Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá nhằm đưa đất nước tiến kịp với các nền kinh tế của các nước trong khu vực và trên thế giới. Tốc độ phát triển kinh tế của một quốc gia phụ thuộc vào tốc độ phát triển của ngành năng lượng. Thường tốc độ phát triển của ngành công nghiệp phải cao hơn tốc độ phát triển chung của nền kinh tế. Do đó ngành chế tạo máy điện đòi hỏi phải luôn đi trước 1 bước về công nghiệp và chất lượng nhằm đảm bảo tốc độ phát triển chung của toàn ngành và yêu cầu của nền kinh tế. Ngành chế tạo máy điện sản xuất ra các thiết bị điện phục vụ cho nền kinh tế như: Máy biến áp, động cơ điện dùng làm nguồn động lực cho các loại thiết bị, công suất từ vài (w) đến hàng trăm (Kw). Với các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật trong bảng số liệu qua tính toán đã đạt được các yếu cầu của đề ra. Trong quá trình thiết kế em đã được sự chỉ dẫn tận tình của thầy Bùi Đức Hùng, em xin chân thành cảm ơn thầy. Trong thời gian ngắn cùng với kiến thức và kinh nghiệm có hạn, trong đồ án này không tránh khỏi những sai sóy, em mong sự thông cảm và ý kiến của thầy cô và các bạn.
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2
Phân loại
Căn cứ vào tố độ của roto và tốc độ từ trường quay người ta chia động cơ điện xoay chiều 3 pha ra làm 2 loại:
- Động cơ điện đồng bộ.
- Động cơ điện không đồng bộ.
Động cơ điện không đồng bộ 3 pha hoạt động dựa trên nguồn điện 3 pha với góc 120 độ, tạo ra từ trường quay với tốc độ đồng bộ M = 60 f/p, trong đó f là tần số lưới điện và P là số đố cật của máy Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha trên lõi sắt Rato, gây ra sức điện động và dòng điện Dòng điện này tạo ra từ thông kết hợp với từ thông của Stato, hình thành từ thông tổng ở khe hở Dòng điện trong dây quấn roto tác động với từ thông khe hở, sinh ra mômen, và mối quan hệ giữa mômen và tốc độ quay (r) của rôto là rất quan trọng Chế độ làm việc của máy thay đổi theo các phạm vi tốc độ khác nhau, thường được biểu diễn bằng hệ số trượt S.
.100 n 1 Như vậy khi: n n 1 S 0, S 1: động cơ không đồng bộ n 0 S 0 máy phát không đồng bộ n 0 S 1 Hãm.
Từ đó sẽ có 3 trường hợp tương ứng với các chế độ làm việc theo phạm vi hệ số trượt và tốc độ như sau;
Trường hợp roto quay thuận với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ (0 < n < nđb) và (1 > S > 0)
Trường hợp này tương ứng với chế độ động cơ điện.
Trường hợp Roto quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồng bộ (n > 1 và 5
< 0) Đây là chế độ máy phát điện không đồng bộ Trường hợp Roto quay ngược với chiều từ trường quay (n < 0, S > 1), đây là chế độ hàm điệntừ.
Động cơ điện không đồng bộ được gọi như vậy vì hoạt động với tốc độ khác biệt so với tốc độ đồng bộ của từ trường quay Dựa trên kiểu Roto, động cơ không đồng bộ 3 pha có thể được phân thành hai loại.
- Động cơ không đồng bộ 3 pha Roto ngắn mạch (lồng sóc).
Động cơ không đồng bộ 3 pha với dây quấn Roto lồng sóc là loại phổ biến nhất nhờ giá thành rẻ và vận hành đơn giản Những động cơ này có đặc tính cơ ứng, với tốc độ quay giảm khoảng 2-5% khi tải thay đổi từ thông đến định mức Mặc dù động cơ Roto lồng sóc có mômen mở máy lớn, nhưng vẫn tồn tại một số nhược điểm cần lưu ý.
Khó khăn trong việc điều chỉnh tốc độ bằng phẳng trong phạm vi rộng đòi hỏi dòng điện khởi động lớn từ lưới (vượt tới 5-7 lần Iđm) và hệ số công suất thấp Để khắc phục nhược điểm này, động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc nhiều tốc độ được chế tạo, sử dụng Roto rãnh sâu lồng sóc kép nhằm giảm dòng điện khởi động và tăng mô men khởi động.
Động cơ Roto dây quấn, hay còn gọi là động cơ vành trượt, khắc phục được nhiều nhược điểm của các loại động cơ khác, nhưng cấu trúc phức tạp khiến việc chế tạo trở nên khó khăn và tốn kém hơn khoảng 1,5 lần so với động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc Do đó, động cơ này thường chỉ được sử dụng trong các điều kiện mở máy nặng nề và khi cần điều chỉnh tốc độ quay một cách mượt mà Đôi khi, nó còn được sử dụng để nối cấp với các máy khoá, cho phép điều chỉnh tốc độ quay trong một phạm vi rộng với hệ số công suất cao Tuy nhiên, giá thành cao khiến loại động cơ này không phổ biến Trong cấu trúc của động cơ không đồng bộ Roto dây quấn, các pha dây quấn Roto được nối hình sao và kết nối với ba vành trượt, cho phép đưa điện trở phụ vào mạch Roto thông qua các chổi điện tiếp xúc với vành trượt, từ đó thay đổi đặc tính làm việc của máy.
Các động cơ không đồng bộ được sản xuất bởi các nhà máy cần hoạt động trong các điều kiện nhất định với các thông số định mức cụ thể, được ghi trong Sổ tay kỹ thuật điện Những thông số này thường được in trên nhãn của nhà máy chế tạo và được gắn trực tiếp trên thân máy.
Công suất do động cơ sinh ra Pđm = P2đm
Tần số lưới: f1 Điện áp dây quấn Stato: U1đm
Dòng điện dây quấn Stato: I1đm
Tốc độ quay Roto: nđm
Hệ số công suất: cos đm
Dây quấn 3 pha Stato có thể được đấu thành hình sao hoặc tam giác, ảnh hưởng đến điện áp và dòng điện dây, được thể hiện dưới dạng phân số (UdY/Ud Δ) và (IdY/Id Δ) Công suất định mức của động cơ không đồng bộ rất đa dạng, từ vài watt đến hàng chục nghìn kW Tốc độ quay đồng bộ định mức được tính bằng công thức n1đm = 60f1/p, với tần số lưới là Hz, thường dao động từ 300 đến 500 vòng/phút, và trong một số trường hợp đặc biệt có thể cao hơn Đối với động cơ nhỏ, tốc độ quay của Roto thường thấp hơn tốc độ quay đồng bộ từ 2% đến 5%, trong khi ở các động cơ lớn có thể lên đến 5% đến 20% Điện áp định mức dao động từ 24V đến 10V, với giá trị lớn tương ứng với công suất lớn.
Hiệu suất định mức của động cơ không đồng bộ tăng lên khi công suất và tốc độ quay tăng, đặc biệt là khi công suất vượt quá 0,5 kW, với hiệu suất dao động từ 0,65 đến 0,95.
Hệ số công suất của động cơ không đồng bộ bằng tỷ số giữa công suất toàn phần và công suất toàn phần nhận được từ lưới:
Hệ số công suất của động cơ tăng khi công suất và tốc độ quay tăng Đối với động cơ có công suất lớn hơn 1Kw, hệ số công suất thường dao động trong khoảng 0,7 đến 0,9, trong khi các động cơ nhỏ có hệ số công suất khoảng 0,3 đến 0,7.
Nhiệm vụ và trình tự thiết kế máy điện
Nhiệm vụ thiết kế máy điện được xác định từ hai yếu cầu sau.
- Yêu cầu từ phía Nhà nước bao gồm các tiêu chuẩn Nhà nước các yêu cầu do đó Nhà nước quy định.
- Yêu cầu phải từ phía nhà máy và người tiêu dùng thông qua các hợp đồng ký kết.
Người ký kết có trách nhiệm đảm bảo rằng các tính năng kỹ thuật của sản phẩm đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn quy định của nhà nước, đồng thời tìm kiếm các phương án giảm giá thành nhằm tối ưu hóa hiệu quả kinh tế Quá trình thiết kế bao gồm nhiều bước quan trọng.
Trong giai đoạn thiết kế điện từ, nhiệm vụ của người thiết kế là xác định phương án hợp lý bằng cách tính toán thủ công hoặc sử dụng máy tính Phương án này cần đáp ứng yêu cầu về tính năng kỹ thuật theo tiêu chuẩn nhà nước và có chi phí thấp nhất Cần xác định toàn bộ kích thước của lõi sắt, Stato, Roto và kết cấu cách điện Đồng thời, việc tính toán nhiệt là cần thiết để đảm bảo rằng độ tăng nhiệt không vượt quá tiêu chuẩn quy định trong quá trình hoạt động ổn định ở chế độ định mức.
Trong giai đoạn này, cần xác định rõ kết cấu phương thức thông gió và làm nguội, cũng như cấu trúc cố định dây quấn trong rãnh và phần đầu nối Bên cạnh đó, cần chú ý đến cách bôi trơn cụ thể, cấu trúc thân máy và quy trình lắp máy.
Theo yêu cầu và nhiệm vụ của thiết kế tốt nghiệp, trình tự thiết kế được tiến hành như sau:
1 Tính toán kích thước cơ bản
4 Tính hiệu quả kinh tếHoàn thành các bản vẽ lắp ráp, sơ đồ dây quấn và đặc tính của động cơ.
TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
1 Các kích thước chủ yếu phụ thuộc qua thông số của công thức sau:
CA: Hằng số máy điện.
+ n: Tốc độ đồng bộ với 2p = 4 ta có: n = 60f 1
+ 5: hệ số cụm cực từ, lấy α 5
+ Ks: Hệ số sóng lấy K s + Kd: hệ số dấy quấn
Với P = 2,2 (Kw) và 2p = U ta chọn Kd = 0,95 0,96
+ D: đường kính trong của Stato, có quan hệ mật thiết với đường kính ngoài Dn bởi hệ số KD:
Tra bảng 10.1 – 230: Sách thiết kế máy điện “TKMĐ” ta có: Không 0,64 0,68, Chọn K D = 0,65
+ Dn: Có quan hệ mật thiết với kết cấu máy, cấp cách điện và chiều cao tâm trục h đã chuẩn hoá.
Chiều cao tâm trục h chọn theo dãy công suất P theo bảng 1r.1 – 601 đối với động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc kiểu IP 44 theo TCVN – 1987 –
94, chọn cấp cách điện là B Khi đó với p = 2,2 (Kw) và 2p = 4
Ta có: h = 112 (mm) Qua bảng 10.3 – 230 chọn Dn = theo h: ta có Dn = 191 (mm)
Trong đó K = 0,965 theo hình 10.2 – 231 TKMĐ
P' 0,82.0,8 = 3,236(Kw) + A: tải đường đặc trưng cho mạch điện
+ B : mật độ từ thông khe hở không khí đặc trưng cho mạch từ.
Trong máy điện không đồng bộ thì tỉ số
A ảnh hưởng rất lớn đến kích
B δ thước máy điện, đặc tính khởi động cũng như đặc tính làm việc của máy điện.
Nếu A, B được chọn phụ thuộc nhiều vào vạt liệu Nếu dùng vật liệu sắt từ tốt (tổn hao thấp hay độ từ thẩm cao), thì chọn B lớn.
Nếu dùng dây đồng có cấp cách điện cao thì có thể chọn A lớn Vởy A,
B phụ thuộc và Dn và P:
Với Dn = 191 (mm) và 2p = 4 ta chọn A = 260 (A/cm)
Vì l < 25 (cm), lõi sắt ngắn nên ta chọn lõi sắt làm thành 1 khối l1 = l2 = l = 5,6 (cm)
3 Lập phương án so sánh
Theo hình 10.3b – 235 (TKMĐ), để thiết kế chế tạo máy với tính năng tốt và tính kinh tế cao, các thông số cần nằm trong phạm vi cho phép Với 2p = 4 và h < 250 (mm), việc lựa chọn phương án này là hợp lý.
DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KH HỞ KHÔNG KHÍ
Chọn q1 = 3, khi đó ta có số rãnh của Stato là:
7 Số thanh dẫn tác dụng:
Chọn số mạch nhánh song song là: a = 1
8 Số vòng dây nối tiếpcủa 1 pha: w 1 p.q 1
9 Tiết diện và đường kính dây dẫn quấn Stato:
Theo hình 10.4-273 – TKMĐ với p = 2 ta có:
Ta có mật độ dòng điện: j' 1 AJ
Tiết diện dây sơ bộ
Với S’1 = 0,714 (mm 2 ) theo bảng VI.1-619 TKNĐ chọn dây đồng PETV có đường kính d/dcđ = 0,96/1,025 d
Với p = 2,2 Kw ta chọn kiểu dây quấn 1 lớp bước đủ vì có công nghệ chế tạo đơn giản và dễ lồng dây.
11 Từ thông khe hở không khí:
12 Mật độ từ thông khe hở không khí:
13 Sơ bộ định chiều rộng của răng Stato: b'
Với BZ1 = 1,75 1,95 (T) là trị số trung bình của mật độ từ thông răng được xác định qua bảng 10.5b-241 TKMĐ, ta chọn BZ1 = 1,75 (T) Hệ số ép chặt lõi thép Kc ứng với các lá thép kỹ thuật điện mã hiệu 2211 là Kc = 0,95.
14 Sơ bộ định chiều cao của gông Stato:
2.1,65.5,61.0,95 Trong đó Bg1 = 1,50 1,65 (T) là mật độ từ thông trong gông Stato
11 được xác định qua bảng 10.5a-240 ta chọn Bg1 = 1,65 (T).
15 Kích thước rãnh và cách điện:
Chọn rãnh quả kê hình 1:
Chiều cao miệng rãnh thường lấy từ 0,5 0,8 (mm) Chọn h 41 = 0,5 Đường kính d1 được tính theo công thức: d1 (D 2.h 41 )
36 Đường kính d2 được tính theo công thức: d 2
Chiều cao rãnh Stato được tính theo công thức
Khi đó chiều cao của h12 là:
Theo bảng VIII.1 – 629 TKMĐ ứng với dây quấn 1 lơp p = 2 thì ta có cách điện của dây quấn là:
+ Chiều dày cách điện rãnh: C = 0,25 (mm)
+ Chiều dày cách điện của tấm lót: C’ = 0,35 (mm)
Diện tích có ích của rãnh Stato:
16 Hệ số lấp đầy của rãnh.
Do công suất của máy bé p = 2,2 Kw và p =2 nên khe hở không khí được tính theo công thức sau:
1000 0,374(mm)Theo bảng 10.8-253 – TKMĐ, ứng với chiều cao tâm trục h = 112 (mm) và p =2 thì ta có = 0,3 (mm) = 0,03 (cm
DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO
Khi khe hở không khí nhỏ, momen phụ do từ trường sóng bậc cao sẽ ảnh hưởng đến quá trình khởi động và đặc tính làm việc của thiết bị Việc lựa chọn giá trị Z2 phù hợp có thể giúp hạn chế momen phụ đồng bộ, không đồng bộ, cũng như giảm thiểu hiện tượng rung và ồn.
Chọn Z2 phải dựa trên cơ sở Z1 đã chọn, theo bảng 10.6-246-TKMĐ ta chọn Z2 = 30 rãnh.
23 Sơ bộ định chiều rộng răng roto. bZ 2 B l 2 t 2
Trong đó BZ2 là mật độ từ thông trong răng roto, chọn BZ2 = 1,74 T.
Dt = 0,3: D = 0,3.12,4 = 3,75 (cm) Chọn Dt = 3,8 (cm)
25 Dòng điện trong thanh dẫn roto:
Trong đó: + K1 là hệ số phụ thuộc vào cos của máy, qua hình 10,5- 244-TKMĐ ta có K1= 0,8
+ Kd1: hệ số dây quấn Stato, Kd1= 0,96
26 Dòng điện trong vòng ngắn mạch:
Suy ra: Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm:
Trong đó j 2 là mật độ dòng điện trong thanh dẫn bằng nhôm j td = (2,5 3,5)A/mm 2 Chọn Jtd = 2,5 A/mm 2
27 Tiết diện vành ngắn mạch:
Trong đó Jv là mật độ dòng điện vòng ngắn mạch, chọn Jv = 2 (A/mm 2 ) d 12 d 22
28 Kích thước roto và vành ngắn mạch: b 41
Chọn rãnh roto có dạng hình quả lê (hình 2):
Chọn chiều cao miệng rãnh h42 = 0,5 (mm)
Chọn chiều rộng miệng rãnh hở b42 = 1 (mm)
Chọn đường kính d22 nẵm trong khoảng 4 6 (mm) Lờy d22 = 5,5
Chiều cao rãnh chọn hr2 = 20 (mm)
Chiều cao phần rãnh thẳng:
29 Chọn kích thước vòng ngắn mạch là: a b = 20 15 (mm) Đường kính vòng ngắn mạch là: h 41 h 12 h r1 h 41
Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc ĐỒ ÁN TỐT
31 Diện tích vành ngắn mạch:
32.Tính lại bề rộng răng Roto. b' z 2 (D d 1 h 42 )
33 Chiều cao gông Roto: hg 2
Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc ĐỒ ÁN TỐT
Để giảm lực ký sinh tiếp tuyến và hướng tâm, cần thực hiện rãnh nghiêng Roto có khả năng triệt tiêu sóng điều hòa, cho phép phối hợp rãnh Z1 và Z2 một cách rộng rãi hơn Độ nghiêng thường được chọn bằng 1 bước rãnh Stato, với giá trị bn = t1 = 1,082.
TÍNH TOÁN MẠCH TỪ
Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc ĐỒ ÁN TỐT
35 Hệ số khe hở không khí.
36 Ta dùng các lá thép kỹ thuật điện loại 2211.
Bảng V.1-603-TKMĐ loại này có hệ số ép chặt Kc < 0,95.
37 Sức từ động khe hở không khí:
38 Mật độ từ thông ở rang Stato.
39 Cường độ từ trường trên răng Stato
Theo bảng V.6-608-TKMĐ ta có HZ1 = 1,65 (A/cm)
40 Sức từ động trên răng Stato:
41 Mật độ từ thông trên Roto.
Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc ĐỒ ÁN TỐT
42 Cường độ từ trường trên răng Roto.
Theo bảng V.6-608-TKMĐ ta có: HZ2 = 19 (A/cm)
43 Sức từ động trên răng Roto:
Trong đó h’Z2 là chiều cao răng Roto theo hướng kích: h' Z2
44 Hệ số bão hoà răng.
45 Mật độ từ thông trên gông:
46 Cường độ từ trường trên gông Stato
Theo bảng V.9-611-TKMĐ ta có Hg=1 = 12,9 (A/cm)
47.Chiều dài mạch từ ổ gông Stato:
48.Sức từ động ổ gông Stato:
49 Mật độ từ thôngở gông Roto:
50 Cường độ từ trường ở gông Roto:
Theo bảng V.9-611-TKMĐ ta có: Hg2 = 3,9 (A/cm)
51 Chiều dài mạch từ ở gông Roto:
52 Sức từ động trên gông Roto:
54 Hệ số bão hoà toàn mạch:
2,7.330.0,96 Dòng điện từ hoá phần trăm.
THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC
56 Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato: lđ1 = Kđ1.y + 2B = 1,3.11,035 + 2 0,5 = 15,35 (cm) Trong đó:
Với ytb bước dây quấn trung bình của bối dây biểu thị bằng số rãnh
Kđ1, B là hệ số lấy theo kinh nghiệm, với p = 2
Ta chọn Kđ1 = 1,3 và B = 0,5 (cm)
57 Chiều dài trung bình của vòng dây quấn Stato. ltb = l1 + lđ1 = 5,61 + 15,35 = 20,96 (cm)
58 Chiều dài dây quấn một pha của Stato:
59 Điện trở tác dụng của dây quấn Stato: r 1 L 1 n 1 a 1 1
116.11.0,724 4,145( ) Tính theo đơn vị tương đối: r 1 I 5 08
60 Điện trở tác dụng của dây quấn Roto: r td
61 Điện trở vành ngắn mạch: r V Al D v 10
64 Điện trở Roto đã quy đổi: r2’ = .r 2 = 40145.3,995.10 5 = 1,604 () Tính theo đơn vị tương đối: r * r' 2 I 1
65 Hệ số từ dẫn tản ở rãnh Stato:
Trong đó: Với dây quấn 1 lớp K = K’p = 1 h1 = hr1- 0,1d1- 2C – C’ – h41
66 Hệ số từ dẫn tạp Stato:
Trong đó:t=1 là hệ số theo bảng 5.3-137 TKMĐ với q 2 Z 2 3.2p 30
t 1 theo bảng 5.2a-134 TKMĐ ta có t 1 = 0,00141 Vậy
67 Hệ số từ tản phần đầu nối:
0,47 3 5,61 b41 = 2 (mm) d1 = 2 (mm) d1 = 7,5 mm, Vậy d2 = 5 mm
68 Hệ số từ dẫn tản Stato:
69 Điện kháng dây quấn Stato: f 1 w1 2 l
100 100 2.3 Tính theo đơn vị tương đối:
70 Hệ số từ dẫn tản rãnh roto:
Trong đó h1 = 14,4 (mm) b = d1 = 7,5 (mm) b4 = b42 = 1 (mm) h4 = h43 = 0,5 (mm)
71 Hệ số từ dẫn tạp Roto:
Trong đó: t 2 = 1 đối với Roto lồng sóc
72 Hệ số từ tản phần đầu nối.
Ta xét Roto lồng sóc có vành ngắn mạch ở liền sát đầu lõi sắt Roto:
73 Hệ số từ dẫn do rãnh nghiêng:
74 Hệ số từ tản Roto:
75 Điện kháng tản dây quấn Roto:
76 Điện kháng Roto đã quy đổi:
Tính theo đơn vị tương đối
Tính theo đơn vị tương đối:
78 Tính lại hệ số KE:
TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ
80 Trọng lượng gông từ Stato:
Tổn hao sắt trong lõi sắt Stato:
=1,8.2,5.1,65 2 1,239.10 -3 = 0,0115 (Kw) Trong đó: + Kgc = 1,8 đối với máy điện không đồng bộ.
+ P1,0/50 = 2,5 Suất tổn hao của thép, tra bảng 6.9-611 TKMĐ: Trong gông:
=1,8.2,5.1,59 2 4,011.10 -3 = 0,0405 (Kw) Trong cả lõi sắt Stato:
82 Tổn hao bề mặt trêng răng Roto:
83 Tổn hao động mạch trên răng Roto.
GZ2 = Fe.Z2.hZ’2.bZ2’.l2.Kc.10 -3
PFe = P’Fe + Pbm + Pdm = 0,052 + 0,00422 + 0,00484 = 0,0609 (Kw)
ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC
87 Các thông số đã tính. r1 = 4,146 (); X1 = 4,743
Hệ số trượt định mức:
Hệ số trượt cực đại:
T hi ết kế độ ng cơ kh ôn g đồ ng bộ ba ph a ro to lồ ng Đ Ồ Á
Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc ĐỒ ÁN TỐT
87 Bội số mômen cực đại:
TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG
88 Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng bề mặt ngoài với = 1
Trong đó: a = hr2 – hr42 = 20 - 0,5 = 19,5 (mm)
Theo bảng 10.13 – 256-TKMDD ta cos = 0,3065, = 0,2881
Kr = 1 + = 1 + 0,3065 = 1,3065 rtd =Kr rtd = 1,3065 2,223 10 -5 = 2,90411 10 -5 Điện trở của Roto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với = 1 r2 = rtd + 2rr / = 2,90411 10 -5 + 2 1,563 10 -6 = 4,49 10 5 ()
Hệ số từ dẫn rảnh Roto khi = 1
Tổng hệ số từ dẫn của Roto khi = 1
* Tổng trở ngắn mạch khi = 1 rn = r1 + r2’ = 4,1469 + 1,8025 = 5,94949 ()
Dòng điện ngắn mạch khi = 1
Tham số của động cơ điện khi xét đến cơ hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản khi = 1
Inbh = 1,35 In = 1,35 20,829 = 28,119 (A) Sức từ động trung bình của một rãnh Stato:
Hệ số từ dẫn tản rãnh Stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản
Hệ số từ dẫn tản tạp Stato xét đến bão hoà mạch tưd tản:
t1bh = t1.X = 2,21.0,42 = 0,928 Tổng hệ số từ tản Stato khi xét đến bão hoà từ tản 1bh = 3,88 Điện kháng Stato khi xét đến bão hoà từ tản :
Hệ số từ tản rãnh Roto khi xét đến bão hoà mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài:
Hệ số từ tản tạp Roto khi xét đến bão hoà mạch từ tản:
Hệ số từ tản do rãnh nghiêng Roto khi xét đến bão hoà mạch từ tản:
Tổng hệ số từ tản Roto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản:
bh = r 2 bh + t 2 bh + d 2 + r n bb = 2,368 Điện kháng Roto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản:
89 Các tham số ngắn mạch của động cơ khi xét đến bão hoà mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài là: r 2 nbh X 2 nbh 5,9482 5,216 2 rnbh= r1 + r’2 = 4,146 + 1,802 = 5,948 ()
90 Dòng điện khởi động của động cơ:
Trị số này so với giá trị ban đầu là Inbh = 28,119 (A) Không sai số lệch nhiều nên ta không cần tính lại.
91 Bội số dòng điện khởi động
Thoả mãn điều kiện của bài toán thiết kế lkd 7,6.
92 Điện kháng hỗ cảm khi xét đến bão hoà;
93 Bội số momen khởi động
So với đề ra mK 2,1 là không sai lệch kháng kể vậy m K = 2,099 là thoả mãn điều kiện.
TÍNH TOÁN NHIỆT
Trong quá trình hoạt động, máy điện không thể tránh khỏi tổn hao năng lượng, dẫn đến việc các bộ phận của máy bị nóng lên Khi nhiệt độ trong máy ổn định, nhiệt năng phát ra từ máy sẽ tỏa ra môi trường xung quanh nhờ sự chênh lệch nhiệt độ giữa các bộ phận nóng và môi trường.
Phát nóng trong máy điện chủ yếu do tổn hao năng lượng trong các dây quấn và lõi sắt Bên cạnh đó, một số bộ phận khác cũng góp phần vào hiện tượng này, gây ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của máy.
Tính toán nhiệt là cần thiết để giải quyết các vấn đề liên quan đến nhiệt, giúp máy điện hoạt động ổn định trong nhiều chế độ khác nhau và ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt vượt quá giới hạn cho phép.
94 Các nguồn nhiệt trong máy điện.
+ Tổn hao đồng trên Stato.
QCU1 = PCU1 + 0,5Pt = 180,3 + 0,5 11 = 185,5 (W) + Tổn hao sắt trên Stato:
QFe = PFe = 61 (W) + Tổn hao trên Roto.
QR = Pa12 = 0,5Pt = Pcơ + Pbm
95 Nhiệt trở trên mặt lõi sắt Stato.
0,168(W / cm 2 0 C) hg 1 1,783 + g = (0,08 0,1) W/cm 2 Chọn g = 0,09 W/cm 2
Với RFeg : là nhiệt trở trên gông lõi sắt Stato
R g là nhiệt trở được tạo ra bởi khe hở công nghệ giữa lõi sắt Stato và vỏ
96 Nhiệt trở phần đầu nối tiếp dây quấn Stato:
+ c = 0,02 cm là cách điện dầu nối bằng vải
+ c = 0,16 10 -2 (W/ 0 C.cm) là hệ số dẫn nhiệt ứng với cấp cách điện
Với V là tốc độ gió thổi ở đầu dây quấn lấy bằng tốc độ bề mặt Roto
+ Sd: diện tích toả nhiệt dây quấn, đối với dây quấn 1 lớp ta có:
Trong đó Cb là chu vi bối dây:
97 Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh nhiệt giữa không khí bên trong máy và vỡ máy.
2,765.10 3 2500 0,145(W / 0 C.cm) Trong đó: được xác định qua thông số
K 0= 0,05 0,07, chọn K0 = 0,06 Tra bảng 8,3-170 TKMĐ ta có
S’ là bề mặt bên trong của vỏ máy, bao gồm các phần không tiếp xúc với bề mặt ngoài của lõi sắt Stato và bề mặt trong của hai nắp máy.
= 1190 (cm 2 )Tra bảng I1 – phụ lục I (TKMĐ) ta có l10 = 114 (mm)
98 Nhiệt trở bề mặt nôài vỏ máy
2,537.10 2 ( o C / W) Trong đó: v: hệ số tản nhiệt của cách tán nhiệt.
(W 0 C.cm 2 ) d: đường kính rãnh thông gió: d = 20 (mm) = 0,02 (m)
V: Tốc độ gió thổi trên bề mặt vỏ máy đã được điều chỉnh để tính đến sự suy giảm 50% theo chiều dài gân tản nhiệt Đường kính ngoài của quạt được xác định là Dn = 19,1 cm.
Kg là hệ số được tính theo công thức:
+ ’n: hệ số tản nhiệt ở trên nắp có gió thổi (ở nắp sau)
3(W/ 0 C cm 2 ) do ở nắp sau tốc độ gió của cánh quạt không bị suy giảm V 18,94 (m/s)
+ ” n : hệ số tản nhiệt trên nắp không có gió ” n = 1,42 10 -3 (W/ 0 C cm 2 )
+ Các diện tích tả nhiệt của vỏ máy (kể cả gân) Sv = 2280 (cm 2 ) của nắp
Sn=S’n = 420 (cm 2 ), chiều cao cánh quạt h = 2,5 (cm) khoảng cách trung bình giữa các gân C = 1,5 (cm), chiều dày gân b = 0,5 (cm) được xác định khi thiết kế động cơ.
99 Độ chênh nhiệt của vỏ máy với môi trường:
100 Nhiệt trở trên lớp cách điện rãnh:
Với Sc = Z 1.Cb.l1 = 36 3,725 5,61 = 748 (cm 2 ) là tiết diện truyền nhiệt của cách điện.
TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG
101: Trọng lượng thép Silic cần chuẩn bị:
102: Trọng lượng đồng của dây quấn Stato:
Khi không tính cách điện:
G’Cu = Z1.Ur1.n1.S1.ltb.Cu.10 -5 = 36.55.1.0,724.8,9.10 -5 = 2,67 (Kg)
Khi kể cả cách điện:
103 Trọng lượng nhôm Roto (không kể cánh quạt và vành ngắn ngắn mạch).
- Trọng lượng nhôm ở thanh dẫn:
- Trọng lượng nhôm ở vành ngắn mạch:
GV = 2 .DV.SV.Al.10 -5 = 2 10,3.300.2,6.10 5 = 0,51 (Kg)
104 Chỉ tiêu kinh tế về vật liệu tác dụng.
Thép kỹ thuật điện: g Fe
Sơ đồ dây quấn của stato
T hi ết kế độ ng cơ kh ôn g đồ ng bộ ba ph a ro to lồ ng Đ Ồ Á
Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc ĐỒ ÁN TỐT
KẾT CẤU ĐỘNG CƠ
Kết cấu động cơ bao gồm:
