Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế động cơ không đồng bộ điện dung có tụ mở máy và tụ làm việc ……… , tháng … năm ……. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế động cơ không đồng bộ điện dung có tụ mở máy và tụ làm việc Mở đầu Hiện nay động cơ điện được sử dụng ngày càng nhiều trong các ngành công nghiệp, giao thông vận tải trong các thiết bị tự động có các loại truyền động và trong các thiết bị gia dụng sinh hoạt hàng ngày. Trong tất cả các loại động cơ hiện nay thì động cơ không đồng bộ công suất nhỏ là một sản phẩm công nghiệp được sử dụng mạnh mẽ trong gần nửa thế kỷ nay. Người ta giới hạn động cơ công suất nhỏ trong khoảng vài phần oát đến 750W. Nhưng cũng có khi chế tạo đến 1,5 kW. Căn cứ vào cách sử dụng và làm việc hoặc khởi động có thể chia động cơ này thành nhiều loại. Động cơ công suất nhỏ loại thông dụng chủ yếu được dùng trong công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, xí nghiệp y tế, nông nghiệp các ngành tiểu thủ công nghiệ p và đặc biệt là sử dụng rộng rãi trong sinh hoạt hằng ngày của người dân. Loại sau dùng trang bị tự động, hàng không tàu thuỷ và các cơ cấu khống chế khác. Động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc ba pha và một pha là loại phổ biến nhất trong các động cơ xoay chiều công suất nhỏ. Có thể dùng động cơ này để truyền động các máy công cụ dân dụng như: máy tiện nhỏ, máy ly tâm, máy nén, bơm nước, máy giặt. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Nguyễn Văn Thành 1 Động cơ không đồng bộ một pha dùng nguồn điện một pha của lưới điện sinh hoạt nên được sử dụng ngày càng rộng rãi vì có những ưu điểm sau: - Kết cấu đơn giản giá thành hạ - Không sinh can nhiễu vô tuyến - Ít tiếng ồn - Sử dụng đơn giản chắc chắn Hiện nay phương pháp tính toán thiết kế tối ưu cho các lo ại động cơ không đồng bộ ro to lồng sóc đều thực hiện bằng máy tính. Nhưng để thực hiện được việc thiết kế tự động cũng cần phải nắm vững cách thiết kế bằng phương pháp thông thường. Trong đồ án thiết kế này tính toán động cơ một pha điện dung làm việc được thiết kế các bước sau: 1. Tìm hiểu các loại động cơ m ột pha 2. Tính toán mạch từ 3. Tính toán dây quấn 4. Tính và vẽ các đặc tính làm việc và đặc tính cơ Trong thời gian làm đồ án thiết kế này tôi được sự chỉ bảo tận tình của cô giáo Phan Thị Huệ nên tôi đã hoàn thành được nội dung các phần tính toán thiết kế. Nhưng do thời gian và trình độ có hạn nên trong quá trình tính toán thiết kế không tránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến để tập đồ án thiết kế này được hoàn thiện hơn. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn Thiết bị điện và khoa Điện đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình học tập. Đặc biệt là cô giáo Phan Thị Huệ Sinh viên Nguyễn Văn Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Nguyễn Văn Thành 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Nguyễn Văn Thành 3 Phần một CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA ***** Phần lớn các máy điện một pha được bố trí trên stato , hai cuộn dây A vàB tương ứng vuông góc với nhau . Sự không đối xứng của máy thường gây ra bỡi số vòng dây của hai cuộn dây khác nhau hoặc do hai cuộn dây chiếm số rãnh không bằng nhau . Tuy nhiên cả máy đối xứng và không đối xứng đều có thể làm việc trong trạng thái đối xứng .nghiã là trong máy có từ trường quay tròn . Động cơ không đồng bộ một pha gọi là một pha vì được nuôi bằng nguồ n điện một pha nhưng về cấu tạo trong phần lớn các trường hợp là động cơ hai pha . Một cuộn được nối trực tiếp với nguồn điện một pha gọi là cuộn làm việc hay cuộn chính cuộn còn lại nối với ngiồn một pha qua phần tử lệch pha trong toàn bộ thời gian làm việc hoặc chỉ trong thời gian mở máy .gọi là cuộn phụ hay cuộn khở i động , ở một số động cơ cuộn phụ hoàn toàn không nối với nguồn, sức điện động trong cuộn dây sinh ra bỡi luồng từ thông của cuộn chính . B A Phu ïthuộc vào chủng loại phần tử lệch pha hoặc cuộn khởi động và phương pháp sử dụng cuộn phụ (cuộn khởi động ) mà động cơ không đồng bộ có thể phân chia thành 5 nhóm: a. Với tụ khởi động b. Với điện trở khởi động c. Với tụ khởi động và làm việc d. Với tụ làm việc -Với vòng ngắn mạch. B A Mô hình máy điện một pha ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Nguyễn Văn Thành 4 -Động cơ không đồng bộ vạn năng Căn cư ùvào yêu cầu kỷ thuật , động cơ không đồng bộ có thể thiết kế thành những kết cấu sau .Kiểu kín ,kiểu bảo vệ ,kiểu hở , trong đó kiểu hở ít được sử dụng nhất . Trong kết cấu động cơ cần tính đến hệ thống thông gió của máy . Với động cơ nhỏ thường dùng các ki ểu thông gió sau . -Làm mát tự nhiên . -Trong máy động cơ cánh quạt để tự thông gió -Thông gió nhờ quạt đặt ngoài máy a, b, c, Hình 2 thông gió tự làm mát bằng quạt a,hướng trục , b,hướng kính , … c,thổi ngòi vỏ máy Căn cứ vào chiều luồng gió do kết cấu máy quyết định ,hệ thống thông gió được phân ra làm hai loại hướng kính và hướng trục ,ngoài ra dựa vào đặc điểm của làm việc của quạt gió có thể phân hệ thố ng thông gió thành hai loại quạt hút và loại quạt đẩy khi dùng thông gió kiểu đẩy không khí nguội tiếp xúc với cánh quạt trước , do tổn hao của quạt mà không khí nóng lên trước khi qua máy . Khi dùng kiểu hút thì không khí lạnh trực tiếp qua máy trước khi đến quạt, động cơ kiểu kín dùng phương pháp làm mát tự nhiên và thông gió nhờ quạt ngoài . Trong kiểu bảo vệ và kiểu hở thì dùng kiểu thông gió tự nhiên hay thông gió tự làm mát . 1. Từ trường động cơ điện một pha Động cơ không đồng bộ một pha về cấu tạo, stato chỉ có dây quấn một pha, rôto thường là lồng sóc trên hình vẽ (1-A), dây quấn stato được nối với lưới điện xoay chiều một pha, dòng điện chạy vào dây quấn stato không tạo được từ trường quay, do sự biến thiên của dòng điện, chiều và trị số dòng điện thay đổi nhưng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Nguyễn Văn Thành 5 phương của từ trường cố định trong không gian từ trường này gọi là từ trường đập mạch. B B 1 B11 n1 n1 Hình 1A Hình 1B Vì không phải là từ trường quay nên khi có điện trong dây quấn stato mà động cơ không quay được và cần phải có ngoại lực tác dụng lên rôto k hi đó động cơ sẽ quay với hai từ trường thuận nghịch, ta phân tích từ trường đập mạch thành hai từ quay thuận nghịch có cùng tần số quay n 1 và biên độ bằng một nửa từ trường đập mạch n = 60f/p. Trong đó từ trường quay I B có chiều quay trùng chiều quay với rôto được gọi là từ trường quay thuận và II B có chiều quay ngược chiều quay rôto được gọi là từ trường quay ngược chiều trên hình (1.b). B là từ trường tổng (đập mạch). Trong đó I B và II B quay với tốc độ n 1 , ta có: B = I B + II B Gọi n là tốc độ cao ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Nguyễn Văn Thành 6 Hệ số trượt ứng với từ trường quay thuận sẽ là: S n nn S = − = 1 1 1 Hệ số trượt ứng với từ trường quay ngược sẽ là: 2 1 1 11 1 1 2 = − + = + = n n)S(n n nn S ; S 2 = 2 - S Từ đó ta có bảng hệ số trượt sau: S = S 1 2 1 0 S 2 0 1 2 M N 0 M M 11 M M 11 M11 Hình 2 Trên hình 2, ta vẽ mômen quay I M do từ trường quay thuận sinh ra có trị số dương và II M do từ trường nghịch sinh ra có trị số âm, mômen quay của động cơ một pha là tổng các mômen quay của các thành phần thuận nghịch của từ trường elip. M = I M + II M Quan hệ của các mômen này với hệ số trượt biểu thị trên hình 2. Khi rôto đứng yên là lúc S = S 2 =1, I M = II M ; và mômen mở máy M = 0; nếu tác động một ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Nguyễn Văn Thành 7 ngoại lực theo một chiều nào đó thì từ trường elip được hình thành và mômen quay theo hướng chọn ban đầu I M hoặc II M sẽ trội hơn. Đặc tính M = f(S) được biểu diễn trên hình 2 gồm hai thành phần tương đương nhau ứng với các chiều quay thuận và nghịch khi: S = 1; S = 0; S = 2; → M = 0 S = S 1 ; S = 2 - S 1 ; → M = M max Lúc này nếu có thiết bị mở máy thì rôto sẽ quay, nếu quay cùng chiều từ trường thuận và mômen điện từ, mômen vượt quá mômen ngoài (Mômen ngoài) thì sau một quá trình quá độ chế độ xác lập được hình thành và hệ số trượt S đm ứng với giao điểm của các đường đặc tính M = f(S) và M N = f(S) vì vậy cần thiết phải có biện pháp mở máy động cơ đồng bộ một pha, ở đây ta xét trường hợp mở máy động cơ không đồng bộ một pha làm việc bằng điện dung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Nguyễn Văn Thành 8 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VỚI ĐIỆN TRỞ KHỞI ĐỘNG Thời gian giữa các dòng điện chạy trong dây quấn đạt được nhờ tăng điện trở trong cuộn khởi động B tổng điện trở pha B có thể bằng cách nối tiếp điện trở. Trong thực tế thông thường ở những nơi không có yêu cầu mômen khởi động lớn ,người ta sử dụng động cơ không đồng bộ với điện trở khở i động góc lệch pha theo trở phụ R f với cuộn khởi động hoặc chế tạo cuộn B từ dây dẫn có tiết diện nhỏ . Động cơ khởi động như động cơ hai pha không đối xứng khi rôto đạt đến tần số quay nhất định thì cuộn khởi động B ngắt khỏi nguồn và động cơ chuyển sang chế độ một pha làm việc cuộn A luôn được nối với điện áp nguồn M I A I A R f I B B Bỡi vì ở chế độ làm việc có cuộn A nối với nguồn nên để sử dụng dụng động cơ tốt hơn thường để 2/3 số rãnh cho cuộn chính stato còn cuộn B chiếm 1/3 số rãnh trên stato ,đôi khi để sử dụng lõi thép ít tốt hơn rãnh của cuộn khởi động có tiết diện nhỏ hơn so với cuộn làm việc. Cuộn làm việc có số vòng dây lớn cho nên có điện kháng X SA lớn (X∼ w 2 ) điện trở của cuộn làm việc tương đối nhỏ và ngược lại với cuộn khởi động có số vòng dây nhỏ điện kháng X SB nhỏ , điện trở r SB rất lớn do đó : X SA >X SB r SA <r SB (a) sơ đồ mắt mạch điện K A 0 S K 0,5 1 S (b) đ ặ c t í nh c ơ A M K (A+B) M đm I đm a [...]... Nguyờn lý lm vic v c tớnh ca ng c khụng ng b mt pha in dung lm vic ging nh ng c ba pha, to ra s lch pha v thi gian gia dũng iờn trong hai dõy qun ta mc ni tip mt dõy qun vi mt in dung C, hai dõy qun ni song song vi nhau v mc vo li in mt pha (hỡnh 3) M Mm A C Mmó B 0 Sm Sk S 0.5 1 S mch in a , v t tớnh c b, ng c in dung vi t l vic Vic phi hp cỏc tr s in dung C v s vũng dõy ca cỏc dõy qun phự hp s cú c t... NZA=NZB=NZS/2 vi NZS s rónh stato Nhm mc ớch nhn c ch s nng lng cao cỏc thụng s ca ng c v in dung ca t in lm vic cn tớnh chn sao cho m bo t trng ch nh mc l t trng trũn K=WB/WA = tg Am Xc=XAm+XBm= XAm /cos Am Trong ú : Am , XAm , XBm cỏc thụng s ca ng c tn s quay nh mc in dung ca t khi ng chn sao cho tng in dung (CK+CL) m bo c giỏ tr cn thit ca mụmen khi ng SVTH: Nguyn Vn Thnh 15 N TT NGHIP MK=(2,0... a.k2(kdqA/kdqB)2.xSA + k2xRAK c tớnh lm vic ca ng c vi t khi ng khụng khỏc so vi ca ng c vi in tr khi ng vỡ chỳng u lm vic vi mt pha (pha chớnh) ch nh mc NG C KHễNG NG B MT PHA IN DUNG LM VIC SVTH: Nguyn Vn Thnh 11 N TT NGHIP Thc cht ng c in dung lm vic l ng c hai pha c mc vo li in mt pha vỡ c hai dõy qun u c duy trỡ trong sut quỏ trỡnh lm vic Do vy v cu to rụto lng súc, stato cú dõy qun hai pha lch nhau 900... s ZS/ZR chn c phự hp vi quy nh trong bng 2-1 v phự hp rónh stato, rụto ny c dựng trong bng thng nht T s rónh stato ca dõy qun chớnh v ph trong ng c in dung chn ZA =ZB =12 8.> S rónh dõy qun chớnh v ph di mi cc : q= ZS 24 = =3 2.mp 2.2.2 Trong ng c in dung thng ly s rónh ca 2 pha di mi cc bng nhau, do ú: q=QA =QB =3 (rónh) 9.>Dựng dõy qun ng khuụn phõn tỏn 2 mt phng Nh vy õy l dõy qun bc y== ZS 24 =... mch : M A a I K IA A+B CK IB MK B S mc mch in (a) v c tớnh c 0 A Mm SK 0,5 1 S (b) ca ng c khụng ng b vi t khi ng Cun chớnh chim s rónh NZA = 2/3ZS , cun ph , NZB = 1/3 ZS S vũng dõy ca cun ph v in dung ca t in c chn t giỏ tr mụmen khi ng cn thit phi cú hoc t iu kin nhn t trng trũn khi khi ng (vi n = 0 ) Mụmen khi ng ln t c nh tng ( cng hoỏ ) lung t thụng ca cun khi ng v gúc lch pha theo thi gian... + 180 0 mụmen khi ng Mk =(0,2 0,5) Mm tc quay : n=nb =25 40% cos = o,4 0,6 mụmen cc i : Mmax =( 1,1 1,25)Mm SVTH: Nguyn Vn Thnh 16 N TT NGHIP Phn hai THIT K NG C KHễNG NG B MT PHA CễNG SUT NH IN DUNG LM VIC CHNG I: 1.> XC NH KCH THC CH YU cụng sut nh mc ca ng c khụng ng b pha ng tr : PdmIII = 1.Pm = 1,3 370 = 481 ( W) Trong ú : PdmIII = 1.3 l h s tra t TL-1 trang 19 2.> Cụng sut tớnh toỏn ca ng... khỏng ca pha B khi khi ng cú dng sau : rBK = rSB + rRBK = k.t.a(kdqa/kdqB)2.rSA + k2rRAK (2-1) xBK = xSB + xRBK = ak2(kdqa/kdqB)2.xSA + k2xRAK (2-2) Biu thc xỏc nh cỏc iu kin nhn t trng trũn trong ng c in dung: IBKrBK = j.IAK.xAK ; j.IBKxBK = j.IAK.xC = IAKrAK Thay cỏc giỏ tr IB = j.IAK/k v rBK , xBK theo (2-1),(2-2) vo cỏc biu thc trờn H s bin ỏp k v in khỏng t C khi t trng trũn vi s =1 : K = 1/rRAK {xAK-... hn dng rónh na qu lờ - T ú theo tng din tớch rónh ta tớnh c chn rónh hỡnh na qu lờ 17.> S b nh chiu dy ca rng - Lừi st ng c in ny dựng thộp k thut in cỏn ngui ký hiu 2211 H s ộp cht kC =0,97 B mt lỏ tụn khụng ph sn cỏch in + S b chn chiu rng rng Stato bZS nh sau: b ZS = B t S 0,7.9,8 = = 4,7(mm) BZS K C 1,5.0,97 SVTH: Nguyn Vn Thnh 22 N TT NGHIP Trong ú: - B = 0,7 (T) mt t thụng khe h khụng khớ... thc rónh Stato bZS = 4,74 (mm) h4S = 0,6 (mm) ; hgS = 11,3 (mm) ; b4S = 1,8 (mm) ; hrS = 9,2(mm) ; b2S = 7,(mm); h12S = 5, 6 (mm) rãnh stato kớch thc rónh stato SVTH: Nguyn Vn Thnh 26 N TT NGHIP giản đồ khai triển dây quấn stato Zs =24, Qa=Qb=3, y=6 ,=6 27 SVTH: Nguyn Vn Thnh N TT NGHIP CHNG III: DY QUN - RNH V GễNG Rễ TO - Rónh rụto cú dng hỡnh trũn , qu lờ thng l rónh ming kớn m bo bn ca khuụn... phn khỏng ca dũng in khụng ti v in khỏng tong ng vi khe h khụng khớ lXm SVTH: Nguyn Vn Thnh 31 N TT NGHIP - Lừi st ng c in ny dựng thộp k thut in cỏn ngui ký hiu 2211 H s ộp cht ly KC = 0,97, b mt lỏ tụn khụng ph sn cỏch in 41.> H s khe h khụng khớ: 5 + b 4S / 5 + 1,8 / 0,3 = = 1,11 b 4S t S b 4S 1,8 9,8 1,8 5+ 5+ tS 0,3 9,8 5 + b 4R / 5 + 1,2 / 0,3 = = = 1,04 b 4R t R b 4R 1,2 13,75 1,2 5+ . Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế động cơ không đồng bộ điện dung có tụ mở máy và tụ làm việc ……… , tháng … năm ……. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế động cơ không đồng bộ điện. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Nguyễn Văn Thành 15 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VỚI TỤ KHỞI ĐỘNG VÀ TỤ LÀM VIỆC Nhươc điểm chung của các loại động cơ với điện trở khởi động và tụ khởi động. máy động cơ không đồng bộ một pha làm việc bằng điện dung ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Nguyễn Văn Thành 8 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VỚI ĐIỆN TRỞ KHỞI ĐỘNG Thời gian giữa các dòng điện chạy