“MOTOR ELÉTRICO ROTATIVO, ESPECIALMENTE MOTOR ASSINCRÔNICO COM DUPLA ALIMENTAÇÃO, NA FAIXA DE DESEMPENHO ENTRE 20 MVA E MAIS DO QUE 500 MVA” Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se à área de geração de energia elétrica. Ela se refere a um motor elétrico rotativo, especialmente um motor assincrônico com dupla alimentação, em uma faixa de desempenho entre 20 MVA e 500 MVA ou acima disso, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.
Estado da Técnica [002] Motores assincrônicos com dupla alimentação na faixa de desempenho de 20 MVA até 500 MVA ou acima disso podem ser empregados para a produção de energia com número de rotações variável. Esses motores de caracterizam por um enrolamento trifásico distribuído sobre o rotor. O enrolamento de rotor é constituído por barras individuais, as quais estão embutidas em ranhuras no pacote de chapas de rotor. Na cabeça de enrolamento, as barras individuais são interconectadas para formar um enrolamento. A alimentação das correntes ocorre através de pelo menos três anéis coletores, os quais se encontram fixados no eixo na extremidade do motor. Um recorte de um motor desse tipo encontra-se reproduzido na figura 1, em forma bastante simplificada. O motor assincrônico 10 mostrado na figura 1 possui um eixo de motor 13. Em torno desse eixo 13 encontra-se giratoriamente um corpo central 11 com um eixo, sobre o qual estão dispostos os anéis coletores 12. Em torno do corpo central 11 está disposto o corpo de chapas de rotor 14, ao qual se conecta um aro auxiliar 20 abaixo de uma cabeça de enrolamento 16 do enrolamento de rotor. O corpo de chapas de rotor 14 está circundado concentricamente por um corpo de chapas de estator 15, no qual está alojado um enrolamento de estator, o qual se projeta para fora
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2/7 na extremidade do corpo por meio de uma cabeça de enrolamento de estator 17. O corpo de chapas de rotor 14 encontra-se reproduzido na figura 2 em um recorte ampliado.
[003] Já que os rotores de motores assincrônicos com alimentação dupla carregam um enrolamento de rotor 18, então este precisa ser protegido contra as forças centrífugas que ocorrem. O pacote de chapas de rotor serve, por um lado, para a absorção dessas forças e define, ao mesmo tempo, o curso do fluxo magnético. O aro auxiliar 20 serve para a absorção das forças centrífugas que atuam sobre a cabeça de enrolamento 16. O aro auxiliar 20, assim como o corpo de chapas de rotor 14, é formado por chapas em camadas que são prensadas em direção axial para formar um composto. Nesse caso, conhece-se o procedimento de se empregar uma placa de prensagem 19 que distribui a pressão de prensagem, aplicada pelos pinos 21, 22, sobre as chapas do pacote de chapas de rotor (ver, por exemplo, o DE-A1195 13 457 ou o DE-A1 -10 2007 000 668).
[004] Diferentes reivindicações são colocadas ao corpo de chapas de rotor 14. Na figura 2 é mostrada a subdivisão básica em uma região elétrica 14a e uma região mecânica 14b. Por um lado, nos dentes é preciso que haja uma pressão axial suficiente entre as camadas das chapas, para garantir a homogeneidade do corpo. Para se evitar vibrações, as camadas não devem se afrouxar, pois movimentos relativos entre os dentes e o enrolamento de rotor 18 podem danificar o isolamento. Por outro lado, a pressão não deve ser muito elevada, para se evitar danos nas camadas isolantes entre as chapas individuais, pois esses danos levariam a perdas elevadas. Na região mecânica 14b do aro, a pressão axial deve ser mais elevada do que na região elétrica 14a, a fim de se conservar uma certa força de atrito entre as chapas.
Descrição da Invenção [005] Constitui objetivo da invenção, portanto, aperfeiçoar um
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3/7 motor elétrico do tipo mencionado ao início, de tal modo que as diferentes exigências quanto ao retesamento do corpo de chapas de rotor nas diferentes regiões possam ser atendidas de um modo consideravelmente melhor.
[006] Esse objetivo é alcançado através da totalidade das características da reivindicação 1. Para a solução de acordo com a invenção, o importante é que a placa de prensagem seja subdividida radialmente de modo correspondente à subdivisão radial do corpo de chapas de rotor, em uma placa de prensagem interna separada e uma placa de prensagem externa separada. Devido à separação da placa de prensagem de modo correspondente às diferentes regiões do corpo de chapas de rotor, torna-se possível otimizar separadamente as forças que atuam sobre o corpo de chapas de rotor.
[007] Uma primeira configuração da invenção se caracteriza pelo fato de que as placas de prensagem interna e externa estão ligadas uma com a outra de modo separável. Desse modo, é possível absorver de modo mais eficaz as forças centrífugas que atacam a placa de prensagem externa.
[008] Uma outra configuração se caracteriza pelo fato de que as placas de prensagem interna e externa estão adjacentes uma à outra e ligadas uma com a outra de um modo tal que a placa de prensagem externa possa ser tombada em relação à placa de prensagem interna.
[009] Especialmente, nesse caso, é vantajoso que a placa de prensagem externa esteja subdividida ao longo da circunferência em partes periféricas individuais similares, que as partes periféricas da placa de prensagem externa se delimitem em relação à placa de prensagem interna por meio de uma aresta de basculamento reta, e que as partes periféricas da placa de prensagem externa fiquem respectivamente dependuradas na placa de prensagem interna.
[0010] De preferência, as partes periféricas da placa de prensagem externa podem ser dependuradas na placa de prensagem interna
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4/7 respectivamente por meio de garras de martelo.
[0011] Uma outra configuração da invenção se caracteriza pelo fato de que a placa de prensagem interna apresenta primeiros furos, através dos quais chegam primeiros pinos para a prensagem do corpo de chapas de rotor na região mecânica, e que a placa de prensagem externa apresenta segundos furos, através dos quais chegam segundos pinos para a prensagem do corpo de chapas de rotor na região elétrica.
[0012] Nesse caso, é vantajoso que os primeiros pinos sejam projetados como pinos de cisalhamento e os segundos pinos como pinos de tração.
Breve Explicação das Figuras [0013] A seguir, a invenção será explicada detalhadamente com base em exemplos de execução em conjunto com o desenho. Mostram-se:
figura 1: em uma exposição bastante simplificada, um recorte de um motor assincrônico, tal como apropriado para o emprego da invenção;
figura 2: em um recorte ampliado, a estrutura do corpo de chapas de rotor do motor da figura 1, incluindo uma placa de prensagem empregada para o retesamento do corpo de chapas de rotor;
figura 3: em uma vista de cima, em direção axial, um setor de uma placa de prensagem para o retesamento do corpo de chapas de rotor, segundo um exemplo de execução da invenção.
Meios para a Execução da Invenção [0014] Conforme já mencionado ao início, por um lado, nos dentes deve haver uma pressão axial suficiente entre as camadas, para garantir a homogeneidade do corpo. Para se evitar vibrações, as camadas não devem poder se afrouxar, pois os movimentos relativos entre os dentes e o enrolamento de rotor podem danificar o isolamento. Por outro lado, a pressão não deve poder ser muito elevada, para se evitar danos nas camadas de
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5/7 isolamento entre as chapas individuais, pois tais danos levariam a perdas elevadas. Na região mecânica do aro, a pressão axial deve ser mais elevada do que na parte elétrica, para se conservar uma certa força de atrito entre as chapas.
[0015] Essas exigências contraditórias quanto às partes elétrica e mecânica do corpo de chapas de estator 14 podem ser atendidas através de uma placa de prensagem 19 separada radialmente. A figura 3 mostra uma exposição esquemática de um exemplo de execução da placa de prensagem 19. A figura 3 mostra uma exposição esquemática de um exemplo de execução da placa de prensagem 19 em uma vista de cima em direção axial. A placa de prensagem 19 está subdividida, tanto em direção radial, como parcialmente em direção periférica, em uma placa de prensagem interna 23 separada e uma placa de prensagem externa 24 separada.
[0016] A placa de prensagem interna 23 tanto pode ser projetada maciça, como também pode ser constituída por uma série de chapas finas, segundo um tipo complementar de execução. Nesse caso, comprovou-se que é particularmente vantajoso que as chapas finas sejam dispostas deslocadas uma em relação à outra na direção periférica, individualmente ou em grupos. Uma disposição em camadas desse tipo da placa de prensagem interna 23 forma um anel autossustentável, fazendo com que as forças sobre os pinos de cisalhamento possam ser reduzidas decisivamente. A placa de prensagem externa 24, por sua vez, acha-se subdivida, na direção periférica, em partes periféricas individuais 24a-d, as quais, de preferência, são constituídas de um aço não magnético. Devido à subdivisão da placa de prensagem 19 em uma parte interna e em várias partes externas 23, respectivamente 24a-d, que segue a divisão do corpo de chapas de rotor 14 em uma região mecânica 14b e em uma região elétrica 14a, torna-se possível otimizar separadamente o tipo de retesamento axial para as diferentes regiões do corpo de chapas de rotor.
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6/7 [0017] Para se poder obter um tombamento planejado da placa de prensagem externa 24, é preciso que a separação entre as placas de prensagem externa e interna 23, respectivamente 24 apresente uma aresta de tombamento reta 29. Devido à separação radial da placa de prensagem 19, é possível obter pressões diferentes nas regiões elétrica e mecânica 14a, respectivamente 14b, do corpo de chapas de rotor 14. Para se proteger a placa de prensagem externa 24 contra forças centrífugas, ela fica dependurada na placa de prensagem interna 23 através de garras de martelo 26, conforme a figura 3.
[0018] Para se formar a pressão axial desejada no corpo de chapas de rotor 14, empregam-se pinos de cisalhamento e de tração 22, respectivamente 21. Os pinos de tração 21 se estendem através dos furos 27 na placa de prensagem 19 por todo o comprimento axial do corpo de chapas de rotor 14. Já que os pinos de tração 21 se encontram na parte magnética ativa (alta indução magnética) do corpo de chapas, então eles têm que ser isolados eletricamente. Para se evitar uma solicitação mecânica do isolamento, esses pinos não podem ser solicitados quanto a um cisalhamento. Através da tensão no pino é possível “ajustar” a pressão sobre a placa de prensagem externa 24 e, por conseguinte, a pressão nos dentes.
[0019] No entanto, em vez de pinos de tração contínuos 21 também podem ser empregados pinos de pressão no aro auxiliar 20. Caso se empregue um pino de pressão no aro auxiliar 20, ocorrerá a transmissão de pressão para a região de dente do corpo de chapas de rotor 14. Entre o pino de pressão e a placa de prensagem 19 encontram-se uma placa de pressão e uma porca. Através da profundidade de aparafusamento do pino na porca, é possível “ajustar” a pressão sobre a placa de prensagem 19 e, por conseguinte, sobre os dentes.
[0020] Os pinos de cisalhamento 22 assumem duas tarefas. Por
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7/7 um lado, eles servem para a aplicação da pressão axial na região mecânica 14b do corpo de chapas de rotor 14. Por outro lado, eles têm que absorver as forças de cisalhamento que ocorrem entre as chapas. Por esse motivo, os pinos não podem ser isolados e, consequentemente, se localizam na borda interna, na parte magnética pouco usada do corpo de chapas de rotor 14.
[0021] Lista de Números de Referência:
motor assincrônico corpo central (com eixo) anel coletor eixo corpo de chapas de rotor
14a região elétrica
14b região mecânica corpo de chapas de estator cabeça de enrolamento de rotor cabeça de enrolamento de estator enrolamento de rotor placa de prensagem aro auxiliar pino de tração pino de cisalhamento placa de prensagem interna placa de prensagem externa
24a-d parte periférica
25, 27 furo garra de martelo dente aresta de tombamento