Thiết kế động cơ Điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc

Luận Văn: Thiết kế động cơ Điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc

ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Phân loại

Theo kết cấu vỏ, máy điện không đồng bộ có thể chia thành các kiểu chính sau: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ, v.v…

Theo kết cấu của rôto, máy điện không đồng bộ chia làm hai loại :loại rôto kiểu dây quấn và loại rôto kiểu lồng sóc.

Theo số pha trên dây quấn stato có thể chia thành các loại : một pha, hai pha và ba pha.

Keát caáu

Giống như các máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ gồm các bộ phận chính sau. a Phaàứn túnh (stato)

Trên stato có vỏ, lõi sắt và dây quấn

Vỏ máy có vai trò quan trọng trong việc cố định lõi sắt và dây quấn, nhưng không được sử dụng làm mạch dẫn từ Thông thường, vỏ máy được chế tạo từ gang, trong khi đối với những máy có công suất lớn (1000kw), người ta thường sử dụng thép tấm hàn để tạo thành vỏ Hình dạng vỏ máy cũng có sự khác biệt tùy thuộc vào phương pháp làm nguội mà máy sử dụng.

Lõi sắt là bộ phận dẫn từ, giúp giảm tổn hao năng lượng nhờ vào từ trường quay Để tối ưu hóa hiệu suất, lõi sắt được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện dày 1,5mm được ép lại với nhau Khi đường kính ngoài của lõi sắt nhỏ hơn 990 mm, sử dụng tấm thép tròn ép lại; ngược lại, nếu đường kính lớn hơn 990 mm, các tấm hình rẻ quạt sẽ được ghép lại để tạo thành khối tròn.

Mỗi lá thép kỹ thuật điện được phủ sơn cách điện để giảm tổn hao do dòng điện xoáy Đối với lõi sắt ngắn, có thể ghép thành một khối, trong khi lõi sắt dài cần được ghép thành từng thếp ngắn, mỗi thếp dài từ 6 đến 8 cm và cách nhau 1 cm để đảm bảo thông gió tốt Bên trong dây quấn có thiết kế rãnh để đặt dây quấn.

Dây quấn stato được lắp đặt trong các rãnh của lõi sắt và được cách điện hiệu quả với lõi sắt Kiểu dáng, hình dạng và cách bố trí của dây quấn rất quan trọng trong thiết kế Phần quay (roto) cũng đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của máy.

Trong lĩnh vực kỹ thuật điện, người ta thường sử dụng các lá thép kỹ thuật để chế tạo stato Lõi sắt được ép chặt vào trục máy, trong khi đó, mặt ngoài của lá thép được thiết kế với các rãnh để lắp đặt dây quấn.

- Rôto và dây quấn rôto

Rô to có hai loại chính :rôto kiểu dây quấn và rôto kiểu lồng sóc.

+ Loại rôto kiểu dây quấn Rôto có dây quấn giống như dây quấn stato

Trong máy điện cỡ trung bình trở lên, thường sử dụng dây quấn kiểu sóng hai lớp để giảm thiểu số lượng dây đầu nối và tạo ra kết cấu dây quấn trên rôto chặt chẽ Ngược lại, máy điện cỡ nhỏ thường áp dụng dây quấn đồng tâm một lớp, với dây quấn ba pha của rôto thường được đấu hình sao Ba đầu còn lại được kết nối với ba vành trượt bằng đồng, đặt cố định ở một đầu trục, cho phép kết nối với mạch điện bên ngoài qua chổi than Đặc điểm nổi bật của động cơ điện rôto kiểu dây quấn là khả năng điều chỉnh điện trở phụ hoặc sức điện động thông qua chổi than, nhằm cải thiện tính năng khởi động, điều chỉnh tốc độ hoặc nâng cao hệ số công suất Trong quá trình hoạt động bình thường, dây quấn rôto sẽ được nối ngắn mạch.

SV thực hiện : Võ Bảo Ngọc

Rôto kiểu lồng sóc có kết cấu dây quấn khác biệt so với dây quấn stato Trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto, thanh đồng hoặc nhôm được đặt dài ra và nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn, tạo thành một lồng gọi là lồng sóc.

Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt, giúp cải thiện khả năng khởi động cho máy có công suất lớn Trong trường hợp này, rãnh rôto có thể được thiết kế thành dạng rãnh sâu hoặc sử dụng hai rãnh lồng sóc, gọi là lồng sóc kép Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto thường được chế tạo chéo một góc so với tâm trục.

Các đại lượng định mức

Máy điện không đồng bộ, giống như các loại máy điện khác, có các trị số định mức phản ánh điều kiện kỹ thuật của nó, được quy định bởi nhà sản xuất và ghi trên nhãn máy Do chủ yếu hoạt động ở chế độ động cơ điện, nhãn máy thường ghi các trị số định mức khi tải định mức, bao gồm: công suất định mức Pđm (kW hay W), dòng điện dây định mức Iđm (A), điện áp dây định mức Uđm (V), cách đấu dây (Y hay ∆), tốc độ quay định mức nđm (vg/ph), hiệu suất định mức ηđm và hệ số công suất định mức cosϕđm.

Từ các trị số định mức ghi trên nhãn máy có thể tìm được các trị số quan trọng khác như:

Công suất định mức mà động cơ điện tiêu thụ:

P1ủm dm p dm η = 3 U ủm I ủm cosϕ ủm

Mômen quay định mức ở đầu trục :

2 π dm là tốc độ quay tính bằng rađ/s.

Công dụng của máy điện không đồng bộ

Máy điện không đồng bộ, với cấu trúc đơn giản và chi phí thấp, được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là loại công suất dưới 100 kW Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc, đặc biệt là loại đúc nhôm, chiếm ưu thế trong các động cơ công suất nhỏ và trung bình Trong công nghiệp, máy điện không đồng bộ thường được dùng làm nguồn động lực cho máy cán thép, máy công cụ trong các nhà máy nhẹ, cũng như trong hầm mỏ cho máy tời và quạt gió Trong nông nghiệp, chúng được sử dụng cho máy bơm và gia công nông sản Ngày nay, máy điện không đồng bộ cũng đóng vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày, từ quạt gió đến động cơ trong tủ lạnh Như vậy, với sự phát triển của điện khí hóa và tự động hóa, phạm vi ứng dụng của máy điện không đồng bộ ngày càng trở nên phong phú.

Động cơ điện không đồng bộ có nhược điểm là dòng điện khởi động lớn, nhưng đã được cải tiến bằng cách chế tạo động cơ với rôto lồng sóc nhiều tốc độ và rôto rãnh sâu, giúp giảm dòng điện khởi động và tăng mômen khởi động Động cơ không đồng bộ rôto dây quấn cho phép điều chỉnh tốc độ trong một giới hạn nhất định, tạo ra mômen khởi động lớn với dòng điện thấp hơn, nhưng có chi phí sản xuất cao hơn và khó bảo quản hơn so với loại rôto lồng sóc Các động cơ điện không đồng bộ được sản xuất với cấp bảo vệ IP23 và IP44, trong đó động cơ IP23 sử dụng quạt gió để làm mát.

Võ Bảo Ngọc thực hiện việc đặt tâm ở hai đầu của rôto động cơ điện Trong các rôto lồng sóc đúc nhôm, cánh quạt nhôm được đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch Động cơ với cấp bảo vệ IP44 thường có đặc điểm là vỏ máy giúp bảo trì dễ dàng hơn, mặc dù khả năng tản nhiệt kém hơn so với loại IP23.

Hiện nay, các nhà sản xuất động cơ điện không đồng bộ cung cấp nhiều loại động cơ theo tiêu chuẩn, với công suất từ 0,55 đến 90 kW.

K theo tiêu chuẩn Việt Nam được ghi trong bản 10-1 [3] Theo tiêu chuẩn này động cơ điện không đồng bộ trong dãy đều chế tạo theo kiểu IP44.

Ngoài tiêu chuẩn trên còn có tiêu chuẩn TCVN 315-85, quy định dãy công suất của động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc công suất từ 110kW đến

1000 kW, gồm các công suất như sau : 110; 132; 160; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800 và 1000 kW

Ký hiệu của động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc bao gồm các yếu tố quan trọng như tên gọi của dãy động cơ, chiều cao tâm trục quay, kích thước lắp đặt dọc trục và số cực Những ký hiệu này giúp xác định các thông số kỹ thuật cần thiết cho việc lựa chọn và lắp đặt động cơ một cách chính xác.

Động cơ điện không đồng bộ Ví dụ 3K 160 M4 được thiết kế với chiều cao tâm trục 160 mm, thuộc dãy K và là phiên bản thiết kế lại lần thứ 3, với kích thước lắp đặt dọc trục là M và có 4 cực.

Nhiệm vụ của việc tính toán điện từ cho động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc bao gồm việc lựa chọn và tính toán kích thước của lõi sắt stato, rôto, cũng như kích thước dây quấn để đảm bảo máy đạt được các tiêu chuẩn hiệu suất đã quy định Bên cạnh đó, cần thiết kế kết cấu để tính toán các thông số tản nhiệt nhằm đảm bảo độ tăng nhiệt phù hợp với tiêu chuẩn Do đó, tính toán điện từ và kết cấu có mối liên hệ trực tiếp trong việc tìm ra phương án tối ưu nhất.

XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

Số đôi cực từ

-n1 : Tốc độ đồng bộ (vòng/phút) -f : taàn soá (Hz)

Với chiều cao tâm trục h = 132 mm Theo bảng 10.3 [3] ta có đường kớnh chuaồn:

Với 2p = 4 tra bảng 10.2 [3] ta có kD = 0,64÷0,68

= ϕ η trong đó kE là hệ số công suất định mức Chọn kE = 0,975 theo hình 10-2 [3].

2.5 Chiều dài của lõi sắt stato (L 1 ):

Chiều dài của lõi sắt stato được xác định: n D B A k k l P d

- kd : heọ soỏ daõy daón

- ασ : hệ số cung cực từ

- ks : hệ số dạng sóng

- Bσ :Mật độ từ thông tại khe hở không khí Chọn sơ bộ : kd = 0,96 , theo [3]

Việc chọn A và B δ ảnh hưởng rất nhiều đến kích thước chủ yếu của D và

L Đứng về mặt tiết kiệm vật liệu thì nên chọn A và Bδ lớn, nhưng nếu A và

Khi chọn A và Bδ cho động cơ không đồng bộ, cần lưu ý rằng Bδ quá lớn sẽ làm tăng tổn hao đồng và sắt, dẫn đến máy quá nóng và giảm tuổi thọ Việc sử dụng vật liệu sắt từ tốt với tổn hao thấp hoặc độ từ thẩm cao cho phép chọn B lớn, trong khi dây đồng có cấp cách điện cao giúp lựa chọn A lớn Tỷ số giữa A và Bδ cũng ảnh hưởng đến đặc tính làm việc và khởi động của động cơ, với A đại diện cho mạch điện và Bδ cho mạch từ.

Thay các giá trị vào biểu thức: l1 n D B A k k

Do lõi sắt ngắn nên làm thành 1 khối nên chiều dài lõi sắt stato, rôto baèng: l1 = l2 = 15,5 cm

2.8 Dòng điện pha định mức:

- P: Công suất định mức (kw)

- cosϕ : heọ soỏ coõng suaỏt

Công suất tính toán

= ϕ η trong đó kE là hệ số công suất định mức Chọn kE = 0,975 theo hình 10-2 [3].

2.5 Chiều dài của lõi sắt stato (L 1 ):

Chiều dài của lõi sắt stato được xác định: n D B A k k l P d

- kd : heọ soỏ daõy daón

- ασ : hệ số cung cực từ

- ks : hệ số dạng sóng

- Bσ :Mật độ từ thông tại khe hở không khí Chọn sơ bộ : kd = 0,96 , theo [3]

Việc chọn A và B δ ảnh hưởng rất nhiều đến kích thước chủ yếu của D và

L Đứng về mặt tiết kiệm vật liệu thì nên chọn A và Bδ lớn, nhưng nếu A và

Khi chọn A và Bδ cho động cơ không đồng bộ, cần lưu ý rằng Bδ quá lớn sẽ làm tăng tổn hao đồng và sắt, dẫn đến máy quá nóng và giảm tuổi thọ Việc lựa chọn vật liệu cũng rất quan trọng; nếu sử dụng sắt từ tốt với tổn hao ít, có thể chọn B lớn, trong khi dây đồng với cấp cách điện cao cho phép chọn A lớn Hơn nữa, tỷ số giữa A và Bδ ảnh hưởng đến tính chất làm việc và khởi động của động cơ, trong đó A đại diện cho mạch điện và Bδ đại diện cho mạch từ.

Thay các giá trị vào biểu thức: l1 n D B A k k

Do lõi sắt ngắn nên làm thành 1 khối nên chiều dài lõi sắt stato, rôto baèng: l1 = l2 = 15,5 cm

Bước cực

Dòng điện pha định mức

THIEÁT KEÁ STATO

Số rãnh stato

Khi thiết kế dây quấn stato, việc xác định số rãnh của một pha dưới mỗi cực q1 là rất quan trọng Nên chọn q1 trong khoảng từ 2 đến 5, thường lấy q1 = 3 - 4 cho máy công suất nhỏ hoặc tốc độ thấp, trong khi máy tốc độ cao công suất lớn có thể chọn q1 = 6 Số rãnh stato Z1 sẽ bị ảnh hưởng bởi lựa chọn q1; nếu số rãnh quá nhiều, diện tích cách điện sẽ lớn hơn, dẫn đến hệ số lợi dụng rãnh giảm Ngoài ra, nếu số răng quá ít, dây quấn sẽ phân bố không đều trên bề mặt lõi sắt, gây ra hiện tượng sóng từ động phần ứng cao.

Trị số q1 nên được chọn là số nguyên để cải thiện tính năng làm việc và giảm tiếng ồn của máy Chỉ sử dụng q1 với mẫu số phân bố là 2 trong trường hợp không thể tránh được, vì sức từ của súng bật cao và súng răng trong dây quấn với q là phân bố trong máy điện không đồng bộ, có sự phân bố nhỏ, dễ gây rung và mômen phụ, dẫn đến tăng tổn hao phụ.

Z 1 = 6 p q 1 trong đó: q1 : số rãnh của một pha dưới mỗi cực Lấy q1 = 3 p : số đôi cực từ, p = 2 thay vào ta được:

Bước rãnh stato

Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh

I a t u r A trong đó: - a1 là số mạch nhánh song song, chọn a1 = 2.

- I1 :Dòng điện định mức, tính ở 2.8

Số vòng dây nối tiếp của 1 pha

Để chọn kích thước dây dẫn, trước tiên cần xác định mật độ dòng điện J Dựa vào dòng điện định mức, ta có thể tính toán tiết diện cần thiết Mật độ dòng điện ảnh hưởng đến hiệu suất và sự phát nóng của máy, trong đó sự phát nóng chủ yếu phụ thuộc vào tích số AJ, tỷ lệ với suất tải nhiệt của máy Theo kinh nghiệm thiết kế chế tạo, cấp cách điện được sử dụng để xác định giá trị AJ.

Theo hình 10-4 [3] ta chọn tích số : AJ 15 A 2 /mm 2 cm

J n a s I trong đó: n1: số sợi chập, chọn n1 =2 sợi

Theo mục 6 bảng 6.1 [3] Chọn dây đồng tráng men PETV có các thoâng soá: d / dc = 0,90 / 0,965 (mm); s = 0,636 (mm 2 )

Với: + d: đường kính dây không kể cách điện

+ dcd: đường kính dây kể cả cách điện + s: tieỏt dieọn daõy

Khi chọn kiểu dây quấn, cần lưu ý các yếu tố về điện áp và chiều cao tâm trục Đối với điện áp ≤ 660 V và chiều cao tâm trục h ≤ 160 mm, nên sử dụng dây quấn một lớp đồng tâm trong rãnh 1/2 kín Nếu chiều cao tâm trục nằm trong khoảng 160 – 250 mm, lựa chọn dây quấn hai lớp trong rãnh 1/2 kín là phù hợp Cuối cùng, với h ≥ 280 mm, cần sử dụng dây quấn hai lớp phần tử cứng trong rãnh 1/2 hở.

P = Chọn dây quấn 1 lớp bước đủ có y = 9 , với y là bước rãnh

- Heọ soỏ daõy quaỏn: kd = kr.ky = 0,96

3.8 Từ thông khe hở không khí (φ ): w Wb f k k

- w1 : số vòng dây nối tiếp một pha, được xác định ở 3.4

- kd : hệ số dây quấn, xác định ở 3.7

3.9 Mật độ từ thông khe hở không khí (B δ ):

- αδ : hệ số cung cực từ, chọn ở 2.5

- τ : bước cực, tính ở 2.6 3.10 Sơ bộ chiều rộng của răng (b Z1 ):

- BZ1: mật độù từ thụng ở răng stato, theo bảng 10.5b [3] chọn BZ1=1,75

- kc : hệ số ép chặt lõi sắt, kc = 0,95

3.11 Sơ bộ chiều cao gông stato (h g1 ): cm k l h B

- Bg1: mật độù từ thụng ở gụng stato, theo bảng 10.5a [3] chọn Bg1=1,2

- φ: từ thông khe hở không khí, tính ở 3.8

3.12 Kích thước rãnh cách điện: hr1 = 1,45 cm h12 = 1,04 cm d1 = 0,59 cm d2 = 0,72 cm b41 = 0,19 cm h41 = 0,05 cm trong đó: Hình 3.2: Hình dạng rãnh stato h r1

Với : hr1 : chiều cao rãnh stato

* Diện tích của rãnh stato(S' r ):

* Diện tích cách diện của rãnh (S cđ ):

",72mm 2 trong đó: c là chiều dày cách điện rãnh, theo bảng V3.1 ở phụ lục V3 [3]có c = 0,4mm, c ’ = 0,45

* Diện tích có ích rãnh (S r ):

* Hệ số lấp đầy rãnh (K d ):

3.14 Chieàu cao goâng stato (h g1 ): hg1 = n r 1 d2

Khi lựa chọn khe hở không khí, cần cố gắng giữ kích thước nhỏ để giảm dòng điện không tải và tăng hệ số công suất cosϕ Tuy nhiên, nếu khe hở quá nhỏ, việc chế tạo và lắp ráp sẽ trở nên khó khăn hơn, đồng thời có nguy cơ cao cho stato chạm vào rôto, dẫn đến tổn hao phụ tăng và điện kháng tản tạp của máy cũng gia tăng Theo công thức, δ = 0,25 + 1000D = 0,25 + 1000 x 0,225 = 0,475 mm.

Kieồu daõy quaỏn

Khi chọn kiểu dây quấn, cần lưu ý điện áp và chiều cao tâm trục Đối với điện áp ≤ 660 V và chiều cao tâm trục h ≤ 160 mm, nên sử dụng dây quấn một lớp đồng tâm trong rãnh 1/2 kín Nếu chiều cao h từ 160 đến 250 mm, lựa chọn dây quấn hai lớp trong rãnh 1/2 kín Còn với h ≥ 280 mm, sử dụng dây quấn hai lớp phần tử cứng trong rãnh 1/2 hở.

P = Chọn dây quấn 1 lớp bước đủ có y = 9 , với y là bước rãnh

Heọ soỏ daõy quaỏn

- Heọ soỏ daõy quaỏn: kd = kr.ky = 0,96

Từ thông khe hở không khí

- w1 : số vòng dây nối tiếp một pha, được xác định ở 3.4

- kd : hệ số dây quấn, xác định ở 3.7

Mật độ từ thông khe hở không khí

- αδ : hệ số cung cực từ, chọn ở 2.5

- τ : bước cực, tính ở 2.6 3.10 Sơ bộ chiều rộng của răng (b Z1 ):

- BZ1: mật độù từ thụng ở răng stato, theo bảng 10.5b [3] chọn BZ1=1,75

3.11 Sơ bộ chiều cao gông stato (h g1 ): cm k l h B

3.12 Kích thước rãnh cách điện: hr1 = 1,45 cm h12 = 1,04 cm d1 = 0,59 cm d2 = 0,72 cm b41 = 0,19 cm h41 = 0,05 cm trong đó: Hình 3.2: Hình dạng rãnh stato h r1

3.14 Chieàu cao goâng stato (h g1 ): hg1 = n r 1 d2

Khi lựa chọn khe hở không khí, cần tối ưu hóa kích thước nhỏ để giảm dòng điện không tải và nâng cao hệ số công suất cosϕ Tuy nhiên, nếu khe hở quá nhỏ, việc chế tạo và lắp ráp sẽ gặp khó khăn, đồng thời tăng nguy cơ stato tiếp xúc với rôto, dẫn đến tổn hao phụ gia tăng và điện kháng tản tạp của máy cũng cao hơn Khe hở không khí được tính toán là δ = 0,25 + 1000D = 0,25 + 1000 * 225 = 0,475 mm.

Sơ bộ chiều cao gông stato

Kích thước rãnh cách điện

hr1 = 1,45 cm h12 = 1,04 cm d1 = 0,59 cm d2 = 0,72 cm b41 = 0,19 cm h41 = 0,05 cm trong đó: Hình 3.2: Hình dạng rãnh stato h r1

Bề rộng răng stato

Chieàu cao goâng stato

Khe hở không khí

Khi lựa chọn khe hở không khí, cần đảm bảo kích thước nhỏ để giảm dòng điện không tải và tăng hệ số công suất cosϕ Tuy nhiên, khe hở quá nhỏ có thể gây khó khăn trong quá trình chế tạo và lắp ráp, đồng thời làm tăng nguy cơ chạm giữa stato và rôto, dẫn đến tổn hao phụ lớn hơn và điện kháng tản tạp tăng cao Khe hở được tính toán là δ = 0,25 + 1000 D = 0,25 + 1000 x 225 = 0,475 mm.

THIEÁT KEÁ ROÂTO 4.1 Số rãnh rôto

Đường kính ngoài rôto

- D: đường kính trong stato, tính ở 2.3

- δ: khe hở không khí, tính ở 3.15

Sơ bộ bề rộng răng rôto

- BZ2: mật độù từ thụng ở răng rụto, theo bảng 10.5b [3] chọn BZ2 =1,7 T

- Bσ : mật độ từ thông khe hở không khí, tính ở 3.9

- L2 : chiều dài lõi sắt rôto

Dòng điện trong thanh dẫn rôto

- Heọ soỏ KI laỏy theo hỡnh 10-5 [3] : K I = 0.86

- Kd : hệ số dây quấn stato, tính ở 3.7

4.7 Dòng điện trong vành ngắn mạch (I v ):

4.8 Tieỏt dieọn thanh daón baống nhoõm (S td ): Đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, tiết diện rãnh rôto đồng thời là tiết diện thanh dẫn rôto ,vì vậy phải làm sao cho mật độ dòng điện trong thanh dẫn rôto thích hợp trong đó :

J2 : mật độ dòng điện thanh dẫn rôto, lấy J2 = 3 A/mm 2

4.9 Tiết diện vành ngắn mạchơ( S V ):

Chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch ở [3]

Tiết diện vành ngắn mach (S V ):

4.10 Sơ bộ chiều cao gông rôto (h g2 ):

- Bg2: mật độù từ thụng ở gụng stato, theo bảng 10.5a [3] chọn Bg2 = 1,1

R R h cm h cm d cm d cm b mm h mm

4.12 Diện tích vành ngắn mạch (S V ):

4.16 Làm nghiêng rãnh ở rôto(b n ): Độ nghiêng bằng một bước rãnh stato

Tieỏt dieọn thanh daón baống nhoõm

Đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, tiết diện rãnh rôto đồng thời cũng là tiết diện của thanh dẫn rôto Do đó, cần đảm bảo mật độ dòng điện trong thanh dẫn rôto ở mức thích hợp để tối ưu hiệu suất hoạt động của động cơ.

J2 : mật độ dòng điện thanh dẫn rôto, lấy J2 = 3 A/mm 2

Tiết diện vành ngắn mạch

Chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch ở [3]

Tiết diện vành ngắn mach (S V ):

Sơ bộ chiều cao gông rôto

- Bg2: mật độù từ thụng ở gụng stato, theo bảng 10.5a [3] chọn Bg2 = 1,1

Kích thước rôto

R R h cm h cm d cm d cm b mm h mm

Diện tích vành ngắn mạch

Diện tích rãnh rôto

Chieàu cao goâng roâto

Bề rộng răng rôto

Làm nghiêng rãnh ở rôto

Độ nghiêng bằng một bước rãnh stato

TÍNH TOÁN MẠCH TỪ VÀ XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 5.1 Tớnh toỏn mạch tưỉ

Hệ số khe hở không khí

* Hệ số khe hở không khí stato(kδ1): δ δ 1 1

- δ : khe hở không khí, tính ở 3.15

= + Với : - b41: miệng rãnh stato, tính ở 3.12

* Hệ số khe hở không khí rôto (kδ2): δ 2 2 δ

1,563 1,97.0, 035− = 1,046 trong đó: - t2 : bước rãnh rôto , tính ở 4.3

Với : b42 : miệng rãnh rôto, tính ở 4.11 k σ = kσ1 kσ2 = 1,088 1,046 = 1,138

5.1.2 Dùng thép kỹ thuật điện cán nguội 2211

5.1.3 Sức từ động khe hở không khí (F δ ):

Trong đó : B δ : mật độ từ thông khe hở không khí, tính ở 3.9 kδ : hệ số khe hở không khí

Mật độ từ thông ở răng stato

- B δ : Mật độ từ thông khe hở không khí, tính ở 3.9

- bZ1 : bề rộng răng stato, tính ở 3.13

- L1 : chiều dài lõi sắt stato

Cường độ từ trường trên răng stato

Theo bảng V_6 ỏ bảng phụ lục V [3] có:

Sức từ động trên răng stato

Mật độ từ thông ở răng rôto

- B δ : Mật độ từ thông khe hở không khí, tính ở 3.9

- bZ2 : bề rộng răng rôto, tính ở 4.4

- L2 : chiều dài lõi sắt rôto

Cường độ từ trường trên răng rôto

Sức từ thông trên răng rôto

SV thực hiện : Võ Bảo Ngọc trong đó:

Hệ số bảo hoà răng

- Fδ : sức từ động khe hở không khí

- FZ1: sức từ động trên răng stato

- FZ2: sức từ động trên răng rôto

Mật độ từ thông trên gông stato

- φ : từ thông khe hở không khí, tính ở 3.8

- hg1: chiều cao gông stato, tính ở 3.14

- kC: hệ số ép chặt

Cường độ từ trường ở gông stato

Chiều dài mạch từ ở gông stato

- Dn : Đường kính ngơài stato, tính ở 2.2

- hg1 : Chiều cao gông stato, tính ở 3.14

Sức từ động ở gông stato

Mật độ từ thông trên gông rôto

- φ : từ thông khe hở không khí, tính ở 3.8

- hg2: chiều cao gông rôto, tính ở 4.14

- kC: hệ số ép chặt

Cường độ từ trường ở gông rôto

Chiều dài mạch từ ở gông rôto

- Dt : Đường kính trục, tính ở 4.5

- hg2: chiều cao gông rôto,tính ở 4.14

Sức từ động trên gông rôto

Tổng sức từ động của mạch từ

-Fδ : sức từ động khe hở không khí, tính ở 5.1.3.

-FZ1 : sức từ động trên răng stato, tính ở 5.1.6.

- FZ2: sức từ động trên răng rôto, tính ở 5.1.9.

- Fg1 : Sức từ động trên gông roto, tính ở 5.1.14.

- Fg2 : Sức từ động trên gông stato, tính ở 5.1.18.

5.1.20 Hệ số bóo hoà toàn mạch (kà):

-F : Tổng sức từ động của mạch từ

-Fδ : sức từ động khe hở không khí

- w1 : số vòng dây quấn 1 pha stato, tính ở 3.4

- kd : hệ số dây quấn, tính ở 3.7

Dòng điện từ hoá phần trăm:

I à = à = 5.2 THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 5.2 1 Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato:

Ld1 = kd1.Ty + 2.B = 1,3.12,13 + 2.1 = 17,769 (cm) trong đó:

Với : hr1 : chiều cao rãnh stato,tính ở 3.12

5.2 2 Chiều dài trung bình nữa vòng dây của dây quấn stato:

5.2 3.Chiều dài dây quấn một pha của stato :

5.2 4 Điện trở tác dụng của dây quấn stato: r1 = ρ75

-ρ75: điện trở xuất của đồng ở 75 o [3]

-s1 : tiết diện dây dẫn chọn, chọn ở 3.5

-L1: chiều dài lõi sắt stato, tính ở 2.5

Tính theo đơn vị tương đối: r1 * = r1

5.2 5.Điện trở tác dụng của dây quấn rôto (r td ): rtd = ρAl

-ρAl : điện trở suất của nhôm [3]

-Sr2 : diện tích rãnh rôto , tính ở 4.13

-L2 : chiều dài lõi sắt rôto, tính ở 2.5

5.2 6 Điện trở vành ngắn mạch (r V ): rv = ρAl v v

-DV : vành ngắn mạch, tính ở 4.12

-SV ; diện tích vành ngắn mạch tính ở 4.12.

SV thực hiện : Võ Bảo Ngọc γ 2

-kd : Hệ số dây quấn, tính ở 3.7

5.2 9.Điện trở rôto đã quy đổi (r' 2 ): r2 , = γ r2

Tính theo vị trí tương đối r2 * = r2

5.2 10 Hệ số từ dẫn tản stato (λ r1 ): λr1 = k β b h

5.2 11 Hệ số từ dẫn tạp stato: λt1 = 0,9 σ σ σ.

-q1 : rãnh một pha dưới mỗi cực

-kd : heọ soỏ daõy quaỏn

5.2 12 Hệ số từ tản phần đầu nối:

SV thực hiện : Võ Bảo Ngọc λủ1 = 0,34

-L1 : chiều dài lõi sắt stato, tính ở 2.5

5.2 13 Hệ số từ dẫn tản stato: Σλ1 = λr1 + λt1 + λủ1

-λr1 : hệ số từ dẫn tản, tính ở 5.2.10

-λt1 : hệ số từ dẫn tạp, tính ở 5.2.11

-λđ1 : hệ số từ tản dầu nối, tính ở 5.2.12

5.2 14.Điện kháng dây quấn stato: x1 = 0,158 ∑ 1

-Σ λ1 :hệ số từ tản stato, tính ở 5.2 13.

-L1 : chiều dài lõi sắt stato, tính ở 2.5

Tính theo đơn vị tương đối:

Hệ số từ dẫn tản roto: λr2 = [

5.2 15 Hệ số từ dẫn tạp roto (λ t2 ) : λt2 = 0,9

-q2 : rãnh một pha dưới mỗi cực

-kσ2: hệ số khe hở không khí, tính ở 5.1.1.

5.2.16.Hệ số từ tản phần đầu nối: λủ2 = 2

5.2 17 Hệ số từ tản do rãnh nghiêng (λrn ) : λrn = 0,5 λt2 ( t 2 b n

-λt2 : hệ số từ dẫn tạp rôto , tính ở 5.2 15

-bn : bước nghiêng = bước rãnh stato (t1 ) = 1,222 (cm)

5.2 18 Hệ số từ tản roto: Σλ2 = λr2 + λt2 + λủ2 + λrn

5.2 19 Điện kháng tản dây quấn roto (X 2 ): x2 = 7,9 f1 L2 Σλ2 10 -8

-f1 : tần số định mức, đề cho

-Σλ2: hệ số từ tản rôto, tính ở 5.2 18

-L2: chiều dài lõi sắt rôto, tính ở 2.5

5.2 20 Điện khángû rôto đã quy đổi : (x' 2 ) x ' 2 = γ X2

-γ : hệ số quy đổi, tính ở 5.2 8.

-x2:điện kháng tản dây quấn roto, tính ở 5.2 19.

Tính theo vị trí tương đối (x2 *): x2 * = x2

-Ià : dũng điện từ hoỏ, tớnh ở 5.1.21.

-x1 : điện kháng dây quấn stato , tính ở 5.2 14

Tính theo vị trí tương đối: x12 * = x12

-Ià : dũng điện từ hoỏ, tớnh ở 5.1.21.

-x1 : điện kháng dây quấn stato , tính ở 5.2 14

Trị số này không sai khác nhiều so với trị số ban đầu nên không cân tính lại

5.3 TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ

Tổn hao trong máy điện chủ yếu liên quan đến quá trình điện từ và chuyển động cơ của rôto Khi tổn hao tăng, hiệu suất máy giảm, và nhiệt phát sinh từ tổn hao có thể làm nóng máy, ảnh hưởng đến tuổi thọ và độ tin cậy của cách điện.

- Tổn hao trong máy động cơ điện có thể phân thành những loại sau:

1 Tổn hao trong sắt ở stato và rôto do từ trễ và dòng điện xoáy khi từ thông chính biến thiên Ngoài ra trong tổn hao sắt còn tính đến các tổn hao phụ gọi là tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch do sự thay đổi từ trễ và sự thay đổi lần lượt vị trí tương đối của rãnh stato và rôto.

2 Tổn hao trong đồng do hiệu ứng Jun gây nên trong dây quấn và ở nơi tiếp xúc giữa chổi than và vành góp hoặc vành trược.

3 Tổn hao phụ khi có tải do sự đập mạch của từ thông tản ở động cơ điện xoay chiều hoặc do sự biến dạng của từ trừơng phản ứng phần ứng và từ trường của phần tử đổi chiều ở động cơ điện một chiều.

4 Tổn hao cơ do ma sát ở vòng bi, ma sát giữa chổi than với vành góp hay vành trược và ma sát giữa không khí với các bộ phận quay Tổn hao trên quạt gió cũng kể vào tổn hao cơ. Ở những động cơ điện làm việc với điện áp và tốc độ quay không đổi, khi chuyển từ chế độ làm việc không tải đến chế độ tải định mức, tổn hao thép và tổn hao cơ thay đổi rất ít, vì vậy tổn hao này gọi là tổn hao không tải

Các tổn hao trong đồng và tổn hao phụ khi có tải gọi là tổn hao khi có tải vì chúng biến đổi theo tải

-bZ1 : chiều rộng răng stato, tính ở 3.10.

-kc : hệ số ép chặt

5.3.2.Trọng lượng gông từ stato :

Gg1 = γFe L1 Lg1 hg1 2 p kc 10 -3

- L1 : chiều dài lõi sắt, tính ở 2.5

-Lg1: chiều dài mạch từ ở gông stato, tính ở 5.1.13.

-hg1 : chiều cao gông stato, tính ở 3.11.

5.3.3.Tổn hao sắt trong lõi sắt stato:

Tổn hao chính trong thép xảy ra do sự xuất hiện đồng thời của từ trễ và dòng điện xoáy Nguyên nhân chính là do dòng điện từ hoá lưu thông trong thép khi từ trường biến đổi.

Tổn hao phụ trong thép xảy ra do dòng điện xoáy và hiện tượng từ trễ trong máy, đặc biệt ở các phần răng và trên bề mặt stato và rôto Những tổn hao này được hình thành bởi các sóng điều hoà bậc cao và sóng điều hoà răng của từ trường stato và rôto.

-PFeZ : suaỏt toồn hao theựp trong raờng [3] trang 139.

-kgc : heọ soỏ gia coõng[3] trang 140

-GZ1 : trọng lượng răng phần ứng, tính ở 5.3.1.

-BZ1 : mật độ từ thông ở răng stato, tính ở 5.1.4.

-PFeZ : suaỏt toồn hao theựp trong goõng [3] trang 139.

-kgc : heọ soỏ gia coõng[3] trang 140.

-Gg1 : trọng lượng gông phần ứng, tính ở 5.3.2.

-BZ1 : mật độ từ thông ở gông stato, tính ở 5.1.4.

-Trong cả lõi sắt stato:

5.3.4.Tổn hao bề mặt trên răng stato:

-P'bm: Suất tổn hao trung bình trên một đơn vị (m 2 )bề mặt stato :

+B0 : biên độ dao động của mật độ từ thông tại khe hở không khí

+β0 : tra theo hình 6-1 [tài liệu 3] β0 = 0,3 σ 41 b = 0,19

0, 035 = 5,43 +kσ : hệ số khe hở không khí, tính ở 5.1.1.

5.3.5.Tổn hao đập mạch trên răng roto:

Trong các động cơ điện như động cơ không đồng bộ và động cơ có cuộn cảm, tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch là hai vấn đề quan trọng Tổn hao đập mạch xảy ra do hiện tượng đập mạch của mật độ từ thông trong các răng rãnh, gây ra bởi dao động của từ trường trong vùng liên thông giữa stato và rôto.

- BZ2 : mật độ từ thông ở gông rôto, tính ở 5.1.7

-P'Fe : tổn hao cả lõi sắt stato, tính ở 5.3.3

-Pbm : tổn hao bề mặt trên răng rôto, tính ở 5.3.4

-Pđm : tổn hao đập mạch trên răng rôto, tính ở 5.3.5.

Tổn hao cơ và tổn hao ma sát phụ thuộc vào áp suất, hệ số ma sát và tốc độ chuyển động giữa các bề mặt ma sát Việc xác định hệ số ma sát gặp khó khăn do nó phụ thuộc vào chất lượng bề mặt, loại dầu bôi trơn và nhiệt độ.

-k : xác định theo phần ứng Dn

-Dn : đường kính ngoài stato, tính ở 2.2

TÍNG TOÁN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ KHỞI ĐỘNG

Sau khi lựa chọn kích thước và dây quấn cho động cơ điện, việc tính toán các tham số, dòng điện từ hoá và tổn hao là cần thiết để xác định đặc tính của máy trong chế độ làm việc bình thường.

Các thông số tính toán bao gồm: điện trở tác dụng của dây quấn stato r1 là 0,832 Ω, điện trở rôto đã quy đổi r'2 là 0,39 Ω, điện kháng dây quấn stato x1 là 0,943 Ω, điện kháng rôto đã quy đổi x'2 là 1,508 Ω và điện kháng hổ cảm x12 là 36,27 Ω.

SV thực hiện : Võ Bảo Ngọc c1 = 1+

-pFe : tổn hao thép, tính ở 5.3 6

-Ià : dũng điện từ hoỏ, tớnh ở 5.1.21

-W1 : số vòng dây nối tiếp của một pha, tính ở 3.4.

-Kd : hệ số dây quấn, tính ở 3.6.

6.1.1 Bảng : Đặc tính làm việc

Hình 6.1 Biểu diễn đường đặc tính làm việc của động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc 15 kW ; 2p = 4

6.1.2 Bội số momen cực đại. mmax M dm

-sm : hệ số trược max

-sđm : hệ số trược định mức

-I'2m , I'2đm : trong bảng đặc tính làm việc

6.2.TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG

6.2.1.Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với S=1. ξ = 0,067 a S = 0,067 28,8 1 ≈ 2 trong đó :

- ξ : là chiều cao tương đối

- a : chiều cao của đồng hay nhôm trong rãnh a = hr2 – h42

Với : + hr2 : chiều cao rãnh rôto.

+ h42 : chều cao miệng rãnh rôto

Theo hình 10-3 tài liệu 1 thì khi : ξ = 2 tra ra ψ = 0.75 ϕ * Điện trở thanh dẫn khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s =1 rtdξ = kR rtd = 2 4,296 10 -5

* Điện trở rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1. r2ξ = rtdξ + 2 2

180 0 = 0,329 Điện trở roto đã quy đổi : r'2ξ = γ r2ξ = 3151,6 10,7 10 -5

Trong đó : -γ : hệ số quy đổi, tính ở 5.2 8.

*Hệ số từ dẫn rãnh rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s =1. λr2ξ 42

*Tổng hệ số từ dẫn rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với S=1. Σλ2ξ = λr2ξ + λt2 + λủ2 + λrn

-λr2ξ : hệ số từ dẫn rãnh rôto

-λt2 : hệ số từ dẫn tạp rôto, tính ở 5.2.15

-λđ2 : hệ số từ tản phần đầu nối, tính ơ û5.2.16.

-λrn : hệ số từ tản do rãnh nghiên, tính ơ û5.2.17

*Điện khánh rôto khi xét tới hiệu ứng mặt ngoài : x'2ξ = x'2

-Σλ2ξ : tổng hệ số từ dẫn rôto

-Σλ2 : tổng hệ số từ tản rôto

*Tổng trở ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s =1. rnξ = r1 + r'2ξ = 0,2728 + 0,3372 = 0,61 (Ω) xnξ = x1 + x'2ξ = 0,73 + 1,025 = 1,755 (Ω)

- r1 : điện trở tác dụng của dây quấn stato, tính ơ û5.2 4.

- x1: điện kháng dây quấn stato, tính ở 5.214

*Dòng điệnû ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với S=1.

6.2.2.Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bãûo hoà của mạch từ tản với s =1:

Sơ bộ của hệ số bão hoà Kbh = 1,35 [3] trang 259

*Dòng điệnû ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản :

Sức từ động trung bình của một rãnh stato:

-ky : Hệ số bước ngắn, tính ở 3.7

-kd : hệ số dây quấn, tính ở 3.7

- ur1 :Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh , tính ở 3.3

*Mật độ từ thông quy đổi trong khe hở không khí :

*Hệ số từ dẫn tản rãnh stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản: λ r 1 bh = λ r 1 − ∆ λ 1 bh λ r 1 bh = 1 , 24 − 0 , 37

*Hệ số từ dẫn tạp stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản: λ t 1 bh = λ t 1 χ σ λ t 1 bh = 1 , 796 0 , 56

-λt1 : hệ số từ dẫn tạp,tra ở 4.2

*Tổng hệ số từ tản stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản

-λr1bh: Hệ số từ dẫn tản rãnh stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản

-λt1bh : Hệ số từ dẫn tạp stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản

-λđ1 : Hệ số từ tản phần đầu nối,tra ở 5.2 12.

*Điện kháng stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản

*Hệ số từ tản rãnh rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài:

SV thực hiện : Võ Bảo Ngọc λ r 2 ξ bh = λ r 2 ξ − ∆ λ 2 bh λ r 2 ξ bh = 2 , 523 − 0 , 265

-λr2ξ : Hệ số từ dẫn rãnh rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s =1

*Hệ số từ tản tạp rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản: λ t 2 bh = λ t 2 X δ

*Hệ số từ tản rãnh nghiêng rôto khi xet đến bão hoà mạch từ tản: λ r n bh = λ rn χδ λ r n bh = 0 , 645 0 , 56

-λrn : hệ số từ tản do rãnh nghiêng , tính ở 5.2 17

*Tổng hệ số từ tản rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài:

-λd2 : hệ số từ tản phần đầu nốitra ở 5.2.16

-λt2bh : hệ số từ tản tạp rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản:

-λr2ζbh : hệ số từ tản rãnh rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài:

-λrnbh: hệ số từ tản rãnh nghiêng rôto khi xet đến bão hoà mạch từ tản

*Điện kháng rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản:

-x'2 : điện kháng rôto đã quy đổi, tính ở 5.2.20

- Σλ2 : hệ số từ tản rôto, tính ở5.2.18

6.2.3.Các tham số ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản : rnξ = r1 + r'2ξ = 1,2728 + 0,3372 = 0,61 (Ω) xnξ = x1bh + x'2ξbh = 0,542 + 0,77 = 1,312 (Ω)

6.2.5.Bội số dòng điện khởi động : iK = 5,24

I I Điện kháng hổ cảm khi xét đến bão hoà

6.2.6.Bội số mômen khởi động : mK = dm dm

-sđm : tính ở bảng đặc tính làm việc

-r' 2 ξ : điện trở đã quy đổi khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài,tính ở 6.2.1

- r' 2 : điện trở đã quy đổi,tính ở 5.2.9

XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG

7.1.Trọng lượng thép silic cần chuẩn bị :

-Dn : đường kính ngoà stato, tra ở 2.2

-Kc : hệ số ép chặt = 0.95

-γFe : trọng lượng riêng của sắt

7.2.Trọng lượng đồng của day quấn stato :

- khi không tính cách điện :

- s1 : tiết diện dây quấn stato, tính ở 3.5

-Ur1: số thanh dẫn tác dụng của một rãnh, tính ở 3.3.

-Ltb : chiều dài trung bình nữa vòng dây, tính ở 5.2 2. γCu : trọng lượng riêng của đồng

- Khi kể cả cách điện :

7.3.Trọng lượng nhôm roto (không kể cánh quạt ở vành ngắn mạch )

-Trọng lượng nhôm ở thanh dẫn :

-Std : tiết diện thanh dẫn bằng nhôm, tính ở 4.8.

-L2 : chiều dài lõi rôto, tính ở 2.5

-γAl : trọng lượng riêng của nhôm

-Trọng lượng nhôm ở vành ngắn mạch :

Tổn hao thép và tổn hao cơ

Tổn hao sinh ra trong quá trình hoạt động của máy điện liên quan trực tiếp đến quá trình điện từ và chuyển động của rôto Khi tổn hao trong máy tăng lên, hiệu suất của máy sẽ giảm Hơn nữa, tổn hao này thoát ra dưới dạng nhiệt, gây nóng máy và có thể làm giảm tuổi thọ cũng như độ tin cậy của cách điện trong máy.

- Tổn hao trong máy động cơ điện có thể phân thành những loại sau:

1 Tổn hao trong sắt ở stato và rôto do từ trễ và dòng điện xoáy khi từ thông chính biến thiên Ngoài ra trong tổn hao sắt còn tính đến các tổn hao phụ gọi là tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch do sự thay đổi từ trễ và sự thay đổi lần lượt vị trí tương đối của rãnh stato và rôto.

2 Tổn hao trong đồng do hiệu ứng Jun gây nên trong dây quấn và ở nơi tiếp xúc giữa chổi than và vành góp hoặc vành trược.

3 Tổn hao phụ khi có tải do sự đập mạch của từ thông tản ở động cơ điện xoay chiều hoặc do sự biến dạng của từ trừơng phản ứng phần ứng và từ trường của phần tử đổi chiều ở động cơ điện một chiều.

4 Tổn hao cơ do ma sát ở vòng bi, ma sát giữa chổi than với vành góp hay vành trược và ma sát giữa không khí với các bộ phận quay Tổn hao trên quạt gió cũng kể vào tổn hao cơ. Ở những động cơ điện làm việc với điện áp và tốc độ quay không đổi, khi chuyển từ chế độ làm việc không tải đến chế độ tải định mức, tổn hao thép và tổn hao cơ thay đổi rất ít, vì vậy tổn hao này gọi là tổn hao không tải

Các tổn hao trong đồng và tổn hao phụ khi có tải gọi là tổn hao khi có tải vì chúng biến đổi theo tải

-bZ1 : chiều rộng răng stato, tính ở 3.10.

5.3.2.Trọng lượng gông từ stato :

Gg1 = γFe L1 Lg1 hg1 2 p kc 10 -3

- L1 : chiều dài lõi sắt, tính ở 2.5

-Lg1: chiều dài mạch từ ở gông stato, tính ở 5.1.13.

-hg1 : chiều cao gông stato, tính ở 3.11.

5.3.3.Tổn hao sắt trong lõi sắt stato:

Tổn hao chính trong thép xảy ra do sự xuất hiện đồng thời của từ trễ và dòng điện xoáy Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này là do dòng điện từ hoá chạy trong thép khi từ trường biến đổi.

Tổn hao phụ trong thép xảy ra do dòng điện xoáy và hiện tượng từ trễ trong máy, đặc biệt ở phần răng cùng bề mặt stato và rôto Những tổn hao này được hình thành bởi các sóng điều hoà bậc cao và từ trường của stato và rôto.

-PFeZ : suaỏt toồn hao theựp trong raờng [3] trang 139.

-kgc : heọ soỏ gia coõng[3] trang 140

-GZ1 : trọng lượng răng phần ứng, tính ở 5.3.1.

-BZ1 : mật độ từ thông ở răng stato, tính ở 5.1.4.

-PFeZ : suaỏt toồn hao theựp trong goõng [3] trang 139.

-kgc : heọ soỏ gia coõng[3] trang 140.

-Gg1 : trọng lượng gông phần ứng, tính ở 5.3.2.

-BZ1 : mật độ từ thông ở gông stato, tính ở 5.1.4.

-Trong cả lõi sắt stato:

5.3.4.Tổn hao bề mặt trên răng stato:

-P'bm: Suất tổn hao trung bình trên một đơn vị (m 2 )bề mặt stato :

+B0 : biên độ dao động của mật độ từ thông tại khe hở không khí

+β0 : tra theo hình 6-1 [tài liệu 3] β0 = 0,3 σ 41 b = 0,19

0, 035 = 5,43 +kσ : hệ số khe hở không khí, tính ở 5.1.1.

5.3.5.Tổn hao đập mạch trên răng roto:

Trong động cơ điện không đồng bộ và động cơ điện có cuộn cảm, tổn hao năng lượng không chỉ đến từ bề mặt mà còn từ hiện tượng đập mạch do mật độ từ thông trong các răng Sự đập mạch này xảy ra do dao động của từ trường trong vùng liên thông giữa rãnh stato và rôto.

- BZ2 : mật độ từ thông ở gông rôto, tính ở 5.1.7

-P'Fe : tổn hao cả lõi sắt stato, tính ở 5.3.3

-Pbm : tổn hao bề mặt trên răng rôto, tính ở 5.3.4

-Pđm : tổn hao đập mạch trên răng rôto, tính ở 5.3.5.

Tổn hao cơ và tổn hao ma sát chịu ảnh hưởng bởi áp suất trên bề mặt ma sát, hệ số ma sát và tốc độ chuyển động tương đối Việc xác định hệ số ma sát gặp nhiều khó khăn do nó phụ thuộc vào chất lượng bề mặt ma sát, loại dầu bôi trơn và nhiệt độ.

-k : xác định theo phần ứng Dn

-Dn : đường kính ngoài stato, tính ở 2.2

TÍNG TOÁN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ KHỞI ĐỘNG

Sau khi lựa chọn kích thước và dây quấn của động cơ điện, việc tính toán các tham số, dòng điện từ hoá và tổn hao là cần thiết để xác định đặc tính của máy trong chế độ làm việc bình thường.

Các thông số đã được tính toán bao gồm: điện trở tác dụng của dây quấn stato r1 là 0,832 Ω, điện trở rôto đã quy đổi r'2 là 0,39 Ω, điện kháng dây quấn stato x1 là 0,943 Ω, điện kháng rôto đã quy đổi x'2 là 1,508 Ω, và điện kháng hổ cảm x12 là 36,27 Ω.

SV thực hiện : Võ Bảo Ngọc c1 = 1+

-pFe : tổn hao thép, tính ở 5.3 6

-Ià : dũng điện từ hoỏ, tớnh ở 5.1.21

-W1 : số vòng dây nối tiếp của một pha, tính ở 3.4.

-Kd : hệ số dây quấn, tính ở 3.6.

6.1.1 Bảng : Đặc tính làm việc

Hình 6.1 Biểu diễn đường đặc tính làm việc của động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc 15 kW ; 2p = 4

6.1.2 Bội số momen cực đại. mmax M dm

6.2.TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG

7.1.Trọng lượng thép silic cần chuẩn bị :

TÍNG TOÁN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ KHỞI ĐỘNG 6.1 Đặc tính làm việc

Bội số momen cực đại

Tính toán đặc tính khởi động

Trọng lượng thép silic cần chuẩn bị

Trọng lượng nhôm rôto

Tiêu đề	Thiết Kế Động Cơ Điện Không Đồng Bộ Ba Pha Rô Tô Lồng Sóc
Tác giả	Vừ Bảo Ngọc
Trường học	Trường đại học
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	0,96 MB

Thiết kế động cơ Điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc

ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Phân loại

Keát caáu

Các đại lượng định mức

Công dụng của máy điện không đồng bộ

XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

Số đôi cực từ

Công suất tính toán

Bước cực

Dòng điện pha định mức

THIEÁT KEÁ STATO

Số rãnh stato

Bước rãnh stato

Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh

Số vòng dây nối tiếp của 1 pha

Kieồu daõy quaỏn

Heọ soỏ daõy quaỏn

Từ thông khe hở không khí

Mật độ từ thông khe hở không khí

Sơ bộ chiều cao gông stato

Kích thước rãnh cách điện

Bề rộng răng stato

Chieàu cao goâng stato

Khe hở không khí

THIEÁT KEÁ ROÂTO 4.1 Số rãnh rôto

Đường kính ngoài rôto

Sơ bộ bề rộng răng rôto

Dòng điện trong thanh dẫn rôto

Tieỏt dieọn thanh daón baống nhoõm

Tiết diện vành ngắn mạch

Sơ bộ chiều cao gông rôto

Kích thước rôto

Diện tích vành ngắn mạch

Diện tích rãnh rôto

Chieàu cao goâng roâto

Bề rộng răng rôto

Làm nghiêng rãnh ở rôto

TÍNH TOÁN MẠCH TỪ VÀ XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 5.1 Tớnh toỏn mạch tưỉ

Hệ số khe hở không khí

Mật độ từ thông ở răng stato

Cường độ từ trường trên răng stato

Sức từ động trên răng stato

Mật độ từ thông ở răng rôto

Cường độ từ trường trên răng rôto

Sức từ thông trên răng rôto

Hệ số bảo hoà răng

Mật độ từ thông trên gông stato

Cường độ từ trường ở gông stato

Chiều dài mạch từ ở gông stato

Sức từ động ở gông stato

Mật độ từ thông trên gông rôto

Cường độ từ trường ở gông rôto

Chiều dài mạch từ ở gông rôto

Sức từ động trên gông rôto

Tổng sức từ động của mạch từ

Tổn hao thép và tổn hao cơ

TÍNG TOÁN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ KHỞI ĐỘNG 6.1 Đặc tính làm việc

Bội số momen cực đại

Tính toán đặc tính khởi động

XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG

Trọng lượng thép silic cần chuẩn bị

Trọng lượng nhôm rôto

Tổn hao thĩp vă tổn hao cơ