitatea vidului. (H/m)

coeficientul lui Carter.

coeficientul lui Carter pentru stator.

coeficientul lui Carter pentru rotor.

3.7.2. Tensiunea magnetomotoare în dinții statorului

(A)

(A)

intensitatea câmpului magnetic în dintele statorului din anexe. (A/cm)

3.7.3. Tensiunea magnetomotoare în dinții rotorului

(A)

(A)

intensitatea câmpului magnetic în dintele rotorului din anexe. (A/cm)

(A/cm)

intensitatea câmpului magnetic pentru . (A/cm)

intensitatea câmpului magnetic pentru . (A/cm)

intensitatea câmpului magnetic pentru . (A/cm)

inducția aparentă maximă în dintele rotorului. (T)

(T)

inducția aparentă medie în dintele rotorului. (T)

(T)

inducția aparentă minimă în dintele rotorului. (T)

(T)

lățimea minimă a dintelui rotorului. (mm)

(mm)

lățimea medie a dintelui rotorului. (mm)

(mm)

lățimea maximă a dintelui rotorului. (mm)

(mm)

3.7.4. Tensiunea magnetomotoare în jugul statoric

(A)

(A)

lungimea medie a liniei de câmp în jugul statorului. (mm)

(mm)

intensitatea câmpului magnetic în jugul statorului din anexe. (A/cm)

coeficient ce ține seama de inconsistența inducției în jugul statoric.

3.7.5. Tensiunea magnetomotoare în jugul rotoric

(A)

(A)

lungimea medie a liniei de câmp în jugul rotoric. (mm)

(mm)

intensitatea câmpului magnetic în jugul rotoric din anexe. (A/cm)

coeficient ce ține seama de inconsistența inducției în jugul rotoric.

3.7.6. Tensiunea magnetomotoare a circuitului magnetic

(A)

(A)

coeficientul total de saturație magnetică.

3.7.7. Curentul de magnetizare

(A)

(A)

între 25% și 50%.

(%)

3.8. Parametrii înfășurarilor mașinii asincrone

Înfășurarea va fi în două starturi cu bobine cu capetele frontale rotunjite;

Figura 3.9.Înfășurarea statorului

3.8.1. Tipul de bobine și dimensiunile lor

lungimea medie frontală. (mm)

(mm)

raza medie. (mm)

(mm)

pasul dentar mediu. (mm)

(mm)

poziția razei medii față de extremitatea pachetului de tole. (mm)

3.8.2. Rezistențele înfășurărilor

rezistența înfășurării statorice. (Ω)

(Ω)

rezistivitatea materialului conductorului pentru clasa de izolație F pentru cupru electrolitic. (Ωmm2/m)

lungimea totală a conductoarelor unei faze și a unei căi de curent în paralel. (m)

(m)

lungimea medie a unei jumătăți de spiră a statorului. (mm)

(mm)

rezistența pe fază a rotorului în scurtcircuit. (Ω)

(Ω)

rezistența unei bări de Al. (Ω)

rezistența inelului de scurtcircuitare de Al. (Ω)

(Ω)

(Ω)

rezistivitatea materialelor barei și a inelului pentru clasa de izloație F pentru aluminiu. (Ωmm2/m)

lungimea barei pentru inel lipit de miezul magnetic. (m)

lungimea porțiunii de inel de scurtcircuitare. (m)

(m)

3.8.3. Reactanțele înfășurărilor

reactanța de scăpări a statorului. (Ω)

(ohm)

permeanța specifică totală a statorului.

permeanța specifică a scăpărilor în crestătura trapezoidală a statorului.

pasul relativ al înfășurării.

permeanța specifică a scăpărilor diferențiale a statorului.

coeficient ce depinde de deschiderea crestăturii.

coeficientul de amortizare al statorului.

coeficientul de scăpări diferențiale al statorului.

permeanța specifică a scăpărilor în părțile frontale ale statorului.

reactanța de scăpări a rotorului. (Ω)

permeanța specifică totală a rotorului.

permeanța specifică a scăpărilor în crestătura rotorului.

permeanța specifică a scăpărilor diferențiale a rotorului.

coeficient ce depinde de deschiderea crestăturii.

coeficientul de amortizare al rotorului.

coeficientul de scăpări diferențiale al rotorului.

permeanța specifică a scăpărilor în părțile frontale ale rotorului când inelul de scurcircuitare este lipit de miezul magnetic.

reactanța utilă de magnetizație. (Ω)

(Ω)

3.8.4. Parametrii rotorului cu influența refulării curentului

rezistența rotorului cu influența refulării curentului. (Ω)

(m)

coeficientul de majorare a rezistenței barei rotorului.

reactanța rotorului cu influența refulării curentului. (Ω)

(m)

permeanța specifică totală a rotorului cu influența refulării curentului.

coeficientul de micșorare a reactanței de scăpări a rotorului.

permeanța specifică a fluxului de scăpări în crestătură numai pe porțiunea ocupată de bară.

permeanța specifică a fluxului de scăpări în crestătură pentru celelalte porțiuni ale crestăturii.

3.8.5. Influența saturației magnetice asupra parametrilor

reactanța de scăpări a statorului cu influența saturației. (Ω)

permeanța specifică totală a fluxului de scăpări a statorului cu influența saturației.

permeanța specifică a fluxului de scăpări cu influența saturației pentru stator.

majorarea deschiderii crestăturii statorului datorită influenței saturației. (mm)

(mm)

permeabilitatea magnetică relativă.

curentul de pornire raportat la cel nominal.

valoarea critică a inducției magnetice. (T)

valoarea critică a intensității câmpului magnetic. (A/m)

valoarea saturată a permeanței specifice de scăpări diferențiale a statorului.

permeanța specifică a fluxului de scăpări cu influența saturației pentru rotor.

majorarea deschiderii crestăturii rotorului datorită influenței saturației. (mm)

(mm)

valoarea saturată a permeanței specifice de scăpări diferențiale a rotorului.

reactanța de scăpări a rotorului cu influența saturației și a refulării curentului. (Ω)

permeanța specifică totală a fluxului de scăpări a rotorului cu influența saturației și a refulării curentului.

permeanța specifică a fluxului de scăpări cu influența saturației și a refulării curentului pentru rotor.

3.8.6. Raportarea parametrilor rotorului la stator

rezistența raportată a rotorului. (Ω)

(Ω)

reactanța de scăpări raportată a rotorului. (Ω)

(Ω)

reactanța de scăpări a rotorului cu influența refulării crentului raportată. (Ω)

(Ω)

reactanța de scăpări a rotorului cu influența refulării crentului și a saturației raportată. (Ω)

(Ω)

3.8.7. Parametrii mașinii asincrone în unități relative

impedanța niminală. (Ω)

(Ω)

rezistența relativă a statorului.

reactanța de magnetizare relativă.

rezistența raportată relativă a rotorului.

rezistența raportată relativă a rotorului cu influența refulării curentului.

3.9. Calculul pierderilor și a randamentului mașinii

3.9.1. Pierderile în fierul jugului statoric

(W)

(W)

coeficientul de majorare a pierderilor în fierul jugului datorate prelucrărilor.

masa fierului jugului stator. (kg)

(kg)

densitatea fierului. (kg/m3)

pierderi specific în jugul stator. (W/kg)

(W/kg)

(W/kg)

3.9.2. Pierderile în fierul jugului rotoric

Se neglijează deoarece f2 = (1-3) Hz.

3.9.3. Pierderi principale în fierul dinților statorici

(W)

(W)

coeficientul de majorare a pierderilor în dinți datorită prelucrărilor mecanice.

masa fierului dinților statorului. (kg)

(kg)

pierderi specific în dinții statorului. (W/Kg)

(W/Kg)

3.9.4. Pierderi principale în fierul dinților rotorici

Se neglijează deoarece f2 = (1-3) Hz.

3.9.5. Pierderi principale totale în fier

(W)

(W)

3.9.6. Pierderi pe suprafața dinților statorici

(W)

(W)

pierderi pe suprafața dinților statorului produse de crestătura rotorului. (W/m2)

(W/m2)

coeficient de material al tablei silicioasă laminată la rece prelucrată superficial.

amplitudinea oscilației inducției magnetice la suprafața statorului. (T)

(T)

3.9.7. Pierderi pe suprafața dinților rotorici

(W)

(W)

pierderi pe suprafața dinților rotorului produse de crestătura statorului. (W/m2)

(W/m2)

coeficient de material al tablei silicioasă laminată la rece prelucrată.

amplitudinea oscilației inducției magnetice la suprafața rotorului. (T)

(T)

3.9.8. Pierderi de pulsație în dinții statorului

(W)

(W)

amplitudinea pulsației inducției magnetice în dinți. (T)

(T)

3.9.9. Pierderi de pulsație în dinții rotorului

(W)

(W)

amplitudinea pulsației inducției magnetice în dinți. (T)

(T)

masa fierului dinților rotorului. (kg)

(kg)

3.9.10. Pierderi totale în fier la funcționarea în gol

+ (W)

(W)

3.9.11. Pierderi electrice principale în înfășurarea statorului

(W)

(W)

3.9.12. Pierderi electrice principale în barele rotorului

(W)

(W)

3.9.13. Pierderi electrice principale totale

(W)

(W)

3.9.14. Pierderi mecanice prin frecare și de ventilație

pentru mașina cu ventilație axială. (W)

(W)

pierderi datorate ventilatorului. (W)

(W)

randamentul ventilatorului axial.

debitul de aer care trece prin mașină. (m3/s)

(m3/s)

încălzirea aerului la trecerea prin mașină pentru clasa de izolație F. (oC)

(Pa)

(Pa)

randamentul aerodinamic al ventilatorului.

viteza periferică la exteriorul ventilatorului. (m/s)

(m/s)

viteza periferică la interiorul ventilatorului. (m/s)

(m/s)

diametrul exterior al ventilatorului. (mm)

(mm)

diametrul interior al ventilatorului. (mm)

(mm)

înălțimea paletei ventilatorului. (mm)

3.9.15. Pierderi suplimentare în fier la funcționarea în sarcină

(W)

(W)

3.9.16. Pierderi totale și randamentul mașinii

(W)

(W)

randamentul mașinii.

eroarea relativă a randamentului final față de valoarea estimată. (%)

(%)

3.10. Caracteristicile mașinii asincrone cu rotor în scurtcircuit cu bare înalte

3.10.1. Curentul de scurtcircuit (la pornire)

(A)

(A)

componenta activă a curentul de scurtcircuit raportat. (A)

(A)

componenta reactivă a curentul de scurtcircuit raportat. (A)

(A)

rezistența de scurtcircuit cu efectul refulării curentului. (Ω)

(Ω)

reactanța de scurtcircuit cu efectul refulării curentului și a saturației magnetice. (Ω)

(Ω)

impedanța de scurtcircuit. (Ω)

3.10.2. Factorul de putere la scurtcircuit

3.10.3. Curentul de mers în gol

(A)

(A)

componenta activă a curentului de mers în gol. (A)

(A)

pierderile electrice la mers în gol. (W)

(W)

3.10.4. Factorul de putere la mers în gol

3.10.5. Alunecarea nominală

curentul secundar raportat la primar. (A)

(A)

3.10.6. Curentul nominal

(A)

(A)

partea activă a curentului nominal. (A)

(A)

partea reactivă a curentului nominal. (A)

(A)

3.10.7. Factorul de putere nominal

3.10.8. Cuplul nominal

(Nm)

(Nm)

3.10.9. Cuplul maxim

(Nm)

(Nm)

3.10.10. Cuplul de pornire

(Nm)

(Nm)

3.10.11. Alunecarea critică

3.10.12. Turația nominală

(rot/min)

(rot/min)

3.11. Caracteristicile motorului asincron în valori raportate

3.11.1. Cuplul maxim raportat

3.11.2. Cuplul de pornire raportat

3.11.3. Curentul de pornire raportat

3.11.4. Factorul de putere nominal (verificare)