Đang tải... (xem toàn văn)
giáo trình thiết kế máy điện
CHƯƠNG I: đại cơng về thiết kế máy điện 1.1. Vị trí của ngành chế tạo máy điện và môn học: 1.2. Tình hình phát triển của ngành: 1.3. Nhiệm vụ của ngành thiết kế máy điện: Xác định kiểm tra máy điện sao cho đảm bảo đợc yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật đã đề ra và trong những điều kiện làm việc khác nhau Yêu cầu về kỹ thuật :P,U n ,k mm ,k max Yêu cầu về kinh tế : ,cos ,giá Điều kiện khác: tiêu chuẩn nhà nớc .Điều kiện khí hậu , áp suất độ ẩm ,trong nhà, ngoài trời. Chiến lợc phát triển kinh tế .Nhịp điệu phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung. 1.4. Phơng pháp thiết kế: P đt =m*E*I*10^-3[kvA] m là số pha E=4.44*m*f* *k dq * = B * * * l = l p Dpi * *2 * B :mật độ từ thông trong khe hở không khí A= Dpi i * Hệ số máy điện : dt P nlD ** 2 = 7^10*1.6 : h số mặt cực (hệ số cung cựctừ) k s :hệ số sóng (độ sin của sóng phát ra hay đI vào) k dq :hệ số dây quấn=k n *k r ý nghĩa: dt P lD 2 :thể tích trên một đơn vị công suất 1/n nP lD dt / 2 :thểtích trên một đơn vị mômen AB const, B A biến đổi m kđ biến đổi mômen khởi động cũng biến đổi 1.5. Công cụ thiết kế: 1.6. Thiết kế dây: -thiết kế đơn chiếc :có thể thả nổi một số điều kiện không cần thiết mômen mở máy -thiết kế dây: Dây công suất:kW 1.1 1.7 2.8 4.5 1 1.5 3 4 5.5 kvA 20 ,50,110,180,320, 20,30,50,100,160,250,400 Hai máy đồng dạng :D A /D B =l SA /l SB =h rA /h rB P đt =mEI= * *J*s *B *s Fe *J*s s Fe *s Cu l 4 = 3 lp S làm mát /p l 2 1.7. Các kiểu kết cấu: IM xxxx X1 kiểu lắp đặt gồm 9 kiểu X2 phơng pháp lắp đặt X4 kết cấu đồng trục ,ngõng trục 8 kiểu X9 hớng trục IM1001 IM1011 IM2001 1.8. Môi trờng làm việc: -khí hậu ôn đới:Y Khí hậu ôn đới ẩm/nhiệtđới ẩm:T 1.9. Cấp bảo vệ: IPxx + X 1 :bảo vệ vật rắn 7 cấp :(0 ,1,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ) Cấp 0 : không bảo vệ Cấp 1;bảo vệ đợc những vật lớn có kích thớc 50 mm tránh không cho đa tay ngời vào Cấp 2: không đợc cho ngón tay vào không có vật dài quá 80 mm các cạnh khác nhau không quá 12 mm Cấp3: bảo vệ không cho dụng cụ sợi vào đợc độ dày 2.5 mm các cạnh khác nhau không quá 1 mm Cấp 4 : bảo vệ tránh vật thể bán kính 1 mm Cấp 5 : không cho bụi vào Cấp 6 :kín hoàn toàn + X 2 :bảo vệ nớc 9 cấp (0.8) Cấp 0 : không bảo vệgì cả Cấp 1 :bảo vệ những giọt ma Cấp 2 :bảo vệ đợc nớc rơI chếch rơI chếch 15 0 so với phơng thẳng đứng Cấp 3 :bảo vệ ma rơI ở góc 60 0 Cấp 4 :bảo vệ theo mọi hớng Cấp 5 :bảo vệ nớc dới dạng tia ( nớc bắn có áp lực ) Cấp 6:bảo vệ sóng Cấp 7 : bảo vệ khi nhúng vào trong nớc Cấp 8 : bảo vệ khi ngập trong nớc có áp suất 1.10. Nhiệm vụ thiết kế: Cho công suất , điện áp , tốc độ ,số cực ,cos , , m min , m max cấp bảo vệ nơI làm việc cấp cách điện tính :xác định kt chủ yếu ( chọn phơng án ) tính toán điện, từ tính nhiệt ( xác định nhiệt độ các phần của máy) tính làm mát tính kết cấu tính kinh tế 1.11. Trình tự thiêt kế: 1.12. Thu thập thông tin: vở ghi giáo trình : thiết kế máy điện - cô thanh và thầy hà thiết kế máy biến áp thầy phan tử thụ thiết kế máy biến áp và cuộn kháng thầy phạm văn bình và lê văn doanh 1.13. Phơng pháp nghiên cứu và thi: CHƯƠNG II: Vật liệu dùng trong máy điện Phân loại :theo vật liệu tác dụng :theo cách điện :theo kết cấu Vật liệu tác dụng là vật liệu trong đó thực hiện quá trình biến đổi năng l- ợng Kết cấu: là vật liệu mà trong đó không thực hiện quá trình trao đổi năng l- ợng(vỏ máy nắp máy trục máy)để giữ cố định các vật liệu Theo cách điện :cách ly phần mang điện khác nhau (ví dụ cách điện giữa các vòng dây)có thể già hoá theo thời gians 2.1. Vật liệu dẫn từ Gồm mạch từ xoay chiều và mạch từ một chiều Mạch từ một chiều dẫn từ thông không đổi Mạch từ xoay chiều dẫn từ thông thay đổi biến thiên với tần số f cảm ứng trong mạch từ các dòng phucô sinh ra tổn hao .Để hạn chế tăng điện trở suất bằng tăng lợng silic hoặc trên đờng đI đặt các điện trở bằng cách đa các tấm mỏng phủ sơn cách điện Hai loại tôn :tôn cán nóng dẫn từ đẳng hớng Tôn cán nguội dẫn từ đẳng hớng hoặc một hớng Đặc điểm: giòn Khi bẻ gãy theo hình răng ca ít ảnh hởng bởi tác động cơ khí Phạm vi sử dụng :chế tạo máy quay Khả năng dẫn từ kém hơn so với tôn chỉ làm tôn tấm dẫn đến ít dùng đặc điểm :gồm hai loại +đẳng hớng dùng cho máy điệnquay mật độtừ trờng tốt hơn loại (3) +không đẳng hớng chỉ dẫn từ tốt theo chiều cán dùng chế tạo máy biến áp chịu ảnh hởng của các lực cơ khí thép đúc cán rèn không chịu nhiệt của dòng phucô các thông số kỹ thuật đặc tính B(H) B H B= S E=4.44*f* dq k** Suất tổn hao :w/kg 2.2. Vật liệu dẫn điện p Fe B 2 ton ( min =0.77 ) f đồng (M 0 ữ M 9 ) (0 ữ 9 thể hiện lợngtạp chất dùng phổ biến làM 1 ,dẫn đến tổn hao tăng p Cu =R*I 2 điện trở suất của đồng là 0.0178 ( mm 2 /m) Bền dẻo ( phụ thuộc công nghệ ) dễ hàn Cu =8.9 (Kg/dm 3 ) Nhôm : A 0 Al =2.7 (Kg/dm 3 ) rẻ cơ tính kém đồng , khó hàn 2.3. Vật liệu cách điện Cấp :Y A E B F H C 90 105 120 135 155 180 Y:vảI giấy cách điện không tấm sơn cách điện A:vảI giấy cách điện có tấm sơn cách điện E:sợi gốc xenlulô tơ tằm sợi vô cơ tổng hợp B:amiăng ,sợi thuỷ tinh , mica F: amiăng ,sợi thuỷ tinh , mica tẩm sơn gôcsilic H: amiăng ,sợi thuỷ tinh , mica sứ sợi tổng hợp C:vật liệu đặc biệt Tính chất : + độ bền cơ cao + ít hút ẩm + chịu hoá chất côn trùng vi khuẩn + chịu nhiệt + cờng độ cách điện cao + chịu độ bền cách điện cao 2.4. Vật liệu kết cấu - Gang:dẫn từ kém,độ cứng cao ,giòn dễ vỡ tính đúc cao rẻ dễ kiếm +cơ tính không ổn định +dùng làm vỏ máy nắp máy bệ máy - Nhôm :cơ tính kém đắt hơn nhẹ +dùng làm vỏ lắp cho máy điện nhỏ công suất nhỏ hơn 70(kW ) - Thép (CT 3 ữ CT 47 );dùng làm trục FeCrNi dùng làm rôt or củatuốc bin hơI - Nhựa :làm cánh quạt gió Dây quấn xoay chiều Dây quấn một pha động cơ một pha có một pha dây quấn :từ trờng của nó là từ trờng đập mạch Dây quấn 2 pha hay 1 pha lới Dây quấn 3 pha 1lớp :đồng tâm phân tán ,đồng khuôn phân tán 2 lớp :sóng và xếp Sự phân bố các rãnh trong các pha 2 cực 6 rãnh 3 pha quấn tập trung kích thớc bối dây theo công thức trong tài liệu trên thực tế ta có thể tính nh sau l làchiều dài lõi thép c nhô ra ngoài c lớn thì dễ lồng dây an toàn tốn dây có thể dây quấn chạm nắp d tăng tốn dây dễ chạm nắp dễ lồng dây a:cung nối giữa 2 tâm rãnh ảnh hởng đến giá thành ảnh hởng đến năng suất lồng dây ảnh hởng đến độ tin cậy Các thông số dây quấn máy điện xoay chiều y2 y1 1 2 3 4 5 6 CHƯƠNG III: Dây quấn máy điện 3.1.Với máy điện một chiều Y 1 :khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của 1 phần tử Y 2 :khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng thứ nhất của phần tử này và thứ 2 của phần tử kia Ylà khoảng cách giữa 2 cạnh tơng ứng của 2 phần tử kề nhau Y G khoảng cách trên vành góp tính bằng số phiến góp giữa 2 đầu của 1 phần tử Phần tử bao gồm :2 cạnh tác dụng trong đó chứa một số vòng dây 1 vòng dây chứa 2 cạnh tác dụng 1 bối dây có thể chứa à phần tử 3.1.1. Xếp đơn 2phần tử kề nhau đợc nối nối tiếp y g =y=1 3.1.2. Xếp phức Hai đầu của một phần tử nối 2 phiến cách nhau 1 phiến Y g =y=m Trong một bối dây có nhiều phần tử ta đếm số phiến góp và số rãnh thực:Z nt =S=G 3.1.3. Dây quấn sóng Hai đầu của một phần tử đợc nối với 2 phiến góp rất xa bằng 1/2 chu vi phần ứng Sau khi đi hết 1 vòng phần ứng trở về phiến ngay trớc phiến xuất phát sóng đơn Còn trớc m phiến sóng phức(m=2+4) điều kiện đối xứng S/2*a nguyên điều kiện không có dòng cân bằng Số phần tử hay số thanh dẫn trong mỗi rãnhđều nh nhau Z Z Z S nt nt = nguyên (đối xứng về cơ ) vị trí chổi than :chổi than đợc đặt trên đờng trung tính hình học có nghĩalà phảI đặt ở chỗ mà khi nối ngắn mạch1 phần tử thì phần tử đó có 2 cạnh tác dụng đang nằm trên đờng trung tính hình học quan hệ giữa số đôI cực và số đôI mạch nhánh Xếp đơn a=p Xếp phức a=m Sóng đơn a=1 Sóng phức a=m 3.2. Dây quấn xoay chiều 3.2.1. Dây quấn một pha Động cơ một pha có một pha dây quấn :từ trờng của nó là từ trờng đập mạch Dây quấn 2 pha hay 1 pha lới F q =F m *sin( ) t = sin*cos*cos*sin* tFtF mm F q = ( ) ( ) 2/cos*2/sin*cos*sin* tFtF mm Dây quấn 3 pha 1lớp :đồng tâm phân tán ,đồng khuôn phân tán 2 lớp :sóng và xếp 3.2.2. Sự phân bố các rãnh trong các pha Y A z b X c 2 cực 6 rãnh 3 pha quấn tập trung pm Z q **2 = Dây quấn 1 lớp a z b x c y Dây quấn 2 lớp a x b z c y Lớp dới theo bớc dây y hoặc trợt A-Z đI n rãnh về phía trớc Aazzbbxxccyy azzbbxxccyya 3.2.3. Kích thớc bối dây theo công thức trong tài liệu trên thực tế ta có thể tính nh sau a d l l làchiều dài lõi thép c nhô ra ngoài c lớn thì dễ lồng dây an toàn tốn dây có thể dây quấn chạm nắp d tăng tốn dây dễ chạm nắp dễ lồng dây a:cung nối giữa 2 tâm rãnh ảnh hởng đến giá thành ảnh hởng đến năng suất lồng dây ảnh hởng đến độ tin cậy 3.2.4. Các thông số dây quấn máy điện xoay chiều Số pha biết trớc Số cực cho 2p , n 1 =60*f/p Bớc dây y 1 =Z/2*p= (dây quấn 1 lớp) y 1 = * = p Z *2 * (dây quấn 2 lớp ) Cách chọn dây quấn một lớp(2 lớp) Dây quấn một lớp dùng chomáy điện nhỏ p=0.50 15 ữ kW vì yêu cầu sóng điều hoà hình sin không quan trọng nh dây quấn 2 lớp.Ưu điểm đơn giản dễ lồng dây Nhợc điểm :k n =1 không cảI thiện sóng bằngbớc ngắn đợc +dây quấn 2 lớp:dùng cho máy điện lớn tốc độ lớn(ví dụ 2p=2 , n=1500(vòng/phút) Số mạch nhánh song song (a) Số mạch chập song song (n) Chọn a,n /đờng kính dây 2.1(mm) 1 3 ữ kW d 1.1 1 ữ 10 kW d 1.3 11 ữ 30 kW d 1.55 Kiểu dây quấn +đồng khuôn :kết cấu chắc chắn bối trớc đè lên bối sau ,sau khi bị cháy thì phảI tháo hết không sửa cục bộ .Lồng dây khó giảm năng suất +Đồng tâm (hoa sen):gồm 2 mặt khi cháymột nhóm có thể sửa cục bộ đợc không phảI chờ dễ lồng kém chắc chắn tốn dây +kiểu phân tán:1 nhóm bối dây đầu chia làm 2 nửa đổ về 2 phía ít tốn dây bối dây ngắn hơn khó lồng dây u điểm khi q lớn Dạng rãnh chia làm 3 loạidây quấn +rãnh kin:dây quấn không đa từ miệng rãnh mà đa từ 2 đầu rãnh có khe hở để giảm từ thông tản [...]... nhiệt tốt +mỗi cuộn là dây quấn nhiều lớp ứng dụng: +dây tròn:cao áp máy nhỏ +dây dẹt :hạ áp máy lớn Hai đầu A ,X ở trên và ở dớicuộn dây Thay dây quấn vòng chập từ12 sợi 50mm2 quấn 12 sợi quấn 9 vòng 50 mm2 Nếu lới U 35kV không đợc chia đều số vòng dây phân đoạn Thiết kế vòng điện dung vòng điện dung vành chắn dẫn điện tránh phóng điện giữa đầu dây và gông từ cuộn dây Dây quấn xoắn ốc Quấn từ dây... cho hạ áp máy lớn Tản nhiệt tốt Dùng cho máy lớn điện năng thấp dòng điện lớn CHƯƠNG IV: tính toán mạch từ cực từ gông từ phần ứng máy một chiều stator rotor không đồng bộ Mục đích Xác định sức từ động cần thiết để đa lợng từ thông cần thiết sinh ra sức từ động cho trứơc Một chiều E= p* N *n* = Ce * * n 60 * a Xoay chiều E=4.44* k dq * * f * w Mà F=I*W=H*l Phơng pháp định luật toàn dòng điện H *... nối ngắn mạch của dòng điện sinh ra mômen tạo khả năng đồng bộ ổn định chọn cách điện : +theo cấp chịu nhiệt +theo chiều dày số lớp cách điện cấp E bìa cách điện mặt bóng :bền về cơ đàn hồi lụa mềm kém ,cơ tính +thuỷ tinh hoặc mica giòn, amiăng độc không dẫn nhiệt bìa cách điện Số pha cho biết trớc Số cực cho 2*p Cách chọn dây quấn một lớp(2 lớp) Dây quấn một lớp dùng chomáy điện nhỏ p=0.50 ữ 15 kW... cho động cơ có điện áp thấp +rãnh nửa kín: Kt đb ít nhất một sợi dây lọt khi miệng càng lớn thì tổn hao phụ lớn Dây quấn mềm +rãnh hở: 3.4 Dây quấn máy biến áp 3.4.1 Dây quấn hình trụ hay dây dẫn tròn đặc điểm: +dây dẫn tròn +quấn theo hớng trục vòng sau nằm cạnh vòng trớc +nhiều lớp nhiều vòng trong 1 lớp dùng cho dây quấn cao áp của máy nhỏ +tản nhiệt kém +điện áp giữa 2 lớp cao cách điện lớp dầy thế... 1 cuốn đợc nhiều vòng tiết diện lớn ứng dụng cho cao áp máy lớn +2 đầu A,X ở trên và ở dới tăng cờng cách điện những cuộn đầu đặt vòng điện dung hoặcvành tĩnh điện để chống sét dẫn đến 82 vòng chia làm 20 galet mỗi galét có 4 nh sau 19 20 1 2 3 18 4 17 5 1 2 3 16 6 15 7 14 8 9 10 11 12 13 +quấn đợc số vòng phân bố trên galét +tản nhiệt tốt +kết cấu chắc chắn chịu lực ngắn mạch tốt Dây quấn hình xoắn... giữa 2 lớp cao cách điện lớp dầy thế 2 đầu cuộn dây với lõi xấp xỉ nhau rãnh thông dầu giấy bìa chiều cao cửa sổ mạch từ Khi có quá điện áp thì điện áp tập trung ở đầu cuộn dây A X ở đây Uđầu=Ucuối dẫn đến điện áp phân bố đều tránh đợc quá điện áp các vòng dây điều chỉnh điện áp lấy ở lớp ngoài A A X X dùng mạch kiểu hình tròn dùng chuyển mạch theo kiểu thanh răng bánh răng X1 Z3 X2 Z2 rãnh dầu ngang... có cách điện giữa2 lớp hoặc rãnh dầu dọc quấn đợc ít vòng chập đợc ít sợi vì vậy chỉ dùng cho máy nhỏ dây quấn hạ áp tản nhiệt tốt kết cấu kém chắc chắn b(mm)=7 từ tr ờng tản không phân bố đều dẫn đến tổn hao phụ tăng h ớng trục h ớng kính Có thể cho phép b b 7 mm dây quấn từ băng đồng đồng tấm cuộn nếu số vòng ít quấn hớng kính :vòng sau đè lên vòng trớc quấn song hành 2 băng đồng và cách điện chiều... Chọn chiều dày dây (dày cách điện) Chọn chất lợng Dây vô cơ có cờng độ chịu nhiệt hữu cơ độ bám men (khi bẻ dây đứt thì men mới đứt theo tốt) 3.3 Dây quấn kích thích, bù, cản 3.3.1 Dây quấn kích thích máy một chiều kích thích song song hay nối tiếp kích thích song song thìUt =Uu kích thích nối tiếp thì It=Iu chọn chiều quấn sợi dây 3.3.2 Dây quấn kích thích máy đồng bộ chọn điện áp :dây tròn ,dây dẹt... đổi ít hơn F F + F fe kbh= = F F kbh=(1.3 ữ 1.6 ) kbh hệ số bão hoà toàn mạch kbhz hệ số bão hoà răng toàn mạch F + Fz kbhz= FZ F = 1.2 ữ 1.4 thờng lấy 1.35 =FZ1+FZ2 tínhtoán điện trở và điện kháng của dây quấn (tham số máy điện ) CHƯƠNG V: Đ5.1 r_ in tr thun rtd_ in tr tỏc dng rtd = krr Tớnh in tr dõy qun kr: hng s tng in tr do dũng xoay chiu kr = 1,03 vi f = 50Hz = 1,15 vi f = 1 kHz rdõy dn ph thuc... toán của cực Fc =2.hc.Hc Hc theo Bc= Sc ( tra bảng B(H) ứng với thép làm cực) Sức từ động rơI trên gông từ FG=LG.HG BG= G SG , SG=lG.bG lG theo công thức trong tài liệu LG tuỳ theo máy có cực từ quay hay đứng yên Trong máy điện một chiều LG= .( Dn b g ) 2 p + bg Cho các khác nhau B( B z ) H ( H z , H c ) F F , Fc , Fz , FG , Fu Sức từ động rơI trên lng phần ứng F=L.H H tra từ B= 0 Su S=h . các phần của máy) tính làm mát tính kết cấu tính kinh tế 1.11. Trình tự thiêt kế: 1.12. Thu thập thông tin: vở ghi giáo trình : thiết kế máy điện - cô thanh và thầy hà thiết kế máy biến áp. cơng về thiết kế máy điện 1.1. Vị trí của ngành chế tạo máy điện và môn học: 1.2. Tình hình phát triển của ngành: 1.3. Nhiệm vụ của ngành thiết kế máy điện: Xác định kiểm tra máy điện sao. khởi động cũng biến đổi 1.5. Công cụ thiết kế: 1.6. Thiết kế dây: -thiết kế đơn chiếc :có thể thả nổi một số điều kiện không cần thiết mômen mở máy -thiết kế dây: Dây công suất:kW 1.1 1.7 2.8