Estudo do Dimensionamento Mecânico de Motores Elétricos de Indução W22XdbT

Abstract

The aim of this project is to develop a design procedure for medium and high voltage explosion-proof electric motors, with 2 and 4 poles and capable of operating up to 3600 rpm, in order to guarantee vibration and performance levels in accordance with international standards. These large, high-speed motors are sensitive to vibration problems, so they require careful dimensioning to minimize the impact of potential corrective measures during production. As critical frequencies cause excessive motor vibrations, this work involved the use of a calculation tool, to manipulate the critical frequencies of the shaft by altering various parameters such as its constructive form (smooth or with ribs), center hole, maximum rotor length and the suitable steel for its fabrication, in order to move them away from the motor's rotational frequency. This standardization of these parameters will streamline the design process of these motors. These critical frequencies cause excessive motor vibration and therefore need to be controlled. The study follows a predetermined sequence. First, a smooth shaft is analysed, if this solution doesn’t comply with the stated criteria, a shaft with ribs must be considered. Moving from the first solution to the next one increases the cost significantly, therefore the smooth shaft is the ideal solution. This study shows that a smooth shaft must be considered for the 560 and 630 axle height motors, of 2 and 4 poles, and for the axle height 710 4 pole motor. For the other motors studied a shaft with ribs must be considered.

O objetivo deste trabalho é o estudo e desenvolvimento do procedimento de projeto de motores elétricos de indução antideflagrantes de média e alta tensão, de 2 e 4 polos e aptos a funcionar até 3600 rpm, de maneira a garantir níveis de vibração e desempenho de acordo com critérios internacionais. Estes motores, de grande porte e altas rotações, são sensíveis a problemas de vibração, pelo que requerem um dimensionamento cuidado de modo a minimizar o impacto de potenciais medidas corretivas durante a produção. Como as frequências críticas causam vibrações excessivas do motor, este trabalho contemplou a utilização de uma ferramenta de cálculo para manipular as frequências críticas do veio, alterando diversos parâmetros como a sua forma construtiva (liso ou com costelas), furo de centro, comprimento máximo do rotor e o aço adequado para a sua fabricação, de modo a afastá-las da frequência de rotação do motor e com isso padronizar esses parâmetros, agilizando o projeto destes motores. O estudo segue uma sequência predeterminada. Primeiro estuda-se veio liso, se esta solução não cumprir os critérios estabelecidos, recorre-se ao veio com costelas. Ao passar da primeira solução para a seguinte, o custo aumenta consideravelmente pelo que a solução ideal é o veio liso. Pelo estudo realizado, conclui-se que para os motores de altura de eixo 560 e 630, de 2 e 4 polos, e para a altura de eixo 710 de 4 polos, deve ser considerado veio liso, que é a solução pretendida. Para os restantes motores estudados, deve ser considerado veio com costelas.