Motore asincrono trifase

 

 

 

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Motore asincrono trifase

Progettazione di un motore asincrono trifase con rotore a gabbia semplice

MISURAZIONI EFFETTUATE SULLO STATORE

Sullo statore sono state effettuate le seguenti misure e ricavati i valori corrispondenti:

 

Forma delle cave e dei denti dello statore:

In base al tipo di cava e di dente si avrà la seguente forma dei lamierini di statore:

 

 

Dati generali:

Numero cave                                                                                     nc = 24
Numero denti                                                                                    nd = 24

Misure di statore:

            Diametro interno                                                                               Di = 90 mm
Diametro esterno                                                                               De = 138.7 mm
Altezza corona                                                                                  hst = 11.7 mm
Lunghezza assiale                                                                              L = 65.7 mm
Larghezza massima cava                                                                  amax = 8 mm
Larghezza minima cava                                                                    amin = 6 mm
Larghezza media cava                                      amedia = 7 mm
Altezza cava                                                                                      h = 13 mm
Larghezza dente                                                                                d = 6 mm
Spessore corno terminale dente                                                        b = 1 mm
Altezza dente                                     hd = h + b                               hd = 14 mm

 

MISURAZIONI EFFETTUATE SUL ROTORE

Sul rotore sono state effettuate le seguenti misure e ricavati i valori corrispondenti:

Dati generali:

Tipo di rotore                                                                                    A gabbia di scoiattolo
semplice.
Diametro assiale del rotore                                                               dr = 33 mm
Diametro del rotore                                                                           Dr = 89.35 mm
Numero di sbarre del rotore                                                              nsr = 30 mm                                      

Dimensionamento del motore

 

Essendo noti il diametro interno dello statore, la sua lunghezza assiale ed il numero di cave dello statore si può calcolare:

 

2p = 2   = 0.8 ¸ 1.6

2p = 4   = 0.6 ¸ 1.2

2p = 6   = 0.48 ¸ 1

2p = 8  = 0.42 ¸ 0.82

2p = 10   = 0.38 ¸ 0.7

E’ possibile calcolare il numero di giri del motore a vuoto:

  [giri/min]

Dalla caratteristica avendo un diametro interno dello statore Di = 90 mm abbiamo ricavato:

 

Calcolo della potenza P:

 [Kw]

Noto che 1 Hp = 735W la potenza trasformata in cavalli [Hp] sarà:

 [Hp]

Calcolo del passo di dentatura Pd :

 [mm]

 

Calcolo del numero di cave per polo q :

 

Dalla tabella , sopra riportata , ricaviamo per interpolazione il cosj ed il rendimento facendo riferimento alla colonna dei 4 POLI (valori in ROSSO):

cosj = 0.77     h = 0.65

Ricordando che il motore sarà collegato a triangolo ed alimentato con una tensione trifase a 220V calcoliamo i seguenti parametri:

• Potenza assorbita dal motore:

 [W]

• Corrente di fase del motore:

 [A]

• Corrente assorbita dal motore:

 [A]

SCELTA DEL TIPO DI AVVOLGIMENTO

 

L’avvolgimento che si intende utilizzare per la realizzazione del motore è “embricato tipo A”

Calcoliamo le seguenti grandezze:

 

• Angolo meccanico tra due cave:

 

pari a 0,26 radianti

• Angolo elettrico:

 

  pari a  0,52 radianti

• Fattore di avvolgimento:

 

Il fattore di avvolgimento ka si poteva anche rilevare dalla tabella sottostante (valori in ROSSO):

q	1	1,25	1,5	1,75	2	2,5	3	3,5	4	5	6	7	8
Ka	1	0,957	0,96	0,956	0,966	0,957	0,96	0,956	0,958	0,957	0,956	0,955	0,955

 

• fattore di raccorciamento:dato che l’avvolgimento è a passo intero il fattore di raccorciamento

      “kr” sarà pari a 1

 

• Calcolo del passo polare:

 

 [mm]

• Flusso al traferro relativo ad un polo (valore provvisorio):

 

 [Wb]

• La forza elettromotrice ai capi della fase (Efase), dipende dalla tensione di fase (Vfase) e dalla caduta di tensione del motore (DV), è pari a :

 

 [V]

 

• Numero di conduttori dell’avvolgimento di una fase (valore provvisorio):

 

 [conduttori]

• Numero di conduttori per cava:

 

→ [conduttori per cava]

• Numero di conduttori dell’avvolgimento di una fase (valore definitivo):

 

 [conduttori]

• Flusso al traferro relativo ad un polo (valore definitivo):

 

 [Wb]

• Induzione magnetica (valore definitivo) :

 

 

 

 

 

• Sezione nuda teorica del conduttore (sceglieremo 6 A/mm2 in quanto il nostro motore è di piccola potenza):

 

 [mm2]

Il valore della sezione commerciale Scuc scelto sarà pari a 0.159 mm2: a questa sezione corrisponde un diametro del conduttore nudo Φcu pari a 0.45 mm ed un diametro del conduttore smaltato Φcus pari a 0.494 mm.

• Densità di corrente effettiva :

 

 

• Sezione totale netta del rame:

 

 [mm2]

• Disegno degli avvolgimenti statorici: per poter realizzare gli avvolgimenti statorici del motore, riepiloghiamo nel seguito i dati necessari:

 

a) Numero di cave di statore                                                             nc = 24
b) Numero di poli                                                                              2p = 4
c) Numero di coppie polari                                                               p = 2
d) Numero di cave per polo per fase                                                q = 2
e) Angolo meccanico tra due cave                                                    β =  15°
f) Angolo elettrico tra due cave                                                        α =  30°
g) Passo dell’avvolgimento                                                               intero
h) Tipo di avvolgimento                                                                    embricato tipo A
i) Numero di conduttori per cava                                                      Nc = 129
j) Coefficiente di avvolgimento                                                        Ka =  0,966

 

TAELLE DI AVVOLGIMENTO

 

Le matasse da realizzare saranno 4 per ciascuna fase ed ogni matassa sarà inserita in due cave nel modo seguente:

Quindi possiamo rilevare che gli ingressi delle fasi sono sulla cava 1, sulla cava 5 e sulla cava 9
e sono sfasate fra di loro di 120° elettrici.

 

 

TAELLA DI AVVOLGIMENTO DELLA FASE 1

TAELLA DI AVVOLGIMENTO DELLA FASE 2

 

TAELLA DI AVVOLGIMENTO DELLA FASE 3

 

AVVOLGIMENTO RETTANGOLARE EMBRICATO TIPO A

 

AVVOLGIMENTO FRONTALE EMBRICATO TIPO A

 

REALIZZAZIONE DELL’AVVOLGIMENTO STATORICO

 

Per la realizzazione degli avvolgimenti statorici si dovrà procedere nel modo seguente:

• si numerano le cave da 1 a 24;
• si costruiscono le matasse;
• si inseriscono le matasse nelle cave procedendo nel seguente modo:
• nella cava 7 e 8 si inserisce il primo lato di matassa lasciando libero il secondo lato di ciascuna matassa;
• si procede ad inserire le ulteriori 10 matasse nelle cave in senso orario inserendo entrambi i lati rispettivamente nelle cave  4-22, 3-21, 24-18, 23-17, 20-14, 19-13, 16-10, 15-9,12-6,11-5;
• si inserisce nella cava 2 il secondo lato della matassa precedentemente infilata nella cava 8;
• si inserisce nella cava 1 il secondo lato della matassa precedentemente infilata nella cava 7
• si collegano le matasse di ogni fase fra di loro in modo da realizzare i collegamenti come indicato negli schemi degli avvolgimenti;

una volta effettuati i collegamenti di tutte le matasse si portano alla morsettiera tutti gli ingressi e le uscite delle fasi come indicato nel seguito, in questo modo sarà possibile collegare a triangolo o a stella il motore solo agendo sulla morsettiera mediante le apposite piastrine.

Se non si volesse adottare il sistema appena spiegato si può eseguire l’infilaggio con un secondo metodo, in questo caso il punto 3) precedente dovrà essere eseguito nel modo seguente:

si inseriscono le prime 2 matasse rispettivamente sulle cave 7 e 8 lasciando libero il secondo lato di ciascuna matassa, e le ulteriori 10 matasse con la seguente procedura:

• inserimento di una matassa nella cava 11 e il secondo lato nella cava 5;
• inserimento di una matassa nella cava 12 e il secondo lato nella cava 6;
• inserimento di una matassa nella cava 15 e il secondo lato nella cava 9;
• inserimento di una matassa nella cava 16 e il secondo lato nella cava 10;
• inserimento di una matassa nella cava 19 e il secondo lato nella cava 13;
• inserimento di una matassa nella cava 20 e il secondo lato nella cava 14;
• inserimento di una matassa nella cava 23 e il secondo lato nella cava 17;
• inserimento di una matassa nella cava 24 e il secondo lato nella cava 18;
• inserimento di una matassa nella cava 3 e il secondo lato nella cava 21;
• inserimento di una matassa nella cava 4 e il secondo lato nella cava 22;

al termine si inseriscono i due lati delle matasse precedentemente lasciati liberi rispettivamente nelle
cave 1 e 2.
Una volta inserite le matasse e collegate alla morsettiera come abbiamo indicato in precedenza, si procede all’assemblaggio del motore inserendo il rotore all’interno dello statore e bloccandolo con le apposite viti. Si  installerà poi la copertura di protezione sulla ventola in modo da impedire la possibilità di venire a contatto con le parti rotanti . L’albero del motore resterà accessibile in modo da poter essere collegato all’apparecchiatura utilizzatrice.

 

VERIFICHE DIMENSIONALI STATORE

 

Misure di statore:

            Diametro interno                                                                               Di = 90 mm
Diametro esterno                                                                               De = 138.7 mm
Altezza corona                                                                                  hst = 11.7 mm
Lunghezza assiale                                                                              L = 65.7 mm
Larghezza massima cava                                                                  amax = 8 mm
Larghezza minima cava                                                                    amin = 6 mm
Larghezza media cava                                      amedia = 7 mm
Altezza cava                                                                                      h = 13 mm
Larghezza dente                                                                                d = 6 mm
Spessore corno terminale dente                                                        b = 1 mm
Altezza dente                                     hd = h + b                               hd = 14 mm

Quote delle cave di statore:

 

• L’apertura della cava deve essere maggiore del diametro del cavo smaltato in modo da poter infilare i conduttori nella cava c > Φcus =2mm >0.494mm

 

• La  sezione totale del rame inserito nella cava dovrà essere pari a : da ciò ne deriva che la sezione della cava deve essere almeno pari a:

 [mm2]

Una seconda tabella utilizzabile è la seguente:

Rapporto Sc/Scu in funzione della potenza e della tensione di fase statorica del motore

Per questa tabella si deve applicare una formula diversa (),essendo però valida per motori con potenza a partire da 1 Kw abbiamo deciso di addottare la tabella vista in precedenza.

Se non si fossero effettuate tutte le misurazioni iniziali avremmo potuto ricavare le misure nel modo seguente:

• Larghezza media della cava:

 

 [mm]

• Altezza della cava:

 

 [mm]

• Rapporto fra l’altezza e la larghezza media della cava:

 

• L’apertura della cava:

 

 [mm]

• Larghezza del dente:

 [mm]

• Il rapporto fra l’altezza e la larghezza media della cava:

 

 [mm]

 

VERIFICHE DIMENSIONALI CORONA DI STATORE

• Calcolo della lunghezza assiale effettiva dello statore:

 

 [mm]

• Calcolo dell’induzione nella corona di statore:

 

 

VERIFICHE DIMENSIONALI ROTORE

 

Dati sul rotore:

                   Tipo di rotore                                                                                     A gabbia di scoiattolo
semplice.
Diametro assiale del rotore                                                               dr = 33 mm
Diametro del rotore                                                                           Dr = 89.35 mm
Numero di sbarre del rotore                                                              nsr = 30 mm

 

• Calcolo del traferro δ:

 [mm]

• La corrente circolante sulle sbarre sarà :

 

 [A]

• La sezione delle sbarre dovrà essere perciò:

 

 [mm2]

• Il diametro delle sbarre dovrà essere perciò:

 

[mm]

• La corrente che circola negli anelli sarà:

 

 [A]

• La sezione delgli anelli dovrà essere perciò:

 

 [mm2]

• Diametro delle cave di rotore sarà:

 

 [mm]

 

• Il passo di dentatura del rotore sarà:

 

 [mm]

• L’angolo meccanico tra due cave di rotore sarà:

 

 

 

Fonte: http://www.grix.it/UserFiles/lor3/File/Lor3file/Progettazione%20di%20un%20motore%20asincrono%20trifase%20finita.doc

Sito web da visitare: http://www.grix.it/

Autore del testo: Lorenzo Pranovi

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