Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

 
CATEGORII DOCUMENTE






AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


Proiect - Schema electrica de comanda, protectie si semnalizare a unui motor electric asincron cu rotorul in scurtcircuit, cu pornire stea-triunghi (comandat prin temporizare)

Electronica electricitate

+ Font mai mare | - Font mai mic


DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
Transformatorul de retea
DEFORMARE MAGNETICA - PROIECT
Proiect - Schema electrica de comanda, protectie si semnalizare a unui motor electric asincron cu rotorul in scurtcircuit, cu pornire stea-triunghi (c
PROBLEMA LABORATOR ILUMINAT
Functionarea transformatorelor

TERMENI importanti pentru acest document

: protectii si semnalizari motor principal : : sa se dimensioneze o schema electrica de comanda a unui motor asincron : :

I. Tema de proiect

Sa se proiecteze Schema electrica de comanda, protectie si semnalizare a unui motor electric asincron cu rotorul in scurtcircuit, cu pornire stea-triunghi (comandat prin temporizare).

Comanda se va face cu contactoare de c.c.,iar protectia va fi la supra-sarcina si scurtcircuit.

Se vor parcurge etapele:

a)     Realizarea Schemei Electrice Desfasurate (explicand functionarea ei);

b)     Prezentarea pricipiului pornirii stea-triunghi si conditiile ce se impun motorului;

c)     Alegerea echipamentelor de forta (contactoare, sigurante fuzibile, releu termobimetalic si cabluri de alimentare);

d)     Alegerea echipamentelor de comanda si semnalizare (transformatorul de separare, puntea redresoare, sigurantele fuzibile rezistenta economizatoare, releul de temporizare, butoane, lampi de semnalizare, conductoare de alimentare);     

e)     Determinarea caracteristicii de protectie temporala si explicarea ei;

f)      Proiectarea preliminara a  electromagnetului (de c.c.) de actionare;

g)     Definitivarea constructiva a electromagnetului de actionare pe baza calcularii dispersiei;

h)     Dimensionarea cailor de curent si a contactelor contactorului de c.c..

Pentru motoare cu puterea mai mare de 22kW sau a caror putere instalata depaseste 0.2% din puterea transformatorului de alimentare nu este permisa pornirea prin conectare directa la retea datorita faptului ca, curentul de pornire poate lua valori periculoase pentru motor, pentru mecanismele actionate si poate perturba functionarea altor consumatori.

Dintre metodele de pornire care limiteaza curentul de pornire al motorului, una din cele mai simple si folosita metoda este pornirea Y-Δ. Metoda face parte din grupul metodelor de pornire cu tensiune redusa.

Metoda consta in alimentarea initiala a motorului la tensiunea de faza prin conectarea in Y a statorului si comutarea ulterioara pentru tensiunile de linie prin conexiunea in Δ a statorului. Momentul comutatiei se face cand turatia a atins cel putin 90% turatia nominala.

Pentru sesizarea momentului comutatiei se poate folosi un tahogenerator sau in cazul sarcinilor constante un releu de temporizare, a carui reglare se face experimental.

Prin comutarea Y-Δ tensiunile si curentii cresc de 3 ori, iar momentul creste de 3 ori, de aceea metoda se aplica motorului care porneste in gol sau cu sarcina redusa (motoare cuplate prin cuple elastice).

Pentru  a  putea  fi pornit  Y-Δ  un  motor  trebuie  sa    indeplineasca doua conditii: tensiunea nominala egala cu tensiunea de linie =400V (Un=Ul=400V); sa permita accesul la 6 borne statorice (inceputul si sfarsitul fiecarei faze).

I.1  MODUL DE FUNCTIONARE AL SCHEMEI

Alimentarea schemei de comanda, protectie si control se face prin transformatorul de separare T (care poate juca si rol de reducator de tensiune). Protectia la scurtcircuit in primar a transformatorului se face prin sigurantele fuzibile F5, F6, iar a secundarului prin F7 si F8 ; transformatorul poate fi alimentat in primar la tensiunea de faza sau linie. Prezenta tensiunii de alimentare este semnalizata prin lampa H1. Transformatorul T1  are in primul rand rol de protectie nemai permitand ca pantele mari de curent sau tensiune din instalatia de forta sa treaca in caz de avarie in instalatia de comanda, deoarece contactoarele sunt de curent continuu instalatia de comanda este alimentata printr-o punte redresoare V1 , montata in secundul transformatorului si protejata la scurtcircuit de sigurantele fuzibile F7 si F8 .

Condensatorul C0 are rol de filtraj; lampaH2 semnalizeaza prezenta tensiunilor de comanda – adica corecta functionare a transformatorului si a diodei redresoare.

Siguranta fuzibila F9 asigura protectia in scurtcircuit a puntii redresoare V1 si a schemei de comanda.

Butonul S1 este de oprire si S2 de pornire. La actionarea butonului de pornire S2(0-1), daca conexiunea in Δ nu este realizata (k3(3-5) inchis), bobina contactorului k2(0-1) va fi alimentata si prin inchiderea contactorului de forta     (RA SB TC) se realizeza conexiunea Y a statorului.

Initial k2(3-5) este normal inchis si sunteaza rezistenta economizatoare R1 astfel incat la actionarea curentului prin electromagnet este mare si deci actionarea rapida si sigura. Dupa actionarea lui k2, k2(3-5) se deschide introducand in circuitul bobinei  contactul k2 rezistenta economizatoare R1. Aceasta rezistenta are rolul de a limita curentul prin electromagnet de actionare in pozitie inchisa la o valoare de ≈10%In suficienta pentru a mentine atrasa armatura electromagnetului si care reduce solicitarea termica a bobinei de excitatie.

Odata cu actionarea lui k2 se inchide si k2(2-4) care alimenteaza bobina contactorului k2(0-1). Daca conectarea contactorului principal s-a realizat k1(0-1), atunci k1(2-4) memoreaza comanda de pornire a lui S2.

Contactorul principal k1 se automentine prin k1(6-8).

Rezistenta economizatroare R2 a contactorului k1 este comandata prin k1(3-5) .

Dupa actionarea lui k1  prin k1(2-4) este alimentata bobina reala de temperatura k4T(0-1); dupa trecerea temperaturii (timp prestabilit), se inchide k4T(2-4), alimentarea  bobinei cu k3(0-1); k3(3-5) va declupla pe k2, iar k3(2-4) va automentine contactul k3. Automatizarea este posibila doar daca k2 a fost dezactivat, adica daca k2(7-9) a revenit in pozitia inchisa( interblocaj).

Rezistenta economizatoare R3 este suntata si introdusa in circuit de  k3(7-9), iar functionarea in conxiune Y este semnalizata de lampa H3(0-1) si in Δ de H4(0-1).

Dupa actionarea lui k4T  prin k4T(3-5) el se autodezactiveaza.

Oprirea voita a motorului se face de la motorul S1, iar in caz de suprasarcina releeul termobimetalic F4 prin contactul F4(8-10) comanda oprirea instalatiei.

Protectia la scurtcircuit a instalatiei de forta care se realizeaza prin sigurantele fuzibile si protectia la suprasarcina  prin releeul termobimetalic este suficienta pentru motoarele mici si de sarcini cvasiconstante.

Caracteristica de protectie este:

I/IN

 

1-caracteristica de stabilitate termica a motorului;

2-caracteristica releului  termobimetalic dependenta;

3-caracteristica sigurantei  fuzibiladependenta;

Pentru o protectie sigura pe zona activa, caracteristicile de protectie sunt sub zona 1.Protectia la scurtcircuit prin sigurante fuzibile asigura rapiditatea necesara, iar caracteristica releeului termobimetalic (puternic dependenta) permite ca la pornire Ip=5๗8In protectia sa nu actioneze(de aceea sigurantele fuzibile actioneaza de la 10๗15 In).

        

II. Alegerea echipamentelor

II.1 Motor asincron trifazat cu colivie AT.Forma constructiva

Motor:  AT 200L – 55B – 6
-         AT – tipul de motor
-         2000 – gabaritul motorului
-         L – lung
-         55 – Diametrul capatului de arbore
-         B – Varianta B
-         6 – numarul de poli 

Caracteristici tehnice

P

kW

n

min-1

I [A]

h

%

cos

j

GD2

daNm2

G

kg

220V

380V

22

970

79,3

45,8

88

0,83

1,6

2

6,5

0,966

186

 Diametrul capatului de arbore d=55mm

 Gabaritul notorului 200

 Marimea gaurii de centrare filetate M20

 Toleranta la capatul de arbore ISO m6

 Cuplul admisibil 355Nm

 Nivelul admisibil de vibratii – normal  [N]

 Turatia nominala 600 – 3600 [rot/min]

 Tensiunea U=380[V]

 Frecventa f=50[Hz]

 Gradul de protectie IP44

Cote de montaj

 

A*

AA

AB

AC

AD

B*

BA

BB

C*

D*

E*

F*

G

GA

GD

318

75

393

480,5

281

305

75

360

133

55

110

16

49

59

10

H*

HA

HB

HC

K*

L

IPE*

LA

M*

N*

P*

nxs*

T*

200

30

397

457

18

770

36

15

350

360

400

4x18

5

II.2  Alegerea echipamentelor de forta (contactoare, sigurante fuzibile, releu termobimetalic si cabluri de alimentare)

II.2.1 Contactor AR100 si Releu termic TSA 100

Curentul nominal In= 6 A Pt AR100, In= 100A

Puterea absorbita in c.c.: - normal deschis  240W

                                - normal inchis      22W

Poate comanda motoare pana la 30kW

Curent de utilizare IS=80, 100A

Curent nominal al sigurantelor rapide 160A Pt IS=80, 100A

Curent nominal al sigurantelor lente 125A

Contacte auxiliare    Normal Inchise       2

                                 Normal Deschise    2

Sectiunea conductorului de Cu     min. 16 mm

                                                      Max. 25 mm

Dimensiunile suruburilor la borne     M6

Dimensiuni volumice   210x320x200 mm 

Greutate:  2,200kg pt AR100 iar pt TSA100 0,425kg

Cod: 8111 Pt AR100 iar Pt TSA100 3647

Caracteristice tehnice:    

 

Tensiunea nominala de utilizare: 220, 380, 500, 660V

Tensiunea de izolare     660V

Frecventa nominala   50Hz

Frecventa de conectare 15 conectari/ora

Durata de actionare 40, 100%

Tensiunea de comanda a bobinei: 24,48, 110, 220

Domeniul de reglaj al releelor termice  (0,67  -1) Ir

Rezistenta la uzura in regim AC3 la 380V

Grad de protectie IP44

Standarde : IEC 947; VDE 0660; NTR 4006/1-84

 

II.2.2 Sigurante fuzibile

In functie de curentul de calcul Ic alegem sigurantele fuzibile.

Sigurante fuzibile: - rapida  If=160A

                             - lenta    If=125A

Cablu de Cu –10mm2

Conductor Cu –10mm2

Sigurante fuzibile MPR  I=660A

S I S T 201 – 413  

NT1 – 408 

II.2.3 Cabluri de alimentare

Cabluri cu izolatie si manta din PVC  CYY

                                                            Conductor 1x10

                                                             Cablu 4x10

Standard NID 6094-77
STAS 8778/2 – 80 

II.3 Alegerea echipamentelor de comanda si semnalizare                   (transformatorul de separare, puntea redresoare, sigurantele fuzibile, rezistenta economizatoare, releu de temporizare, butoane, lampi de semnalizare, conductoare de alimentare)

II.3.1 Transformator de separare

 

Puterea nominala 1000VA

Curent nominal

- tensiunea nominala de comanda (230V)

h- randament (90%)

Caderea de tensiune DU=5,5%

Curent de mers in gol i0=19%

Curentul s-a calculat pentru alegerea sigurantelor fuzibile F5 si F6.

Putere in regim de durata

Putere max. admisa in regim de scurta durata 50ms

Cosj=1

Cosj=0,4

Cosj=0,3

Cosj=0,5

Cosj=0,7

400

500

930

760

620

Gabarit 180x135x275

Greutate – 15,700kg

Cote montaj : l – 110mm

                     b – 98mm

                    fA – 9mm

Sigurante fuzibile F5 , F6

Grupa DII/25

Varianta Lfi  2061

Cod patron 2240/225

Capac/cod filet   2004/E27

Soclu DIII/63A – soclu cu leg. 2071

Element de contact     saiba+bucsa

Gabarit  62x42x61

Grad de protectie LFi – IP00

Sigurante fuzibile F5 , F6

Grupa DII/63

Soclu de leg. Lfi 2071

Patron 2270/3563

Elememente de contact: - saiba +bucsa+inel

Capac 2005/E33

Gabarit 76x52x63

Grad de protectie LFi – IP00

II.3.2 Lampi de semnalizare

H1, H2- verde- semnalizeaza functionarea corecta a tensiunii de comanda

-         cod XB4 – BV 63

H3 – alba – cod XB4 – BV61

H4 – galbena XB4 – BV65

II.3.3 Butoane

S1- buton ciupearca rosu pentru oprire cod XB4BC21

S2- buton aparent verde  (de pornire) cod XB4BL42

 II.3.4 Puntea redresoare

Curentul mediu redresat este Id=I2N=12,9 [A]. Tensiunea medie redresata este U2=110 [V].

Uram pulsatia tensiunii redresate trebuie sa fie mai mica de 0,7V. De asemenea variatia tensiunii retelei trebuie sa fie . Tesiunea maxima U1max=3Umediu redresat=3*220=660V, iar I0max=Imediu redresat/m=20/2=10A, unde m este numarul de alternante redresate( m=2).

Curentul de varf repetitiv IDmax=8I0max=40A.

Din toate aceste considerente se alege puntea redresoare 20MP2 cu urmatoarele caracteristici:

-         VRM=200 V

-         ID curentul nominal ID=13A

-         IFSM – curent direct de varf de suprasarcina accidentala IFSM=250A

integrala de curent I2.t =313[A2s]

Unde VRM – tensiunea inversa de varf repetitiva

           Id – curent direct

           IFSM – curent direct de varf de suprasarcina accidentala

II.3.5 Calculul condensatorului de filtraj

Conditia impusa este ca amplitudinea fundamentala sa nu depaseasca 0,7V.

Ri – rezistenta interna a puntii.

l2 – amplitudinea tensiunii in secundarul transformatorului

Capacitatea condensatorului este data de formula:

Se alege un condensator cu capacitatea de 680μF la 100V.

Dimensiunile condensatorului sunt 30x65.

In schema se folosesc 2 condensatoare in paralel.

II.3.6 Rezistenta economizatoare

PRE=0,8*Pc=192 W; Pc=240 puterea consumata de contactor in pozitia deschis

R=RK*4=201,64Ω

Se alege o rezistenta cu domeniul valorilor 24W……510kW

Cod : RBP(R) 6200C

Lmax - 220mm

Dmax – 32,2mm

Dmin – 15mm

Toleranta – 2,00(0,5%)

III. Datele initiale de proiectare a electromagnetului de c.c.

pentru actionarea contactorului sunt:

Ø         tensiunea nominala de alimentare: U;

Ø         durata relativa de conectare: DC =100%;

Ø         mediul de functionare: aerul ambiant;

Ø         temperatura maxima a mediului ambiant: qa = 40oC ;

Ø         forma circuitului magnetic: forma U ;

Ø         felul armaturii mobile: exterioara ;

Ø         miscarea armaturi mobile: rotatie ;    

Ø         numarul bobinelor de actionare: o singura bobina ;

Ø         tipul de executie al electromagnetului: deschis ;

Ø         masuri inpotriva remanentei magnetice: un intrefier auxiliar in punctul de rotire al armaturii mobile ;

Ø         ca element initial se da diagrama fortelor antagoniste in functie de intrefier (Frk= 53,la intrefierul maxim dk= 14) determinata din schema cinematica a contactorului (figura 2.). 

III.1 Calculul de proiectare a electromagnetului de curent continuu utilizat pentru actionarea contactorului

 

 

                      Contactoarele electromagnetice sunt larg raspandite deoarece comanda acestora se face sigur, simplu si comod iar pretul lor este relativ scazut comparativ cu alte aparate de comutatie.

                   Contactoarele de curent continuu au un circuit magnetic tip clapeta, cu armatura mobila sprijinita pe o prisma pentru a asigura o rezistenta mai mare la uzura. Aceste contactoare sunt prevazute uneori cu rezistente economizatoare legate in serie cu bobina de actionare.

          Calculul electromagnetului de curent continuu,prezentat in acest capitol,are   in vedere    un calcul prelminar,de proiectare si verificare,prin folosirea unor relatii relativ simple pentru determinarea circuitului magnetic si electric ,facandu-se in final verificarea solicitarilor termice.Relatiile sunt riguroase deoarece se introduc coeficienti de corectie empirici,metoda putand    fi echivalenta cu un calcul de optimizare, parametrii utilizati oferind posibilitatea analizarii influentei diferitilor factori asupra caracteristicilor si dimensiunilor electrmagnetului,marindu-se   totodata precizia calculului.

III.2 Alegerea coeficientilor si parametrilor pentru calculul preliminar

Pentru executia infasurarii se considera un conductor de cupru emailat, care conform STAS 3686-63 poate atinge temperatura maxima admisibila qadm=155C facand parte din clasa de izolatie F.

          Supratemperatura maxima admisibila se calculeaza cu relatia:

                   tadm=qadm-qa=155-40=1150C

  Deoarece  caldura se transmite liber de pe suprafata exterioara a bobinei  catre mediul ambiant transmisivitatea termica globala va fi:

                             aex=aex0(1+b’tadm)=9,3(1+0,0059*115)=15,61

In care: aex0=9,3 Wm-2grd-1 este transmisivitatea termica la 00C, iar b’=0,0059 grd-1 este coeficientul de dependenta cu temperatura a transmisivitatii termice.

Rezistivitatea conductorului de cupru se calculeaza cu tinand cont de cresterea rezistivitatii cu temperaturar(qadm)=r(155)=r0(1+a0’qadm)=

=0,0165*10-6(1+0,00425*155)=0,273*10-6Unde: r0=0,0165.10-6 Wm este rezistivitatea cuprului la 00C,iar a0’=0,00425 grd-1  este coeficientul de depenta cu temperatura al rezistivitatii.

                   Schimbul de caldura dintre suprafata interioara a bobinei si fierul miezului este mai eficace daca spirele bobinei se infasoara pe o carcasa tubulara sau mai bine direct pe miez.  Acest schimb se caracterizeaza prin transmisivitatea termica ain care pentru supratemperaturi la suprafata interioara a bobinei pana la 80C se poate calcula cu formula:

                               ain=baex =26,54  [Wm-2grd-1]

in care pentru b avem valorile:

                        -pentru bobina bandajata fara carcasa b=0,9

                   -pentru bobina cu spirele infasurate pe o carcasa tubulara b=1,7(ca in cazul nostru),

                   -pentru bobina cu spirele infasurate pe miez b=2,7

                   -in cazul particular al bobinelor de curent alternativ si pentru bobina cu carcasa cu conductivitate termica mica b=0

                   Pentru calculul preliminar al electromagnetilor de curent continuu este necesar sa se determine valorile coeficientilor k1, k2, si k3. Acestia se determina in functie de dimensiunile electromagnetului conform tabelului 1:

            

            

                               Tabelul 1.

.Felul executiei

Electromagnetului de c.c.

Fara piesa

polara

Cu piesa

polara

              K1

     0,4  0,6

    0,7 0,9

              K2

     2,0 8,0

    4,0 7,0

              K3

     1,0

     1,6 2,0

Coeficientii din tabel reprezinta raporturi intre dimensiunile geometrice ale electromagnetului prezentat in figura 1. (fara piesa polara).

Figura 1.Marimile de calcul si aspectul constructiv al electromagnetului .

1.Miez de fier .2.Jug. 3.Armatura mobila. 4.Bobina. 5.Bandaj izolant.

6.Carcasa. 7.Opritor. 8.Placa izolanta. 9.Piesa polara. 10.Conductoare

bobinate in sah. 11.Conductoare bobinate in randuri.

                        Pentru calculul preliminar se aleg coeficientii k1,k2, k3 optand pentru un electromagnet fara piesa polara:

                k1=; k2= k3=; M=h/Dm ;

                  

          Coeficientul de umplere al ferestrei cu conductoare se aproximeaza:

                               ku==0,6     

 unde : ACu = aria sectiunii conductorului

                   -N = numarul de spire

                   -Sb = g.h = aria suprafetei ferestrei bobinei, in interiorul carcasei, in m2.

          In exploatare exista posibilitatea micsorarii tensiunii aplicate la bornele bobinei. Pentru o functionare sigura a electromagnetului, care trebuie sa dezvolte o anumita forta, se introduce in calcule coeficientul χf=0,85. Caderile potentialului magnetic in fier si in intrefierurile parazite, sunt semnalate prin coeficientul χb=0,7๗0,87. Se adopta χb=0,75.

III.3 Calculul preliminar de dimensionare a electromagnetului

 

                        Din analiza diagramelor fortelor antagoniste prezentate in figura 2, pentru intrefierul critic δk=14mm electromagnetul trebuie sa dezvolte o forta de actionare critica Fk mai mare decat forta antagonista (rezistenta) Frk=53N.


                                          
Figura 2.Diagrama fortelor antagoniste.

                      Pentru o functionare sigura a electromagnetului trebuie sa avem relatia:

                                          Fk = νsּ Frk=63,6N

 Unde: νs este un coeficient de siguranta care poate lua urmatoarele valori:

                   s=3๗4 , pentru relee cu actiune rapida;

                   s=1,5๗2 , pentru relee de comanda;

                   s=1,2๗1,5 , pentru contactoare ;

                   s=1,1๗1,2 , pentru electromagneti cu tractiune si retinere.

          Se calculeaza forta Fk neglijandu-se aportul fortei de atractie din zona de  articulare a armaturii mobile.

                   In expresia dimensiunii Dm a miezului feromagnetic intra o constanta care se poate calcula pe baza coeficientilor determinati anterior:

                     

                        Se calculeaza valoarea aproximativa a inductiei magnetice in intrefierul de lucru Bδk, care nu trebuie sa depaseasca (0,9๗1,2) T, tinandu-se seama de bombarea fluxului in intrefier:

               

                                     Bδk=

in care ξ1=1,533.10-3 este o constanta determinata de sistemul de unitati ales(MKSA).

       Bombarea fluxului magnetic in intrefierul principal se pune in evidenta prin coeficientul ζ=1๗1,6, care pentru un pol cilindric al miezului (fara piesa polara) si armatura mobila plana se poate calcula cu formula:

                                ζ2=1+

iar pentru doi poli cilindrici:

                               ζ2=1+

          -diametrul miezului: Dm=k4ทδk=0,0448 [m];

          -grosimea bobinei: g=k1ทDm =0.01792[m];

          -Inaltimea bobinei: h=MทDm =0,0896[m],

Valoarea diametrului feromagnetic Dm se poate calcula cu ajutorul curbei din figura 3:

                          

              Pentru electromagnetii utilizati frecvent in actionarea contactoarelor de curent continuu, k4 poate avea valorile 1 £ k4 £ 10 si fiind cunoscute constantele ak = 29,663.10-6 m3N-1 si   x2 = 1+ 2,08  k4-1 se poate determina valoarea raportului.

 Pe baza tabelului 2 se poate trasa curba , prezentata in figura3,in care k4 = 1 8.

 

  

             Tabelul 2.

K4

K45

x2 = 1+ 2,08. k4-1

x2.Ck-1.103

.106

1

1

3,0800

103,8330

   0,1038

2

32

2,0400

 68,7725

   2,2007

3

243

1,6933

 57,0845

  13,8715

4

1024

1,5200

 51,2422

  52,4782

5

3125

1,4160

 47,7362

 149,1796

6

7776

1,3467

 45,3960

 352,9348

7

16807

1,2971

 43,7279

 734,9348

8

32768

1,2600

 42,4771

1391,6896

     Fiind cunoscute, marimile Fk si dK = 0,014 m, se calculeaza raportul Fk.dk-1, care introdus pe ordonata curbei din figura.3 se determina cu aproximatie pe abcisa k4 = Dm .dk-1 Þ Dm = k4 .dk .

   Printr-un calculul interativ se obtine mai precis k4 ( determinat pe cale grafica). Daca se modifica valoarea constantei ck si x, se poate trasa o familie de curbe analoge .

    Cunoscandu-se valoarea diametrului miezului (Dm) pe care este infasurata bobina, se pot cacula dimensiunile infasurarii, solenatia necesara si dimensiunile conductorului.

 Astfel avem:

-                     Pentru grosimea bobinei: g = k1.Dm

-                     Pentru inaltimea bobinei: h = M . Dm=0,0896[m]

Marimile calculate se pot modifica  dupa necesitati constructive.

Solenatia necesara se calculeaza cu relatia:    

IN=   [Aทspire].

In care constanta ξ2=1,437.103 depide de sistemul de unitati de masura(MKSA).

          Aria sectiunii conductorului neizolat se calculeaza cu:

                     ACu= ξ3       [m2],

           in care ξ3=4,511.103 depide de sistemul de unitati de masura(MKSA).

                                                Figura 3

. Figura 3 Reprezentarea grafica a functiei         K4=3,2

         Diametrul conductorului neizolat se calculeaza cu formula:

                                        d=,    [m]

          Din STAS se alege conductorul din Cu emailat si diametrul, dupa care se recalculeaza aria sectiunii conductorului standardizat: dSTAS=0,001068[m]

                                      (ACu)STAS=      [m2].

Numarul (aproximativ) de spire care se poate infasura pe carcasa bobinei:  

                           N=   [spire]

 Numarul final de spire se va obtine dupa recalcularea solenatiei tinand cont de coeficientul real de umplere a ferestrei carcasei bobinei.

IV. Calculul de proiectare

Pe baza variantei constructive initiale a electromagnetului de curent continuu, cu miscare de rotatie si a datelor aproximative obtinute din calculul preliminar, se poate trece la proiectarea  constructiva sub aspect functional si tehnologic.

       In continuare, dimensiunile electromagnetului si alte marimi determinate in calcul in calculul preliminar, care se corecteaza prin calculul de priectare (sau se rotunjesc ), se vor nota cu semnul “prim”

Cunoscand coeficientul k4 = Dm.dk-1, se poate calcula coeficientul de bombare a fluxului magnetic (x x’) pentru intrefierul critic dk =14*10-2m:

                                  =;

Se considera ca diametrul miezului nu se modifica, adica Dm=Dm’.

 Dimensiunile electromagnetului de curent continuu vor fi:

 Latimea miezului feromagnetic b=Dexb+2 Δ3=0.0836    [m]

  Grosimea miezului feromagnetic a=     [m]

                               e=(0,61).a=0,0113     [m]

          Lungimea jugului L= a + ld + +3=0,0965      [m]

In care s-au ales din motive tehnologice dimensiunile: Δ1=2 mm,   Δ2=8,5 mm; Δ3=2 mm; Δ4=2 mm; Δ5=3 mm; Δ6=0,5 mm.

          

Inductia in intrefierul de lucru:

                       Bδk=0,1788ท10-2     [T]

                Diametrul echivalent al razei sectiunii Ak circulare strabatute de fluxul bombat din zona intrefierului principal: Dk =k3ทζ’ทDm’=0,0575 [m]

          Permeanta specifica de dispersie:

                          =         [m].

           In care

                               ld=0,5.Dm+ Δ5+g+ Δ62=0,0532      [m].

          Spatiul de dispersie in lungul bobinei are inaltimea egala cu lungimea miezului de fier:

                        lm=h+Δ1+2ทΔ4=0,0946   [m].

          Permeanta totala de dispersie:

                        Λ d= λd    [H].

          Permeanta intrefierului principal (dintre polul miezului si armatura mobila):

                        Λk = μ0     [H].

          in care diametrul echivalent   Dk=k3.x’. Dm’ =0,0575      [m].

          Impotriva fenomenului de remanenta magnetica in zona de rotire a armaturii mobile se prevede un intrefier auxiliar:

                    

                          δaux = δα+0,5=(0,5…1,5)  [mm]

          Permeanta jugului nesaturat: Λa0   [H].

            Permeanta echivalenta: Λ=   [H].

          Coeficientul de dispersie:   σ = 1+.

          Valoarea medie a inductiei in miezul feromagnetic:

                                        [T].

          Inductia in armatura mobila de sectiune Aam = eทb=0,000945m2; Ak=п.Dk2/4=0,00260m2

                                          =0,563    [T].

          Inductia in jugul de sectiune Aj = aทb=0,001576   [m2]

                                                         [T].

          Inductiile B’n si B'j nu trebuie sa depaseasca inductia de saturatie                 (1,41,6 T) a matereialului circuitului feromagnetic(otel electrotehnic slab aliat) a carui curba de magnetizare este data in figura 4.

          Tensiunea magnetica necesara intrefierului principal critic δk este:

                              (IN)’δk= [Aทspira]

          Intrefierul auxiliar este :       δaux=    [m].

          Tensiunea magnetica din intrefierul mediu auxiliar:

                               (IN)’a=      [Aspira]

          Tensiunea magnetica din intregul circuit magnetic:

                             (IN)’=(IN)’dk+(IN)’a+(IN)’Fe  =393,998    [Aspira]

           (IN)’Fe =0,1.(IN)’dk =33,068 este caderea de tensiune magnetica in fier.

          Recalculam aria sectiunii si diametrul conductorului (blanc) de cupru:

                                        [m2]

                                        [m]

                                                                               

          

            Din standard se alege diametrul conductorului blanc standardizat                (d) si diametrul conductorului cu izolatie (di).

                                ()STAS=     [m2]

                                N’=        [spire].

                                                  

                      

  

V.  Calculul de verificare

            Dupa definitivarea constructiva a electromagnetului se face o verificare a solicitarilor termice.

          Pentru calculul rezistentei electrice a bobinei in stare rece R0 (la temperatura de 0C) se determina diametrul spirei medii:

                                 Din=Dm+2D5 =0,0478      [m]

                                 Dex=Dm+2g =0,0806     [m]

                                 Dmed==0,0642 [m].

                                 R0=r0=204,1977[W].

          Puterea activa P0 dezvoltata in spirele bobinei la temperatura de 0C este

                                   P0=R0I2 =U2/ R0 =258,3085  [W].

          Pentru calculul pierderilor specifice in bobina la temperatura de 0C se calculeaza volumul ocupat de infasurare:

                                  V=pDmedgh =0,000323      [m3]

          Pierderile specifice in bobina sunt: p0= 799287     [Wm-3].

          Pentru calculul solicitarii termice a bobinei trebuie determinata conductivitatea termica echivalenta le in spatiul ocupat de spirele infasurarii.

          Se calculeaza dublul grosimii izolatiei Di de email al conductorului standardizat:

                                      2Di=()STAS =0,000118    [m].

          Raportul diametrelor conductorului neizolat si izolat este: c==0,717. Din cataloagele de producator se extrag conductivitatea termica a izolatiei conductorului li (li=0,09 W.m-1.grad-1  pentru conductor emailat neimpregnat) si conductivitatea termica a izolatiei mediului dintre conductoare lc(lc=0,025 W.m-1.grad-1   pentru bobina in executie neimpregnata).

          Conductivitatea termica globala pentru izolatia conductorului si izolatia mediului dintre conductoare este:

                                            [Wm-1grd-1].

            Conductivitatea termica echivalenta este: le=kllS   [Wm-1grd-1]

in care coeficientul kl se determina  in functie de coeficientul de umplere  real k’udin curba empirica din figura 5.(in functie de tipul bobinajului: sah sau pe randuri).

             Solicitarea termica a bobinei se determina in ipoteza distributiei uniforme a surselor de caldura. Astfel, supratemperatura medie tmed si supratemperatura maxima tm (cand se neglijeaza variatia pierderilor cu temperatura) sunt:

                                    tmed= =151,457        [C]

                                            tm= =129,6835        [C],

           in care    =7,85    si   =519,149

            Daca se tine cont de distributia neuniforma a surselor de caldura din electromagnet se va sporii cu 5% supratemperatura tmed si cu 25% tm .

                 Pentru calculul temperaturii suprafetei exterioare a bobinei qex in regim stationar se determina coeficientul h:

                             = 1,81 qex=tex+qa  =45   ;  tex=5o

              si temperaturile medie respectiv maxima ale bobinei sunt:                                      

                    qex =tex+qa  =45   ;        

                    qmed=tmed+qex 204,0299            si   

                   qm=tm+qex207,104

        Se va verifica  qm astfel incat sa ne incadram in clasa de izolatie conductorului de bobinaj ales.

   Rezistenta bobinei de cupru in stare calda se raporteaza la temperatura medie:

                             R=R0(1+a0qmed) =381,470     [W].

            Curentul real prin bobina de c.c. la regim stationar este determinata de tensiunea aplicata la borne si rezistenta bobinei:     I=U/R  =0,602    [A].

          Densitatea de curent va fi : J= I/(ACu)`STAS  0,852  [A/m2 ]

               Solenatia reala a bobinei: (IN)’=I  =8217   [Aspira]

 Puterea totala absorbita de bobina la temperatura medie: P=UI =138,674 [W]

          Lungimea conductorului bobinei: lcond=lmedN’ =2749  [m];

                                                                 lmed=pDmed.  =0,201  [m];

          Masa de cupru utilizata la bobinaj:   MCu=rdCulcond()STAS =1,729[kg].

          Unde densitatea cuprului este: rdCu=8,9.103 kg.m-3

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 2743
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2014. All rights reserved