calculul numeric al masinilor electrice
Post on 02-Jun-2018
249 Views
Preview:
TRANSCRIPT
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 1/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 2/267
CUPRINS:
1. Principii de funcţionare ale maşinilor electrice
2. Materiale utilizate în construcţia maşinilor electrice
3. Magneţi permanenţi utilizaţi în construcţia maşinilor
electrice
4. Principii generale de proiectare ale maşinilor electrice
5. Dimensiuni geometrice principale şi ideale ale maşinilor
electrice
6. Infăşurările maşinilor electrice rotative
7. Calculul puterii interioare
8. Solicitări electromagnetice principale ale maşinilor
electrice
9. Pierderile şi randamentul maşinilor electrice rotative
10. Tipuri de ventilaţie folosite la maşinile electrice
11. Simbolizarea maşinilor electrice corespunzător tipului
constructiv
12. Simbolizarea maşinilor electrice corespunzător gradului
de protective
13. Noţiuni introductive de calcul numeric prin utilizarea
metodei elementului finit (MEF)
14. Proiectarea preliminară a unui motor asincron trifazat cu
rotor în scurtcircuit – exemplu de calcul
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 3/267
1
Principii de funcţionare ale maşinilor electrice
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 4/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 5/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 6/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 7/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 8/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 9/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 10/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 11/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 12/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 13/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 14/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 15/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 16/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 17/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 18/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 19/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 20/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 21/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 22/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 23/267
2
Materiale utilizate în construcţia
maşinilor electrice
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 24/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 25/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 26/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 27/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 28/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 29/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 30/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 31/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 32/267
CLASIFICARE
DIAMAGNETICE
PARAMAGNETICE
FEROMAGNETICE
H B r 0
1r
1r
1r
m H 7
0 104
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 33/267
MATERIALE FEROMAGNETICE
TARI
(CICLU DE HISTEREZIS LAT)
MOI
(CICLU DE HISTEREZIS INGUST)
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 34/267
Tabla silicioasa
Pierderispecifice
Coeficient deumplere
Cristaleneorientate
Cristaleorientate
p10/50
0,95-izolata
0,96-neizolata
2,3 W/kg 0,41 W/kg
p15/50
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 35/267
Aliaje feromagnetice cu saturatie ridicata
High saturation ferromagnetic alloys
Aliaje Fe-Co cu 15-50% continut de Co.
Saturatie – 2.4T
Aplicatii aerospatiale: motoare, generatoare, transformatoare, lagare magnetice
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 36/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 37/267
Materiale feromagnetice amorfe
Amorphous ferromagnetic materials
Aliaje Fe-Ni-Co
Solidificare rapida a metalului topit prin racire cu viteza de 106 °C/s
Structura asemanatoare sticlei (lichid inghetat necristalizat)
Materialul este extrem de dur si necesita tehnologii speciale de taiere si
prelucrare (de ex. taiere cu jet lichid, laserul sau taierea electrica nu pot fi
folosite topirii si cristalizarii materialului)
Pierderi specifice la 1T si 50 Hz: 0.125 – 0.28 W/kg
Pentru un motor standard de 550W inlocuirea tolelor clasice cu material
amorf duce la cresterea randamentului de la 74% la 84%.
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 38/267
Materiale magnetice compozite
Soft magnetic powder composites
Compozitie: pudra de Fe + material dielectric
(rasini epoxidice) + umplutura (sticla sau fibre de
carbon pentru cresterea duritatii)
dielectromagnetice (pana la 2% dielectric);
magnetodielectrice (peste 2% dielectric);
Utilizate pentru realizarea de circuite magnetice
complicate (masini cu poli gheara sau masini cu
flux transversal)
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 39/267
3
Magneţi permanenţi utilizaţi în construcţia
maşinilor electrice
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 40/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 41/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 42/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 43/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 44/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 45/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 46/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 47/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 48/267
Clasa magnetului
Proprietăţi magnetice
Energie maximă
produsă
(BH)max
(kJ/ m3 )
Inducţie remanentă
maximă
Brmax
(T)
Câmp coercitiv
maxim
Hcmax
(kA/m)
Alnico 71,6 1,35 151
Ferite 31,8 0,41 290
Sm-Co 240 1,16 840
NdFeB 400 1,41 1030
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 49/267
Cerinţe:
stabilitate de lungă durată a caracteristicilor magnetice;
rezistenţ a la şocuri şi acţiunea agenţilor chimici;
rezistivitate electrică mare;
modificările fluxului magnetic inductor generate de supracurenţii care
apar în funcţionarea maşinii să fie reversibile;
temperatura maximă de funcţionare a magneţilor să fie mai mare decât temperatura corespunzătoare circuitului magnetic al maşinii;
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 50/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 51/267
N
S
NN
NN
S
S
NN
S
S
N
S
N N NS S
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 52/267
N
SS
S
S
N
S
N
N
S
N
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 53/267
Halbach array concept has been investigated for the first time by Klaus Halbach
beginning 1979. His main intention was to find more efficient means for the
utilization of permanent magnets. The key concept, presented in Fig.1, consists in a
special arrangement of the magnets with distinct directions of magnetization.
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 54/267
For such an arrangement, the magnetization vector of PMs rotates as a
function of distance along the array.
Fig. 2
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 55/267
For this topology with 2 poles, which he considered as being the most
advantageous, he obtained a highly uniform field inside the array and a near-
cancellation of the field outside the array. Fig 3 presents the flux lines
distribution obtained through FEM simulation and Fig. 4 indicates the
measured values of the field created by the array.
Fig.3 Fig.4
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 56/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 57/267
Fig.6 Two alternate four-pole Halbach array configurations made of Sm2Co17
rear-earth permanent magnets
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 58/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 59/267
4-pole rotor with 45 Halbach array8-pole rotor with 90 Halbach array
The winding can be placed outside the array but in this case a ferromagnetic
support is required
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 60/267
Flux lines distribution
a. Inner rotor b. outer rotor
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 61/267
a - Radial magnetization (4 PMs);
b - Halbach array with 90°-45° magnetization (8 PMs) – Type 1;
c - Halbach array with 90°-45° and intermediate magnetization (16 PMs) – Type
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 62/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 63/267
Advantages
1. The fundamental field is stronger by 1.4 than in a conventional PM array
and consequently the power efficiency of the machine is approximately
doubled;
2. The array of PMs does not require any backing steel magnetic circuit and
PMs can be bonded directly to a non-ferromagnetic supporting structure
(aluminium, plastics);
3. The magnetic field is more sinusoidal than that of a conventional PMs array;
4. Halbach array has very low back-side fields.
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 64/267
4
Principii generale de proiectare ale
maşinilor electrice
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 65/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 66/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 67/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 68/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 69/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 70/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 71/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 72/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 73/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 74/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 75/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 76/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 77/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 78/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 79/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 80/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 81/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 82/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 83/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 84/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 85/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 86/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 87/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 88/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 89/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 90/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 91/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 92/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 93/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 94/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 95/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 96/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 97/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 98/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 99/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 100/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 101/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 102/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 103/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 104/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 105/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 106/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 107/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 108/267
5
Dimensiuni geometrice principale şi ideale ale
maşinilor electrice
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 109/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 110/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 111/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 112/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 113/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 114/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 115/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 116/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 117/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 118/267
6
Infăşurările maşinilor electrice rotative
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 119/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 120/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 121/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 122/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 123/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 124/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 125/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 126/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 127/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 128/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 129/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 130/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 131/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 132/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 133/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 134/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 135/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 136/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 137/267
INF SUR RI DE CURENT CONTINUU
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 138/267
Elemente de construcţie a înfăşurărilor de c.c.: a) secţie compusă din 3 spire
înseriate, b) secţie introdusă în crestături, c) crestătură fizică echivalentă cu 3
crestături elementare
ws=3
a) b) c)
u=3
mănunchi de
întoarcere
mănunchi de
ducere
părţi
frontaled1
d2
d3
i1
i2
i3
ws=3
a) b) c)
u=3
mănunchi de
întoarcere
mănunchi de
ducere
părţi
frontaled1
d2
d3
i1
i2
i3
S = u·Z = Ze
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 139/267
Tipuri de înfăşurări: a1), a2) - buclate, b1), b2) - ondulate
1 2
K 1 2
y1
a2) înfăşurare buclată încrucişată
y2
y
yk
K 3 4 5 6K-1 1 2
1 2 3
b2) înfăşurare ondulată încrucişată
7 8 9K
y1
y2
y
yk
9
3 4 5 6K-1 1 2
K 1 2 3
1 2 3 5
K 1 2 3
y1
a1) înfăşurare buclată neîncrucişată b1) înfăşurare ondulată neîncrucişată
y2y
yk
4 7 8 9K
y1
y2
y
yk
8
1 2
K 1 2
y1
a2) înfăşurare buclată încrucişată
y2
y
yk
K 3 4 5 6K-1 1 2
1 2 3
b2) înfăşurare ondulată încrucişată
7 8 9K
y1
y2
y
yk
9
1 2
K 1 2
y1
a2) înfăşurare buclată încrucişată
y2
y
yk
K 3 4 5 6K-1 1 2
1 2 3
b2) înfăşurare ondulată încrucişată
7 8 9K
y1
y2
y
yk
9
3 4 5 6K-1 1 2
K 1 2 3
1 2 3 5
K 1 2 3
y1
a1) înfăşurare buclată neîncrucişată b1) înfăşurare ondulată neîncrucişată
y2y
yk
4 7 8 9K
y1
y2
y
yk
8
3 4 5 6K-1 1 2
K 1 2 3
1 2 3 5
K 1 2 3
y1
a1) înfăşurare buclată neîncrucişată b1) înfăşurare ondulată neîncrucişată
y2y
yk
4 7 8 9K
y1
y2
y
yk
8
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 140/267
Infasurare buclata Infasurare ondulata
y = y1 + y2y = y1 - y2
p
K y
21
p
K y
1
2a = 22a = 2p
K = S = Ze = u·Z
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 141/267
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151615
n
2I a
P1 P2 P3 P4
A1 A2
R uIA = 4I a IA
Infasurare buclata simpla:
Z=16=K=S , 2p=4 - cu pas diametral
1
5’
2
3’
11’
8
12’
9
6’
3
7’
16
4’
10’ 9’
13’
10
14’
7 6 5
P1
P2
P3
P4
11
15’
8’
12
16’
15
2’
14 13
1’
A1 A2R u
4
IA= 4I a
Ia
Ia
Ia
Ia
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 142/267
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 141615
P1 P2 P3 P4
A1 A2
R u
n
Ia
4Ia
a)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 141615
P1 P2 P3 P4
A1 A2
R u
n
Ia
4Ia
a)1
5’
2
3’
11’
812’
9
6’
3
7’
164’
10’ 9’
13’
10
14’
7 6 5
P1
P2
P3
P4
11
15’
48’
12
16’
15
2’
14 13
1’
A1 A2R u
b)
1
5’
2
3’
11’
812’
9
6’
3
7’
164’
10’ 9’
13’
10
14’
7 6 5
P1
P2
P3
P4
11
15’
48’
12
16’
15
2’
14 13
1’
A1 A2R u
b)
Infasurare buclata simpla:
Z=16=K=S , 2p=4 - cu pas diametral
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 143/267
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1
1
12 1
3
14 15 16
3 4 5 6 7 8 9 10 1
1
12 1
3
14 15
P1 P2 P3 P4
A1 A2
R u
n
Ia
2Ia
16 17 1 2
17
Ia IaIa
2Ia
Ia
Ia
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1
1
12 1
3
14 15 16
3 4 5 6 7 8 9 10 1
1
12 1
3
14 15
P1 P2 P3 P4
A1 A2
R u
n
Ia
2Ia
16 17 1 2
17
Ia IaIa
2Ia
Ia
Ia
5
P1
P2
P3
P4
A1 A2R u
1
’
10
’
2Ia
9
’
14
13
17
’ 4
8’
12
16
’ 3
7’
11
15
’ 2
6’
6
2’
15
11
’
7
3’
16
12
’
8
4’
17
’
14
’
10
13
’
9
15’
Ia
Ia
5
P1
P2
P3
P4
A1 A2R u
1
’
10
’
2Ia
9
’
14
13
17
’ 4
8’
12
16
’ 3
7’
11
15
’ 2
6’
6
2’
15
11
’
7
3’
16
12
’
8
4’
17
’
14
’
10
13
’
9
15’
Ia
IaInfasurare ondulata simpla:
Z=17=K=S , 2p=4
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 144/267
a) secţie mixtă - broască b) plasare în crestături
y1b y1m
ykb ykm
2
c) paşii înf ăşur ării mixte
1 92
b1 b2m1 m2
lp
8
Infasurare mixta
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 145/267
Tipul înfăşurării Căi de
curent, 2a
Domenii de folosire în practică
Buclată simplă 2p Maşini de putere mijlocie (50-500kW) şi de tensiune
normală (110-220V) sau de putere mare (> 500kW) şi
tens. ridicată (440-600V)
Buclată multiplă 2mp Maşini de putere mică (sub 50kW) şi de tensiune deosebit
de mică (sub 24V) sau de putere mare şi tensiune normală
(110-220V), coborâtă (60-80V) sau mică (24V)
Ondulată simplă 2 Maşini de putere mică (sub 50kW) şi de tensiune normală
(110-220V), sau de putere medie şi de tensiune
ridicată(440-600V) sau de tensiune înaltă (750V sau mai
mult)
Ondulatămultiplă
2m Maşini de putere mijlocie (50-500kW) şi de tensiuneridicată (440-600V)
Mixtă (buclată
simplă+ondulată
multiplă)
2p Maşini de putere mare (>500kW)
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 146/267
INF SUR RILE M SINILOR
DE CURENT LTERN TIV
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 147/267
a) Înfăşurare în inel (toroidală) b) Înfăşurare în tobă
2p = 2
II
I
I
a) b)
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 148/267
Tipuri de bobine pentru înfăşurări de c.a .
a) ws=3 (buclată) b) w
s=1 (ondulată)
y
y
~
~2
a) ws=3 (buclată) b) w
s=1 (ondulată)
y
y
~
~2
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 149/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 150/267
Înfăşurare trifazată într -un strat (în două etaje) cu bobine concentrice, Z=24, 2p=4, a=1
A Z B C X Y
1 5 9 13 17 21
A Z B C X Y
1 5 9 13 17 21
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 151/267
A BZ C X Y
1 5 9 13 17 21
A BZ C X Y
1 5 9 13 17 21
Înfăşurare trifazată cu bobine identice (în manta): Z=24, 2p=4, a=1
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 152/267
Înfăşurare trifazată cu bobine identice (în manta):Z=24, 2p=4, a=2
A BZ C X Y
1 5 9 13 17 21
A BZ C X Y
1 5 9 13 17 21
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 153/267
Înfăşurare trifazată cu q fracţionar (2,5) într-un strat: Z=30, 2p=4
A Z B C X Y
1 5 9 13 17 21 25 30
A Z B C X Y
1 5 9 13 17 21 25 30
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 154/267
Înfăşurare trifazată în 2 straturi cu pas diametral: Z=24, 2p=4
A BZ C X Y
1 5 9 13 17 21
A BZ C X Y
1 5 9 13 17 21
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 155/267
Înfăşurare trifazată cu pas scurtat, în 2 straturi: Z=24, 2p=4
A BZ C X Y
1 5 9 13 17 21
A BZ C X Y
1 5 9 13 17 21
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 156/267
Înfăşurare trifazată ondulată în bare, pentru rotor: Z=24, 2p=4, y=6
X YB C Z A
1 5 9 13 17 21 24
X YB C Z A
1 5 9 13 17 21 24
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 157/267
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A A1
l2
X
lX1
Infasurare monofazata in dublu strat
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 158/267
Masina asincrona
Stator
• q 2 – pentru sinusoidizarea curbei inductiei in intrefier si diminuarea armonicilor de
ordin superior
• q = nr. intreg (foarte rar q = fractionar la masini de putere si turatie mica). Daca
q = fractionar atunci fractiunea este ½
• Cel mai adesea infasurarea este in dublu strat (obligatoriu la masinile cu puteri de
peste 10 kW)
Rotor
q1 ≠ q2; Z1 ≠ Z2; q2 = q1±1 (la rotor bobinat)
Z2 = f(Z1) – la rotor in scurt-circuit
q = nr. intreg (foarte rar q = fractionar la masini de putere si turatie mica).
Daca q = fractionar atunci fractiunea este ½
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 159/267
Masina sincrona
Stator
• Daca q 4 atunci q = nr. intreg sau q = fractionar
• Daca q < 4 atunci q= fractionar (suma fazoriala a armonicilor superioare este mult
diminuata datorita defazarii acestora sub poli)
Turbogeneratoare : q = 6-8; infasurare in dublu strat cu pas scurtat
(de regula y = 0,82 y)
Hidrogeneratoare: Daca q 4 atunci q = nr. intreg
Daca q < 4 atunci q= fractionar
Infasurari intr-u strat sau in doua straturi
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 160/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 161/267
7
Calculul puterii interioare
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 162/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 163/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 164/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 165/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 166/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 167/267
8
Solicitări electromagnetice principale ale
maşinilor electrice
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 168/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 169/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 170/267
9
Pierderile şi randamentul maşinilor
electrice rotative
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 171/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 172/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 173/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 174/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 175/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 176/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 177/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 178/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 179/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 180/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 181/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 182/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 183/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 184/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 185/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 186/267
10
Tipuri de ventilaţie folosite la maşinile electrice
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 187/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 188/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 189/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 190/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 191/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 192/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 193/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 194/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 195/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 196/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 197/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 198/267
11
Simbolizarea maşinilor electrice corespunzător
tipului constructiv
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 199/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 200/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 201/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 202/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 203/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 204/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 205/267
12
Simbolizarea maşinilor electrice corespunzător
gradului de protective
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 206/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 207/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 208/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 209/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 210/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 211/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 212/267
13
Noţiuni introductive de calcul numeric prin
utilizarea metodei elementului finit (MEF)
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 213/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 214/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 215/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 216/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 217/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 218/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 219/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 220/267
Tehnici de utilizare a programului
FLUX 2D pentru analiza campului
in structura convertoarelor
electromecanice
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 221/267
Metoda elementului finit
Metoda numerica de calcul
Divizarea domeniului de calcul in elemente geometrice simple(elemente finite) caracterizate de prezenta unor puncte speciale(noduri)
Fiecare element este caracterizat de o functie de stare ce
reprezinta o combinatie a valorilor din noduri
Aproximeaza solutia globala prin interpolare
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 222/267
Element finit triunghiular
Element finit rectangularde ordinul I
Element finit curbiliniu
de ordinul II
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 223/267
Tipuri de elemente finite
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 224/267
Ecuatiile lui Maxwell
magnetic fluxuluilegea0 Bdiv
electric fluxuluilegea Ddiv
magneticicircuitululegeat
B J H rot
neticeelectromag inductieilegeat
B E rot
v
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 225/267
Ecuatiile de material
EJ
HB
ED
0
0
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 226/267
Marimi de calcul
vector magnetic potential A Arot B ;
scalar electric potential V V grad t
A
E
scalar magnetic potential P P grad H
;
;
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 227/267
TIPURI DE ANALIZA
MAGNETODINAMICA
TRANZITORIE
MAGNETOSTATICA
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 228/267
MAGNETOSTATICA
Functionare la curent constant, corpuri imob i le
REZULTATE
Inductie
Camp magnetic
Forte
Cuplu
electromagnetic
0 Bdiv
J H rot
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 229/267
MAGNETODINAMICA
Functionare la curent s inusoidal
REZULTATE
Inductie
Camp magnetic
Forte
Cuplu
electromagnetic
Curenti, tensiuni,
inductante
Puteri
0 Bdiv
Ddiv
J H rot
t
B E rot
v
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 230/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 231/267
Analiza magnetostatica
• Alimentare infasurare statorica (pentru unmoment fixat al variatiei sinusoidale asistemului de curenti)
• Absenta reactiei rotorului (situatieechivalenta cu functionarea la sincronism)
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 232/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 233/267
• Cuplarea circuitului magnetic cucircuitul electric si ecuatiile demiscare mecanica ale masinii
• Modelarea in timp a unui regimtranzitoriu (pornire, franare)
Analiza tranzitorie
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 234/267
Etape de analiza
REZOLVARE
POST-PROCESARE
PRE-PROCESAREI.
II.
III.
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 235/267
Pre-procesare
Definirea domeniului de studiu
Constructia geometriei
Divizarea domeniului in elemente
finitede studiu
Alocarea proprietatilor de material si
a conditiilor de frontiera
Constituirea circuitului electric
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 236/267
Constructia geometrieipuncte, linii
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 237/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 238/267
Realizare structura de discretizaremesh asistat – insertie noduri
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 239/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 240/267
Alocare proprietati de material-curba de magnetizate circuit magnetic-
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 241/267
Conditii de frontiera-conditii Dirichlet-
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 242/267
Circuit electric
Surse de alimentare Parti frontale stator Parti utile stator Colivie rotorica
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 243/267
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 244/267
Post-procesare- distrubutie linii de camp -
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 245/267
Post-procesare- harta spectrala a inductiei -
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 246/267
Post-procesare- harta spectrala a inductiei – distributie 3D
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 247/267
Post-procesare- distributia densitatii de curent in crestaturi – distributie 3D
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 248/267
Post-procesare- curba inductiei in intrefier si continutul in armonici –
-1
-0,5
0
0,5
1
0 50 100
mm
Tesla
0
250
500
750
0 10 20 30
(E-3) Tesla
CURVE C2D_2Flux density / Normal componentPath_1Slip : 0,04Phase (Deg): 0Full cycle / Normal
SPECTRUM Spectr_1From C2D_2Fundamental 7,168E-3
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 249/267
Post-procesare- curba cuplu-alunecare, M=f(s) –
10
20
30
40
50
0,25 0,5 0,75
Newton.m
CURVE C2D_1Torque / MomentSlipSTATOR ;Phase (Deg): 0
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 250/267
Post-procesare- variatia curent-alunecare –
0,5
1
0,25 0,5 0,75
(E3) Ampere (rms)
CURVE C2D_3Current / rms valueSlipR13 ;Phase (Deg): 0
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 251/267
14
Proiectarea preliminară a unui motor asincron
trifazat cu rotor în scurtcircuit
- exemplu de calcul -
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 252/267
Anexa 1 1
ANEXA 1
Exemplu de calcul de proiectare preliminară
Se prezintă un exemplu de calcul pentru proiectarea preliminară a unei maşiniasincrone trifazate. Se urmăreşte numai determinarea dimensiunilor geometricenecesare simulărilor în FLUX 2D. Algoritmul de calcul utilizat precum şimajoritatea graficelor folosite sunt preluate din [Cioc] şi [Vlad] fiind folosite, deasemenea, indicaţii de proiectare din [Postnikov] şi [Boldea]. Trebuie precizat că, o
proiectare completă presupune o abordare mult mai amplă ce include, de asemenea,un calcul termic şi unul mecanic.
Tema de proiectare propusă se referă la calculul unui motor asincron trifazat, curotor în scurtcircuit cu colivie simplă, având fazele statorului în conexiunea stea(Y) şi următoarele date nominale:
- puterea nominală: P N = 3,5 kW;
- tensiunea nominală de alimentare (tensiunea de linie): U N = 380 V;- frecvenţa tensiunii de alimentare: f 1 = 50 Hz;
- turaţia de sincronism: n1 = 1500 rot/min;
- numărul de faze: m = 3.
I. Determinarea mărimilor de calcul
1. Numărul de perechi de poli, p:
21500
506060
1
1
n
f p
2. Puterea aparentă nominală, S N :
kVA P S N N 9,4
85,084,0
5,3
cos
unde: 84,0 - Fig. A1.1
85,0cos - Fig. A1.2
3. Curentul nominal pe fază, I N :
A
U
S I
N
N N 5,7
3803
109,4
3
3
4. T.e.m. de fază, E 1:
V U k E E 4,21322097,011
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 253/267
Studiul, proiectarea şi optimizarea maşinilor electrice utilizând FLUX 2D 2
unde: U 1 – tensiunea de fază, V U
U N 2203
380
31 (conexiune stea)
k E = 0,97 – Fig. A1.3
0,5 0,7 1 2 3 5 7 10 20 30 50 70 100 200 300 500 1000
p=4 p=1
p=2
p=3
p=1 şi 2
p=3 şi 4
0,95
0,90
0,85
0,80
0,75
0,70 P N[kW]
Fig. A1.1. Randamentul η al motoarelor asincrone cu rotorul în scurtcircuit
0,95
0,90
0,85
0,80
0,75
0,700,5 0,7 1 2 3 5 7 10 20 30 50 70 100 200 300 500 1000
P N[kW]
p=1 şi 2
p=3 şi 4
p=4
p=3
p=2
p=1
cos
Fig. A1.2. Factorul de putere cos φ al motoarelor asincrone cu rotorul în scurtcircuit
Fig. A1.3. Coeficientul k E în funcţie de numărul de perechi de poli
p 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
k E
1,00
0,98
0,96
0,94
0,92
0,90
0,88
0,86
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 254/267
Anexa 1 3
5. Puterea aparentă interioară, S i :
kVAS k S N E i 75,49,497,0
6. Factorul de formă, k B şi factorul de acoperire ideală a pasului polar, i :
Aceşti factori se determină în funcţie de coeficientul de saturaţie magnetică parţial, al dinţilor: k sd = 1,2 ÷ 1,35.
Se adoptă k sd = 1,2 şi rezultă: k B = 1,098 respectiv 69,0i (Fig. A1.4).
Breviar de valori finale
69,0;098,1;2,1
;75,4;97,0;220;4,213
;5,7;85,0cos;84,0;9,4;2
11
i B sd
i E
N N
k k
kVAS k V U V E
A I kVAS p
II. Calculul dimensiunilor principale
1. Diametrul interior al statorului, D :
dmC n
S p D i 23,1
1301500
1075,460
1
226023
3
3
1
unde: S i – puterea aparentă interioară, în [VA]; n1 – turaţia de sincronism, în [rot/min]; C – coeficientul de utilizare al maşinii, în [J/dm3]. Se adoptă din Fig. A1.5; - factorul de formă al maşinii. Se estimează din Fig. A1.6. Valorile mici
determină maşini cu diametre mari (maşini tip „şaibă”) iar valorile mari, maşini delungime mare şi diametru mic (maşini „turbo”).
Fig. A1.4. Valorile lui k B şi αi în funcţie de coeficientul de saturaţie magnetică parţial k sd
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
1,12 0,84
1,10 0,80
1,08 0,76
1,06 0,72
1,04 0,68
1,02 0,64
1,00 0,60
αik B
αi
k B
k sd
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 255/267
Studiul, proiectarea şi optimizarea maşinilor electrice utilizând FLUX 2D 4
Fig. A1.5. Valorile coeficientului de utilizare C în funcţie de puterea interioară S i şi denumărul de poli p, pentru maşinile de curent alternativ
(asincrone şi sincrone) în construcţie protejată şi clasă de izolaţie F
C[J/dm3]
p=1
p=1
p=2
A
B
p=2
p=3
p=4÷8
p=4÷20 S c a r a A
S c a r a B
Si[kVA]100 200 300 400 500 (A)
1000 2000 3000 4000 5000 (B)
350
300
250
200
150
100
Fig. A1.6. Valoarea factorului de formă =l i / în funcţie de numărul de perechi de
poli p, pentru maşinile asincrone normale
p
3
2
1
4 8 12 16 20 24 28 32
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 256/267
Anexa 1 5
În acest exemplu de calcul s-a adoptat C = 130 J/dm3. În ceea ce priveştevaloarea coeficientului (din Fig. A1.6 rezultă = 0,55 ÷ 1,7), se adoptă = 1
pentru a se obţine o maşină cu diametrul şi lungimea apropiate.
2. Diametrul exterior al statorului, De :
cm Dk D De 08,183,1247,1
unde: k D – coeficient de „gabarit” – Tabelul A1.1.
Tabelul A1.1 – Valorile coeficientului k D pentru maşini asincrone în construcţie normală
2 p k D
Maşini de joasă tensiune
(U N < 1000 V)
Maşini de înaltă tensiune
(U N > 1000 V)
2 1,65 – 1,69 – 4 1,46 – 1,49 1,55 – 1,59
6 1,37 – 1,40 1,44 – 1,468 1,27 – 1,30 1,36 – 1,38
≥ 10 1,24 – 1,26 1,30 – 1,32
Se adoptă, preliminar, k D = 1,47.De regulă, diametrul exterior al unei maşini electrice trebuie să se încadreze
într -o serie de valori normalizate, acceptate de standardele naţionale şiinternaţionale. Întrucât în acest exemplu nu se urmăreşte realizar ea unui proiectindustrial, se va adopta pentru diametrul exterior o valoare rotunjită care să
păstreze coeficientul de gabarit în limitele prescrise. Prin urmare, se adoptă
cm De 18
pentru care
463,13,12
18 Dk
3. Pasul polar, :
cm p
D66,922
3,12
2
4. Solicitările electromagnetice A şi B :
Valorile inducţiei în întrefier, B şi ale păturii de curent, A se aleg preliminar dinFig. A1.7 respectiv Fig. A1.8.
B = 0,69 T; A = 250 A/cm
Pentru maşini bine ventilate, valoarea păturii de curent se poate majora cu5÷7% (practic această majorare înseamnă o utilizare mai eficientă a materialelor).
Prin urmare, se va lucra cu o pătură de curent
m Acm A A /10265/26525006,1 2
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 257/267
Studiul, proiectarea şi optimizarea maşinilor electrice utilizând FLUX 2D 6
5. Lungimea ideală, l i :
cmml
B An Dk k
S l
i
iw B
ii
98,90998,069.0102651500123,069,092,0098,1
1075,460
60
222
3
1
22
1
unde: k w1 – factor de înfăşurare. Iniţial, când nu se cunosc datele înfăşurării, seestimează k w1 = 0,91 ÷ 0,93 (aici k w1 = 0,92).
Unităţile de măsură folosite în expresia lungimii ideale sunt: S i, în [VA]; D, în
[m]; A, în [A/m]; B , în [T] şi n1, în [rot/min].Se adoptă o valoare rotunjită, l i = 10 cm. Această rotunjire poate fi interpretată
ca o simplă modificare a valorii coeficientului k w1 în limitele menţionate mai sus.
6. Valoarea recalculată a factorului de formă, :
03,166,9
10
il
Valoarea obţinută se încadrează în valorile prescrise ( = 0,55 ÷ 1,7) şi, în plus,
este foarte apropiată de cea impusă iniţial. 7. Geometria miezului:
Întrucât valoarea lungimii ideale, l i , nu depăşeşte 25 cm, miezul feromagnetic poate fi în construcţie compactă, fără canale radiale de ventilaţie. În acest caz
i Fe g l l l
unde: l g – lungimea geometrică a miezului; l Fe – lungimea miezului feromagnetic.
8. Lăţimea întrefierului, :Din Fig. A1.9 rezultă = 0,32 mm. Se adoptă valoarea rotunjită = 0,35 mm.
550
450
350
250
150
4 12 20 28 36 44 52 60
A[A/cm]
[cm]
1
23612
p=240,84
0,80
0,76
0,72
0,68
0,64
0,60
4 12 20 28 36 44 52 60
[cm]
B[T]
1
23 p=6
Fig. A1.7. Inducţia magnetică maximă înîntrefier , Bδ
Fig. A1.8. Pătura de curent, A
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 258/267
Anexa 1 7
Breviar de valori finale
mmk cml cm A A
T Bcmk cm Dcm D
wi
De
35,0;03,1;92,0;10;/265
;69,0;66,9;463,1;18;3,12
1
De şi k d se vor modifica în etapa următoare de calcul iar A şi B vor fi recalculate
III. Înfăşurarea şi crestăturile statorului
1. Numărul de crestături ale statorului, Z 1 :
.3633222 111 crest qm p Z
unde q1 – numărul de crestături pe pol şi fază. De regulă, pentru 2 p = 4 serecomandă q1 = 4 ÷ 6. Se pot adopta şi valori mai mici (de ex. q1 = 2÷3) în cazulmaşinilor de putere mai mică. Pentru acest exemplu de calcul se adoptă q1 = 3.
2. Pasul dentar, t 1 :
cm
Z
Dt 07,1
36
3,12
1
1
Se verifică dacă pasul dentar se încadrează în limitele recomandate şi anume
2,005,0 1t
respectiv
66,92,007,166,905,0
adică 932,107,1483,0
3. Pasul înfăşurării, y1 :
De regulă, maşinile asincrone sunt prevăzute cu înfăşurare în dublu strat cu passcurtat în scopul reducerii armonicilor de câmp, de rang superior, din spectrulinducţiei magnetice din întrefier. În acest exemplu se va adopta însă o înfăşurare îndublu strat cu pas diametral, respectiv
a. b.
Fig. A1.9. Lăţimea întrefierul ui : a - maşini de puteri mici (P N ≤ 20 kW); b – maşini de puteri medii şi mari (P N >20 kW)
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
[mm]
D[cm]
2p=2
2p=4÷12
0 5 10 15 20 25
3
2
1
D[cm]
[mm]
2p=2
4
681012
14
2p=18÷56
0 40 80 120 160 200 240 280
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 259/267
Studiul, proiectarea şi optimizarea maşinilor electrice utilizând FLUX 2D 8
.94
36
2
11 crest
p
Z y
Drept urmare, factorul de înfăşurare real, k w1, are valoarea (vezi Tabelul A1.2)
96,01 wk
Tabelul A1.2 – Factorul de înfăşurare al înfăşurării trifazate, în două straturi, cu pas diametral
q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∞
k w 1 0,966 0,960 0,958 0,957 0,957 0,957 0,956 0,955 0,955 0,955
4. Fluxul magnetic polar, :
Wb Bl ii222
1046,069,010101066,969,0
unde şi l i, în [m].
5. Numărul de spire pe fază, w1 :
spirek f k
U k w
w B
E 05,2201046,096,050098,14
22097,0
4 211
11
Preliminar, se consideră w1 = 220 spire.
6. Numărul de conductoare în crestătură, nc1 :
.66,3636
2201322
1
1111 cond
Z
wamnc
unde a1 – numărul de căi de curent în paralel pentru o fază (s-a adoptat a1 = 1)
Întrucât nc1 trebuie să fie număr întreg, se adoptă nc1 = 36.
Se recalculează numărul de spire pe fază:
spire
am
Z nw c 216
132
3636
2 11
111
Se verifică condiţiile de simetrie ale înfăşurării:
întreg nr t m
Z
întreg nr wam
n Z
întreg nr a
p
întreg nr am
Z
c
.623
36
.2162
.41
222
.1213
36
1
1
111
11
1
11
1
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 260/267
Anexa 1 9
unde t – cel mai mare divizor comun al numărului de perechi de poli ( p = 2) şi alnumărului de crestături ( Z 1 = 36). Evident t = 2.
De asemenea, nc1 = 36 este număr par. Această condiţie este de preferat dar nuobligatorie în cazul înfăşurărilor în dublu strat.
7. Verificarea încadrării în limite a solicitărilor electromagnetice: pătura de curent:
cm At a
I n A N c /3,252
07,11
5,736
11
1
Această valoare trebuie să se încadreze în intervalul
curbecurbe A A A 05,197,0
adică
25,2783,2525,242
26505,125097,0
A
Obs: Pentru verificarea încadrării în limitele admise, s-a recurs la un subterfugiu.
Pentru valoarea minimă s-a ales valoarea Acurbe de pe grafic în timp ce pentruvaloarea maximă s-a ales cea majorată cu 6%. În felul acesta s-a obţinut o mărirea intervalului admisibil, către valori superioare ale păturii de curent, adică ovalorificare mai eficientă a materialelor active.
inducţia în întrefier:
T l
Bii
7,010101066,969,0
10468,022
2
unde
Wbwk f k
U k
w B
E 2
111
1 10468,021696,050098,14
22097,0
4
Valoarea inducţiei în întrefier trebuie să se încadreze între limitele
curbecurbe B B B 02,198,0
respectiv
69,002,169,098,0 B
adică
704,07,0676,0
8. Secţiunea conductorului, scu1 :
Se calculează secţiunea conductorului pentru cele două valori extreme aledensităţii de curent admisibile ( J 1 = 5,5 ÷ 7,5 A/mm2) astfel încât să se poată alege
din tabele o valoare intermediară
2
11
1 36,15,51
5,7mm
J a
I s N cu
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 261/267
Studiul, proiectarea şi optimizarea maşinilor electrice utilizând FLUX 2D 10
respectiv
2
1 15,71
5,7mm scu
Se alege conductor rotund din cupru având secţiunea şi diametrul scu1 = 1,227 mm2; d 1 = 1,25 mm
Drept urmare, densitatea reală de curent în înfăşurarea statorică este
2
11
1 /11,6227,11
5,7mm A
sa
I J
cu
N
9. Dimensionarea crestăturii statorice: În cazul statoarelor maşinilor asincrone se întâlnesc două variante constructive
şi anume cu crestături trapezoidale (sau ovale) şi dinţi cu pereţi paraleli sau,dimpotrivă, crestături cu pereţi paraleli şi dinţi trapezoidali. În acest exemplu decalcul s-a optat pentru crestătură trapezoidală – Fig. A1.10.
- lăţimea constantă a dintelui:
cm Bl k
Bl t b
admd Fe Fe
id 5,0
6,11095,0
7,01007,1'
11
unde: k Fe – coeficientul de împachetare pentru tablă de 0,5 mm grosime, laminatăla rece cu cristale neorientate şi izolată cu peliculă fină de lac; k Fe = 0,95.
'
admd B - amplitudinea inducţiei magnetice admisibile în dinte;
7,14,1' admd B T. S-a lucrat cu 6,1
' admd B T.
- secţiunea netă a crestăturii, S cr1 :
211
1 8055,0
227,136
mmk
sn
S u
cuc
cr
unde k u – coeficientul de umplere a crestăturii ce ia în consideraţie pana, izolaţiacrestăturii, izolaţia între starturi şi izolaţia de email a conductoarelor, spaţiile libere
h j 1
h c 1
as
h i s t m
bd1
Fig. A1.10. Crestătură statorică
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 262/267
Anexa 1 11
între conductoarele rotunde. Se poate aprecia k u = 0,4 ÷ 0,6. În acest exemplu seconsideră k u = 0,55.
Această secţiune calculată nu include secţiunea istmului crestăturii. - deschiderea şi înălţimea istmului crestăturii:
mma
a
mmd a
s
s
iz s
3
5,125,025,1
5,11
Izolaţia conductorului este de 0,25 mm şi corespunde tipului „Emailtereftalic+sticlă” – simbol ES. Se adoptă a s = 3 mm.
Înălţimea istmului crestăturii statorice se alege histm = 1 mm
- înălţimea crestăturii, hc1 :Având determinate lăţimea dintelui, bd1, numărul de dinţi, Z 1 şi secţiunea netă a
crestăturii, S cr1 se pot determina, prin construcţie grafică, profilul şi înălţimea hc1 ale crestăturii. O cale foarte simplă este folosirea programului AutoCAD. Astfel, peinelul determinat de diametrele interior, D şi exterior, De ale statorului seconstruiesc pereţii paraleli ai dinţilor de lăţime bd1. În spaţiile dintre dinţi se
plasează istmurile după care, prin încercări, se determină înălţimea crestăturii pentru care se obţine o secţiune egală cu cea calculată, S cr1. În final, se măsoarăînălţimea hc1 şi înălţimea jugului, h j1.
Obs: Se pref eră folosirea metodei grafice de construcţie în AutoCAD întrucât,ulterior, pentru realizarea geometriei în Flux 2D se pot determina cu rapiditatecoordonatele polare ale punctelor.
Pentru acest exemplu, construcţia în AutoCAD a crestăturii statorice rezultate
este prezentată în Fig. A1.11.
Obs: Pentru cazurile practice, aceste dimensiuni, de ex. hc1 , se rotunjesc. Întrucâtacesta este doar un exerciţiu de proiectare, se va lucra cu dimensiunile rezultatedin construcţia grafică.
Înălţimea jugului statorului poate fi determinată şi cu relaţia
Fig. A1.11. Dimensiuni crestătură statorică
3
R 2=2
R 1=1
5
1
1 7 , 2
3
1 1 , 7
7
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 263/267
Studiul, proiectarea şi optimizarea maşinilor electrice utilizând FLUX 2D 12
mmhh D D
h istmce
j 73,15177,112
123180
2 11
10. Verificarea valorilor inducţiei în circuitul magnetic statoric
inducţia magnetică în jug, B j1:
T hl k
B j Fe Fe
j 57,11073,15101095,02
10468,0
2 32
2
1
1
Se constată că valoarea inducţiei în jug NU se încadrează în plaja de valori
recomandate ( B j1 = 1,35 ÷ 1,55). În acest punct al calculului de proiectare,diminuarea inducţiei în jug se poate obţine cel mai simplu prin majorareadiametrului exterior, De, adică mărirea înălţimii jugului, h j1.
Se adoptă De = 18,3 cm ceea ce înseamnă un coeficient k D având valoarea
487,13,12
3,18 Dk
Înăţimea jugului devine
mmh j 23,17177,112
1231831
iar inducţia în jug
T B j 43,11023,17101,095,02
10468,032
2
1
inducţia aparentă maximă în dinţi, '
max1d B :
Întrucât dinţii au pereţi paraleli, deci secţiune constantă, se calculează o singurăvaloare a inducţiei şi nu trei ca în cazul dinţilor trapezoidali.
T bl k
Bl t B
d Fe Fe
i
d 57,1
5,01095,0
7,01007,1
1
1'
max1
Valoarea obţinută se încadrează în limitele prescrise, T Bd 7,14,1'
1 .
Breviar de valori finale
T BT Bk cm D
mmhmmhmmammS
k k mmbmm A J
mmd mm sWbT B
cm A Aacond n spirew
k crest ycmt qcrest Z
d j De
jistm scr
u Fed
cu
c
w
57,1;43,1;487,1;3,18
;23,17;1;3;80
;55,0;95,0;5;/11,6
;25,1;227,1;10468,0;7,0
;/3,252;1;.36;216
;96,0;.9;07,1;3;.36
'
max11
1
2
1
1
2
1
1
2
1
2
111
11111
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 264/267
Anexa 1 13
IV. Dimensionarea rotorului
1. Numărul de crestături ale rotorului, Z 2 :
Întrucât motorul este prevăzut, pe rotor, cu înfăşurare în scurtcircuit, numărul decrestături Z 2 se alege în funcţie de numărul de crestături stator ice, Z 1 şi numărul de
poli, 2 p. Se poate opta pentru crestături drepte (în lungul generatoarei rotorului)sau înclinate faţă de generatoare. În acest exemplu s-au ales crestături drepte. Prinurmare,
Z 2 = 26 crest., conform [Cioc], [Vlad]
2. Numărul de faze din rotor, m2 :
2622 Z m
3. Numărul de spire pe fază, w2 :
2
12 w - specific înfăşurărilor în scurtcircuit
4. Factorul de bobinare al înfăşurării rotorului, k w2 :
12 wk - specific înfăşurărilor în scurtcircuit
5. Diametru exterior al rotorului, Dr şi pasul dentar, t 2 :
cm Z
Dt
cm D Dr
r
47,126
23,1223,12035,023,122
2
2
6. Tensiunea indusă (t.e.m.) pe fază, E 2 :
V k w
k w E E
w
w 51,096,02162
114,213
11
2212
7. Curentul de fază (prin bară) rotoric, I b :
A I Z
k wmk I N
w I b 62,3175,7
26
96,021632885,0
2
2
111
unde k I – coeficient pentru calculul curentului din rotor. Din Fig. A1.12 rezultă
k I = 0,885
8. Curentul în inelul de scurtcircuitare a coliviei, I i :
A
Z
p
I
I
b
i 6,663
26
2sin2
62,317
sin22
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 265/267
Studiul, proiectarea şi optimizarea maşinilor electrice utilizând FLUX 2D 14
9. Secţiunea barei rotorice, sb :
2
2
52,635
62,317mm
J
I s
b
bb
unde J 2b – densitatea de curent în barele rotorice.Pentru bare din Al, J 2b = 3 ÷ 5,5 A/mm2. Se alege preliminar J 2b = 5 A/mm2.Se adoptă sb = 64 mm2 pentru care densitatea de curent recalculată este
22 /96,4
64
62,317 mm A s
I J b
bb
Întrucât barele înfăşurării rotorice se introduc în crestătura rotorică neizolatărezultă că secţiunea calculată a barei reprezintă şi secţiunea crestăturii rotorice.
10. Secţiunea inelului de scurtcircuitare, si :
2
2
9,1654
6,663mm
J
I s
i
ii
unde J 2i – densitatea de curent în inelele de scurtcircuitare.Deoarece J 2b = (0,8 ÷ 0,65) J 2i. Se alege preliminar J 2i = 4 A/mm2.Se adoptă si = 170 mm2 rezultând o densitate a curentului prin inelele de
scurtcircuitare de
2
2 /9,3170
6,663mm A J i
11. Dimensiunile crestăturii rotorice
Pentru acest exemplu se aleg crestături ovale (Fig. A1.13) şi dinţi cu pereţi paraleli. La această soluţie colivia se realizează prin turnare aluminiului astfel încâtnu este necesară adaptarea secţiunii crestăturii la secţiuni standardizate ale barelor
din Al, aşa cum este necesar în cazul crestăturilor rotunde.
Fig. A1.12. Coeficientul k I pentru calculul curentului din rotor
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95
cos
k I
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 266/267
Anexa 1 15
Orientativ, dimensiunile indicate în Fig. A1.13 (r 1=d1/2, r 2=d2/2) se încadreazăîntre următoarele valori (pentru motoarele de până la 10 kW), [Cioc]:
2
21
00
64/5,75,6/
15,0;1
mmd d
mmhmmb
Determinarea profilului crestăturii rotorice se face asemănător situaţiei de lastator. Pentru aceasta, se determină lăţimea dintelui rotoric, bd2, folosind o relaţieaproximativă simplificată:
mmd
Z
d h Db r d 9,68,6
26
8,6123,12221
2
102
unde d 1 = 6,8 mm; h0 = 1 mm
Se construiesc, în AutoCAD, pereţii paraleli ai crestăturilor rotorice ( Z 2 = 26dinţi uniform distribuiţi cu coordonata unghiulară = 360/ Z 2 = 13,846, avândlăţimea bd2). În spaţiile dintre dinţi se construiesc crestăturile urmărindu-se
obţinerea secţiunii sb = 64 mm2. Pentru uşurinţă, în locul diametrelor d 1 şi d 2, greu
de racordat la pereţii crestăturii, se folosesc arce de cerc având razele de 3 mmrespectiv 2,75 mm. Rezultă un profil al crestăturii ca cel prezentat în Fig. A1.14.
12. Verificarea inducţiei magnetice în dinţii rotorici
T
bl k
Bl t B
d Fe Fe
id 57,1
69,01095,0
7,01047,1
2
2'
max2
Valoarea obţinută se încadrează în limitele impuse, T Bd 8,15,1'
2 .
13. Dimensionarea jugului şi diametrul interior al rotorului - înălţimea jugului rotoric, h j2 :
cmm Bl k
h j Fe Fe
j 7,1017,04,1101095,02
10468,0
2 2
2
2
2
unde B j2 – inducţia în jugul rotoric, B j2 = 1,2 ÷ 1,6 T. Se adoptă B j2 = 1,4 T.- diametrul interior al rotorului, Dir :
cmhhh D D jistmcr ir 338,67,11,0146,1223,122 22
b0
bd2 h c 2
h j 2
h 0
r 1
r 2
Fig. A1.13. C restătură rotorică
8/11/2019 Calculul Numeric Al Masinilor Electrice
http://slidepdf.com/reader/full/calculul-numeric-al-masinilor-electrice 267/267
Studiul, proiectarea şi optimizarea maşinilor electrice utilizând FLUX 2D 16
Se adoptă o valoare rotunjită a diametrului interior al rotorului, respectiv
Dir = 6,5 cm
Prin urmare, înălţimea jugului rotoric devine:
hhDDh ii 619110146125623122 2
top related