Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án tham khảo thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc,Đồ án tham khảo thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc,Đồ án tham khảo thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc,
Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú Lời nói đầu Trong trình khai thác sử dụng tài nguyên thiên nhiên phục vụ cho kinh tế quốc dân, không nói đến biến đổi lợng từ dạng sang dạng khác Các máy thực chức gọi máy điện Các máy biến đổi từ điện thành gọi động điện Động điện đa dạng kích thớc, hình dáng chức hoạt động lợi ích kinh tế Động điện không đồng bộ, kết cấu đơn giản, làm việc chắn, hiệu suất cao, giá thành rẻ, dễ sử dụng bảo dỡng sửa chữa nên loại máy sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân công nghiệp thờng dùng máy làm động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ đời sống hàng ngày Máy điện không đồng đợc ứng dụng rộng rãi chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, máy quay đĩa Tuy nhiên, Máy điện không đồng có cos không cao đặc tính điều chỉnh tốc độ không đợc tốt lấy nhiều loại tốc độ; Máy điện không đồng có đặc tính mở máy xấu, mô men mở máy nhỏ dòng điện khoảng (6 ữ 7) lần dòng định mức nên dòng điện mở máy không lớn việc mở máy gặp nhiều khó khăn Nhng nhợc điểm không quan trọng nữa, ta khắc phục nhợc điểm cách dễ dàng cách tạo roto lồng sóc rãnh sâu, Đối với nớc ta nay, đờng công nghiệp hoá đại hoá đất nớc việc phát triển tất yếu; Máy điện có đóng góp lớn tới phát triển Đặc biệt ngành công nghiệp Máy điện không đồng có vai trò to lớn việc truyền động điện, tự động hoá Do cần phải đẩy mạnh sáng tạo trình thiết kế máy sửa chữa máy cũ nhằm hạn chế đến mức tối đa nhợc điểm Máy điện không đồng để có máy hoàn thiện hơn, hợp với phát triển kinh tế quốc dân, góp phần tích cực vào công xây dựng phát triển đất nớc Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên -1- Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú số liệu: Công suất định mức : Pđm = 13 KW Điện áp định mức : 220/380 Đấu Y/ Tần số : f = 50 Hz Tốc độ đồng : n1 = 750 v/ph Hiệu suất : đm = 89% Hệ số công suất : cos = 0,84 Chế độ làm việc : Liên tục Cấp cách điện : E Kiểu máy : Kín Kích thớc chủ yếu Số đôi cực: p= 60f 60 ì 50 = =1 n1 3000 10 Dòng điện định mức: U1: điện áp pha định mức U1=220(V) Pdm ì 103 100.103 I dm = = = 177,08( ) ì U ì cos ì dm ì 220 ì 0,92 ì 0,93 Pdm 11 Công suất điện từ: Pdt = K E dm ì cos dm Trong KE : hệ số mối quan hệ điện áp đặt vào & sức điện động sinh máy K E = E1/U1 Thờng KE = 0,94 ữ 0,98 Căn vào mối liên hệ kE & số đôi cực p =2 ta có kE = 0,97 (h2.2 trang 16 - TL1) Vậy: P' = K E Pdm 100 = 0,97 = 113,37( kVA ) dm ì cos dm 0,93 ì 0,92 Để Máy điện thiết kế có tính kinh tế & phù hợp với chức nó, ta cần phải xác định đợc kích thớc chủ yếu là: Đờng kính ngoài, đ- Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên -2- Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú ờng kính lõi sắt Stato D & chiều dài lõi sắt l Các kích thớc phụ thuộc vào công suất, tốc độ quay, tải điện & từ máy 12 Đờng kính Stato Để xác định đờng kính lõi sắt D ta vào đặc tuyến D=f(P) theo P (h2.1trang 16 - TL1) Thật vậy: Từ h2.1 ta tìm đợc D = 31 (cm) - Xác định đờng kính lõi sắt Dn Đối với Máy điện không đồng thông dụng công suất từ đến 400kW dùng công thức gần để xác định Dn Với máy ta có: 2p =4 Dn= (1,61 ữ 1,56) D8 Dn= (1,61 ữ 1,56) ì 31= (49,91 ữ 48,36) cm D= Dn = 27,9 29,4 ( cm ) 1,61 ữ 1,56 Quy trị số đờng kính tiêu chuẩn PHụ lục I trang 192 TL1 ta chọn máy cỡ 9, Dn= 45,8 (cm) Chọn : D = 29(cm), Dn = 45,8 (cm) 13 Xác định bớc cực máy = .D ì 15,6 = = 24,492( cm ) 2p ì1 14 Xác định chiều dài tính toán lõi sắt Stato l = 6,1 ì P ' ì 1011 ì k S ì k dq1 ì A ì B ì D ì n1 + A : tải đờng + kS : hệ số sóng đờng cong từ hoá + kdq1: hệ số dây quấn dây quấn stato + : hệ số bớc cực + B : mật độ từ thông khe hở không khí + D : đờng kính lõi sắt stato Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên -3- Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú + P : công suất điện từ Trong Máy điện thờng chọn = 0,715 & kS= 1,09 Trị số & kS phụ thuộc vào độ bão hoà mạch từ Ta tìm quan hệ & kS với hệ số bão hoà mạch từ k z h2.3 trang 18- TL1 Ta có : kz =1,325 Hệ số dây quấn kdq1 dây quấn bớc ngắn chọn kdq1 = 0,92 Việc chọn A & B ảnh hởng nhiều đến kích thớc chủ yếu D & l Đứng mặt tiết kiệm vật liệu nên chọn A & B lớn Nhng A & B lớn máy có tình trạng nóng ảnh hởng đến tuổi thọ sử dụng Ngoài tỉ số A & B ảnh hởng đến đặc tính làm việc & mở máy động điện Căn vào bớc cực theo H 2-4 trang 20 - TL1 chọn đợc trị số A & B ta chọn : A= 285 (A/cm) B= 6250(Gauxơ) Vậy chiều dài tính toán lõi sắt stato là: l = 6,1 ì 21,168 ì 1011 = 13,85( cm ) 0,715 ì 1,09 ì 0,92 ì 285 ì 6250 ì (15,6) 3000 Chọn l= 14(cm) Vì máy xét có công suất P= 17 kW, lõi sắt ngắn, tản nhiệt dễ dàng nên lõi sắt không cần có rãnh thông gió Vậy chiều dài thực lõi sắt stato là: l1 = l = 14(cm) 15 Phơng án so sánh: Quan hệ D & l loại máy có liên quan đến tính & tiêu kinh tế & đợc biểu thị quan hệ = l/ nằm vùng gạch chéo h 2.5 trang 22 - TL1 máy có tính tốt Ta có : = l/ = 14/24,492 = 0,571 thuộc vùng kinh tế Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên -4- Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú Thành lập bảng phơng án với đờng kính Dn & D, 2p=2 hai công suất động điện Phơng Dn D A B l l1 l/ l/ án cm 29,1 34,3 39,3 cm 18,4 21,4 24,6 cm 14,45 16,8 19,32 A/cm 260 280 320 Gauxơ 6500 6600 6750 cm 15,67 14,5 12,26 cm 15,67 14,5 12,26 17kW 1,08 0,87 0.63 13kW 0,8 0,75 0,49 Phơng án tốt với phơng án trị số = l/ hai máy nằm phạm vi kinh tế Dây quấn & lõi sắt stato 16 Chọn số rãnh pha dới cực q1 Chọn q nhiều hay có ảnh hởng đến số rãnh stato Z1 Số rãnh Z1 không nên nhiều nh tổng diện tích cách điện rãnh nhiều so với số rãnh; hệ số lợi dụng rãnh ta chọn q1 = 17 Số rãnh stato: Z1 = 2mpq1 Với : p= 2, q1= 4, m= Z1 = 30 rãnh 18 Bớc stato ì D ì 15,6 = = 1,6328( cm ) Z1 30 19 Số dẫn tác dụng rãnh: t1 = ur = A ì t ì a1 285 ì 1,6328 ì = = 28,292 I1dm 32,896 Với a1 : Số mạch nhánh song song dây quấn Chọn a1= A : Phụ tải đờng A= 285 A/cm Ta chọn ur = 28 (thanh) 20 Số vòng dây nối tiếp pha: W = p ì q1 u r1 28 = 1ì ì = 70 a1 21 Tiết diện & đờng kính dây dẫn: I1 32,896 ' = 1,054( mm ) Trờng ĐH SKỹ =Thuật Công= Nghiệp Thái Nguyên a1 ì n1 ì J1 ì ì 5,1874 -5- Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú Chọn mật độ dòng điện J1 = 5,187 A/mm2 Tiết diện dây dẫn sơ là: Với n1 : Số sợi ghép song song dây quấn Chọn n1= Căn vào S1 chọn tiết diện quy chuẩn S1 dây dẫn (Phụ lục IV TL1), từ tìm đợc đờng kính tiêu chuẩn dây d Với S1 = 1,054 ta chọn S1 = 1,057 (mm2); d = 1,16mm Với cấp cách điện E ta dùng dây đồng tráng men chịu nhiệt có độ bền cao , độ dày cách điện 0,11mm d/dcđ = 1,16/1,27 (mm) 23 Kiểu dây quấn: y = 0,8 = 0,8 Z1 30 = 0,8 = 12 2p Ta chọn kiểu dây quấn hai lớp bớc ngắn Với bớc dây quấn: Chọn y = 12 =y/ = 12/15 = 0,8 24 Hệ số dây quấn: Với =0,8; q =5 (tra phụ lục IV- TL1) ta đợc: ky1 = 0,951; kdq1= 0,9 25 Từ thông khe hở không khí: = k E ì U1 ì 108 0,975 ì 220 ì 108 = ì k S ì f1 ì W1 ì k dq1 ì1,09 ì 50 ì 70 ì 0,91 = 1544654,559macxoen 26 Mật độ từ thông khe hở không khí: Với B = = 0,715; = 24,492cm 1544654,559 = = 6300,6( Gauxo ) ì ì l 0,715 ì 24,492 ì 14 Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên -6- Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 B % = Nguyễn văn Phú 6300,6 - 6250 = 0,7% 6300,6 Ta lấy B = 6300,6 Gauxơ làm chuẩn để tính bớc sau: 27 Sơ định chiều rộng răng: Lõi sắt stato đợc chế tạo tôn Silic ghép lại thành khối để giảm tổn hao dòng điện xoáy & từ trễ gây nên Tôn Silic loại thép hợp kim & phân loại theo hàm lợng Silic hợp kim Lợng Silic nhiều điện trở hợp kim lớn, suất tổn hao bé, tôn Silíc giòn, tính gia công kém, tính dẫn từ thấp đây, ta dùng loại tôn Silic hàm lợng Silic thấp lý hiệu 11, có chiều dày 0,5 mm Lõi sắt làm nhiều tôn Silic ép lại nên ép chặt nh khối thép đợc, có khe hở; ngời ta dùng hệ số ép chặt k c để độ ép chặt Kc tỉ số chiều dài thực sắt với chiều dài hình học sắt Máy điện xét có P = 17 kW, nên để giảm tổn hao sắt tôn phải phủ lớp cách điện Ta có hệ số ép chặt: kc = 0,95 Răng phải thiết kế cho đủ độ cứng & phù hợp với trình điện từ máy Sơ định chiều rộng răng: b 'Z1 = B ì l ì t1 6300,6 ì 14 ì 1,6328 = = 0,833( cm ) = 8,33( mm ) B Z1 ì l ì k c 13000 ì 14 ì 0,95 Trong BZ1 : Mật độ từ thông stato Sơ chọn BZ1 = 13000 Gauxơ 28 Sơ tính chiều cao gông: 1,544 ì 10 h = = = 4,467( cm ) = 44,67( mm ) 2B g1 ì l1 ì k c ì 13700 ì 14 ì 0,95 ' g1 29.Thiết kế rãnh stato Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên -7- Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 a Nguyễn văn Phú Kích thớc rãnh Số rãnh & dạng rãnh lõi sắt stato phụ thuộc vào thiết kế điện từ máy Rãnh phải đợc thiết kế để đặt đợc số dây dẫn quy định cho rãnh kể cách điện & nêm, đồng thời mật độ từ thông phải hợp lý Dựa vào tính toán sơ ta tiến hành tính toán rãnh stato Chọn rãnh hình lê có cạnh song song (hình vẽ) Khi thiết kế rãnh, diện tích rãnh phải đảm bảo chứa tất dây dẫn mà không chặt lỏng Thờng dùng hệ số lấp đầy kđ để xác định độ lấp đầy Trong đó: ur : Số dẫn n1 ì u r ì d 2cd rãnh kd = ' dcđ : Đờng kính Sdây dẫn kể cách điện r Sr = Sr- Scđ : diện tích có ích rãnh Sr : Diện tích thực rãnh (trừ nêm) Scđ : Tiết diện cách điện Với hệ số kđ = 0,7 ữ 0,75 Sơ chọn kđ = 0,74 Nh diện tích có ích rãnh bằng: n1 ì u r ì d 2cd ì 28 ì 1,27 S = = = 183,085( mm ) kd 0,74 ' r Với: + Dây đồng d/dcđ= 1,16/1,27 (mm) + Màng mỏng dán bìa cách điện :0,27 (mm) + Bìa cách điện : 0,27 (mm) Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên -8- Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú + Nêm hn : (mm) * Tính kích thớc rãnh: Các giá trị tính toán sơ : bz1= 8,33mm; h4 = 0,8mm; hn= 3mm; hg1= 44,67mm; b41= dcd+ 1,5 = 2,77mm; dn= 291mm; D= 156mm; h41= 0,8mm Hình vẽ biểu diễn thứ tự xếp cách điện rãnh, cách điện lớp, dây dẫn, nêm Tính kích thớc b2: Bằng P2 hình học Xét cung tròn tâm o1 bán kính 01M O1 M = D + h + h n = 81,8 mm Tính chiều dài cung MF: ì O1 M ì 81,8 MF = = = 8,561 2Z1 30 Coi MF thẳng MF = 8,561mm EF = bz1/2 ; ME= MF- EF = MF - bz1/2 =4,396mm b2 = 2ME = 8,792mm Tính r1 h1: Có D + h1 D 2R O1 M1 = n h 'g1 D D 2R + h1 = n h 'g1 2 D D 2R 291 156 2R 2R h1 = n h 'g1 = 44,67 = 22,83 3 2R h1 = 22,83 (1) O1 M1 = Mặt khác : R1 xác định nh sau : Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên -9- Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú Xét cung M1F1: M F1 = ì O1 M1 = Z1 ì ( D + h1 ) ì (78 + h1 ) h = = 8,168 + 30 30 30 h1 b z1 h = 3,999 30 30 mà M E = M F1 E F1 = 8,168 + h1 (2) 30 Từ (1)&(2) ta có : R1= 5,968mm h1 = 18,88mm R1 = * Tính diện tích rãnh thực: Từ công thức: S 'r = [ 2r1 + b ( h1 h n ) + R12 C( 2h1 + R1 ) + ( 2R1 + b ) C1 2 ] Với C: Tổng chiều dày cách điện = 0,54 mm, C1 : chiều dày cách điện hai lớp = 0,27 mm - Diện tích rãnh: 2r1 + b ( h h n ) + R1 2 2.5,968 + 8,792 (18,88 3) + 5,9682 = 220,499( mm ) Sr = 2 Sr = - Diện tích cách điện: S cd = C ( 2h1 + R1 ) + ( 2R1 + b ) C S cd = 0,54( 2.18,88 + 5,968) + ( 2.5,968 + 8,792) 0,27 = 36,106( mm ) Vậy Sr = Sr - Scđ = 220,499 36,106 =184,392 (mm2) Hệ số lấp đầy rãnh: n1 ì u r ì d 2cd ì 28 ì 1,16 kd = = = 0,737 S 'r 184,392 Vậy kđ nằm khoảng cho phép (0,7 ữ 0,75) nên chấp nhận đợc 30 Tính lại chiều cao gông: Dn D Công2R 1 Trờngh gĐH Kỹ Thuật Nguyên = h r1 Nghiệp = 67,5Thái (18 ,88 + 5,968) 5,968 = 44,64m 3 - 10 - Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú thông B Nguyên nhân đập mạch dao động từ trờng vùng liên thông rãnh roto Trong máy điện không đồng tổn hao đập mạch roto đáng kể miệng rãnh stato lớn, bớc roto bé Biên độ dao động đập mạch mật độ từ thông roto: 1,748.0,07 B Z tb = 16407,508 = 475,739( Gauxo ) 2.t 2.2,11 b 41 Với: ( 2,77 ) = = = 1,748 b + , 77 + 41 * Trọng lợng roto: B d2 = Gz2 = Fe.Z2.hz2.bz2.l2.kc.10-3 Gz2 = 7,8.23.1,998.0,8529.14.0,95.10-3 = 4,066 (kG) *Tổng tổn hao đập mạch roto: B Z n Pd 0,11 1 ì dm G Z 10000 1000 30.3000 475,739 Pd 0,11 ì 4,066 = 8,199( W ) 1000 10000 84 Tổng tổn hao thép: PFe = PFe1 +Pbm +Pđ2 = 0,4684 + 0,014735 + 0,008199 = 0,49133(kW) 85 Tổn hao cơ: Tổn hao hay tổn hao ma sát phụ thuộc vào áp suất bề mặt ma sát, hệ số ma sát tốc độ chuyển động tơng đối bề mặt ma sát Việc tính toán xác tổn hao gặp lhó khăn chỗ xác định hệ số ma sát, hệ số ma sát phụ thuộc vào chất lợng bề mặt ma sát, nhiệt độ nên ta dùng công thức kinh nghiệm: n D n Pco k T 10 1000 10 3000 29,1 Pco 10 = 0,6453( kW ) 1000 10 Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 28 - Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú Với 2p > 2, đờng kính lõi sắt nằm khoảng 10 < D n < 50(cm) kT =1 VIII Đặc tính làm việc Ta xây dựng đặc tính làm việc phơng pháp giải tích tham số tính toán dựa vào đồ thị véc tơ mạch điện thay -I2/c1 I1 U1 Iđb 2.r2' c1 s c1r1+jc1.(x1+c1.x2) c1Z12 I1 U1 * Các tham số để tính: r1 = 0,208 () x1 = 0,631 () x12 = 26,45 () r2 = 0,22 () Iđb x = 0,62 () x 0,631 c1 = + = + = 1,0238; c1 = 1,048 x 26,45 Iđbx = mIà = 8,123 (A) I dbr I2 C1 Đồ thị véc tơ xđ đặc tính làm việc MĐ KĐB PFe1 + 3.I à2 r1 468,4 + 3.8,1232.0,2008 = = = 0,772( A ) 3.U 3.220 86 Các trị số định mức: I1đm = 32,896 (A) I2đm = 30,7 (A) sđm = 0,0329 Pđm =17 kW đm = 87,2% cosđm = 0,91 nđm = nđb (1 s) =1500 (1- 0,0329)= 2901,3 (vòng/phút) Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 29 - Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú 87 Hệ số trợt ứng với Mmax: sm = r2' x1 + x '2 c1 = 0,22 = 0,177 0,631 + 0,62 1,0238 Với sm =0,177 ta tra bảng tìm đợc I2m = 105,96 (A) 88 Bội số mômen cực đại: 2 M max I '2 m s dm 105,96 0,0329 = = = 2,2 M dm I '2 dm s m 30,7 0,177 Stt Tham số tính toán s 0,01 0,02 0,0329 0,177 23,263 11,741 7,2208 1,5155 r1 r2' rns = c + c1 s x x ns = c12 + x '2 c1 1,2956 1,2956 1,2956 1,2956 Z ns = rns2 + x 2ns 23,305 11,812 7,336 1,9938 Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 30 - Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 I2 = c1.U1/Zns cos = rns/Zns sin = xns/Zns I1r = I dbr + 9,6647 0,998 0,0559 19,068 0,9936 0,1096 30,7 0,984 0,1766 I '2 cos ' c1 A 10,193 19,283 29,514 I '2 + sin ' c1 A 8,6478 10,1658 13,418 13,367 21,798 32,42 0,7625 0,8845 0,91 kW 6,727 12,726 19,479 12 PCu1 = 3.r1.I21.10-3 kW 0,117 0,2962 0,6559 13 PCu2 = 3.r2.I22.10-3 kW 0,0616 0,24 0,622 14 P0 = PFe +Pcơ kW 1,1366 1,1366 1,1366 15 Pf = 0,005.P1 kW 0,0336 0,06363 0,0973 16 P=PCu1+PCu2+P0+Pf kW 1,3497 1,56 2,478 17 = 0,799 0,877 0,872 5,3773 10,98 17,001 I1x = I dbx I1 = I12r + I12x A Nguyễn văn Phú A 10 cos = I1r /I1 11 P1 = 3.U1.I1r.10-3 P P1 18 P2 = P1 - P kW 105,96 IX đặc tính mở máy 89.Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt (s = 1): = 0,067.a s = 0,067.22,7 = 1,52 Trong đó: a chiều rộng rãnh chứa nhôm Theo hình 6-14 TL1, với = 1,52 >2 tra = 0,55 , =0,85 kr = 1+ l 2r 0,55 = + 0,55 = 1,55 l '2 Với đúc nhôm l2r = l2 ứng mặt ngoài: Điện xét đến hiệu rtd trở = k roto = 0,742.10 ( ) r rtd = 1,55.0, 479.10 Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái 2Nguyên 2.rvn 0,0124.10 4 = 0,742.10 + = 1,072.10 - 31r2 - = rtd + 2 .1 .p sin sin 23 Z ( ) Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú Điện kháng tản roto xét đến hiệu ứng mặt ngoài: 3h h h r = r = ( + ) + 42 3.b b + 2b b 42 r = ( 11,566 3.3,32 0,5 + ) ì 0,85 + = 1,659 3.8,792 8,792 + 2.1,5 1,5 Tổng hệ số từ dẫn roto xét đến hiệu ứng mặt với s =1: = r + t + d = 1,659 + 2,169 + 1,511 = 5,339 Điện kháng roto quy đổi: x '2 = x '2 = 0,62 5,339 = 0,625( ) 5,296 Tổng trở ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt với s =1: rn = r1 + r2' = 0,208 + 0,227 = 0,435( ) x n = x1 + x '2 = 0,631 + 0,625 = 1,256( ) Z n = rn2 + x 2n = 0,4352 + 1,256 = 1,329( ) 90 Tham số động điện xét đến dòng điện mặt bão hoà mạch từ tản: Khi dòng điện dây quấn lớn sinh tợng bão hoà, chủ yếu phần đầu rãnh gây nên từ trờng tản rãnh từ trờng tản tạp làm cho x1 x2 thay đổi Dòng điện ngắn mạch không xét đến bão hoà: U 220 I nd = = = 165,5 ( A ) Z n 1,329 * Xác định dòng điện ngắn mạch xét đến bão hoà: Inbh = kbh.Ind =1,3.165,5 = 215,15 (A) Theo kinh nghiệm thờng kbh =1,2 ữ 1,3; chọn kbh =1,3 * Sức từ động trung bình rãnh stato: I u Z Frtb = 0,7 nbh r1 k + k y1 k dq1 Trờng ĐH Kỹ Thuật Nguyên a Công Nghiệp ZThái - 32 215,15.28 30 Frtb = 0,7 0,86 + 0,951.0,91 = 3212,214( A ) 23 Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú Trong đó: + ur1 = 28 thanh: số dẫn tác dụng rãnh stato + a1 = 2: số mạch nhánh song song + k: hệ số tính đến sức từ động nhỏ bớc ngắn, Theo hình 6-15 (trang 85) TL1, ứng với = 0,8 có k =0,86 + ky1, kdq1: hệ số bớc ngắn dây quấn hệ số dây quấn ky1 =0,951; kdq1 = 0,91 + Z1, Z2: số rãnh stato, roto * Mật độ từ thông quy đổi khe hở không khí: Frbh 3212,214 B = = = 29206,193 (Gauxo) 1,6..C bh 1,6.0,07.0,982 Với: C bh = 0,64 + 2,5 0,7 = 0,64 + 2,5 = 0,982 t1 + t 16,328 + 21,1 Do bão hoà phần răng, hệ số từ dẫn từ trờng tản rãnh giảm xuống Căn vào điều tìm biến đổi tơng đơng rãnh hở để tính toán từ thông tản rãnh bão hoà + Đối với stato biến đổi tơng đơng bằng: C1 = ( t b 41 )(1 ) = (16,328 2,77 )(1 0,64 ) = 4,88 Với B = 33118,73 (Gauxơ) theo hình 6-16 (trang 85) TL1, có =0,64 * Sự giảm nhỏ hệ số từ dẫn từ trờng tản bão hoà 1bh = h 41 + 0,58.h C1 b 41 C + 1,5.b 41 1bh = 0,8 + 0,58.3,32 4,88 = 0,5314 2,77 4,88 + 1,5.2,77 Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 33 - Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú * Hệ số từ dẫn stato xét đến bão hoà mạch từ tản r1bh = r1 1bh = 2,865 0,5314 = 2,333 Trong đó: + r1: hệ số từ dẫn rãnh không xét đến bão hoà Do hệ số bão hoà vùng răng, hệ số từ dẫn tạp giảm xuống r1bh = t1 = 0,923.0,64 = 0,591 * Tổng hệ số từ dẫn tản stato xét đến bão hoà: 1bh = r1bh + t1bh + d1 = 2,333 + 0,591 + 2,03 = 4,954 * Điện kháng tản stato xét đến bão hoà: x1bh = x1 1bh 4,954 = 0,631 = 0,537() 5,818 Cách xác định điện kháng tản roto xét đến bão hoà tơng tự nh *Roto lồng sóc thờng, biến đổi tơng đơng miệng rãnh bằng: C = ( t b 42 )(1 ) = (16,328 1,5)(1 0,64) = 7,056 * Sự giảm nhỏ hệ số từ dẫn tản rãnh bão hoà với rãnh nửa kín: bh = h 42 C2 0,5 7,056 = = 0,273 b 42 C + b 42 1,5 7,056 + 1,5 * Hệ số từ tản rãnh roto xét đến bão hoà mạch từ hiệu ứng mặt ngoài: r bh = r bh = 1,659 0,273 = 1,394 * Hệ số từ dẫn tản tạp roto: t bh = t = 2,169.0,64 = 1,388 * Tổng hệ số từ dẫn xét đến hiệu ứng dòng điện mặt độ bão hoà roto: bh = r bh + t bh + d = 1,384 + 1,388 + 1,511 = 4,283 * Trị số điện kháng tản tơng ứng roto: x '2 bh = x '2 bh = 0,62 4,283 = 0,5014 5,296 * Các tham số ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt bão hoà: x nbh = x1bh + x '2 bh = 0,537 + 0,5014 = 1,038( ) rn = r1 + r2' = 0,208 + 0,227 = 0,435( ) Z nbhKỹ= Thuật rn2 + Công x 'n2bh =Nghiệp 0,435 2Thái + 1,038 = 1,125( ) Trờng ĐH Nguyên - 34 - Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú 91 Dòng điện ngắn mạch: I nbh = Vậy: % I nbh = U1 220 = = 195,58( A ) Z nbh 1,125 195,58 215,15 100% = 9% 195,58 thoả 92 Dòng điện lúc mở máy (s =1): Việc tính toán xác đặc tính mở máy có khó khăn lớn khe tính toán gặp quan hệ phức tạp dòng điện, hệ số trợt tham số động điện, thờng tính đặc tính mở máy lúc mở máy (s =1) mà Dòng điện mở máy trình mở máy đợc tính theo công thức: I1mm = I nbh = 195,58( A ) x12 nm = x12 k = 26,45.1,795 = 47,477( ) C bh x '2 bh 0,5014 =1+ =1+ = 1,01 x12 nm 47,477 I '2 mm = I1mm 195,58 = = 193,53( A ) C bh 1,01 93 Bội số dòng mở máy: I1mm 195,58 = = 5,945 I1dm 32,896 94 Bội số mômen mở máy: 2 ' M mm I '2 mm r2 s dm 193,53 0,227 0,0329 = = ì = 1,49 ì M dm I '2 dm r2' s 30,7 0,22 X Tính toán nhiệt Máy điện làm việc sinh tổn hao Những tổn hao biến thành nhiệt làm cho phận máy nóng lên trạng thái nhiệt ổn định, Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 35 - Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú toàn nhiệt lợng phát từ máy toả môi trờng xung quanh chênh nhiệt độ phận máy bị đột nóng môi trờng Nhiệm vụ việc tính toán nhiệt xác định độ tăng nhiệt phận máy điện Đây vấn đề phức tạp kết cấu máy khác nhau, trình sản xuất khác ảnh hởng đến tản nhiệt máy Trong phần chủ yếu ta xét đến độ tăng nhiệt lớp vật liệu cách điện Vì hệ số truyền nhiệt dây đồng lõi sắt lớn nhiều so với lớp cách điện nên giả thiết nhiệt độ đồng sắt phân bố Độ tăng nhiệt đông điện kiểu kín đợc tính toán sở ứng dụng phơng pháp sơ đồ thay nhiệt Trong phơng pháp ngời ta sử dụng khái niệm nguồn nhiệt, dòng nhiệt nhiệt trở, lập sơ đồ thay nhiệt phơng trình giải theo định luật mạch điện động điện kiểu kín, toàn nhiệt lợng máy toả môi trờng bên thân nắp máy Để tăng cờng hiệu tản nhiệt ngời ta đặt cánh tản nhiệt dọc theo thân máy có gió thổi qua Nh dòng nhiệt chủ yếu từ lõi sắt stato đến bề mặt thân máy, nhiệt lợng roto tản không khí bên máy trớc qua thân nắp tản môi trờng Căn vào đặc điểm này, sơ đồ thay nhiệt động điện kiểu kín nh hình bên với giả thiết lõi sắt dây quấn phận đẳng nhiệt Trên sơ đồ gồm có: + Các nguồn nhiệt: Rc PCu PFe Q2 Q3 Rđ Q1 PCu: Tổn hao đồng STATO PFe: Tổn hao sắt STATO Q4 Rk PR: Tổn hao ROTO Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 36 - P R RFe Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú + Các nhiệt trở: Rc: Nhiệt trở lớp cách điện rãnh Rđ: Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn STATO RFe: Nhiệt trở gông lõi sắt nhiệt trở phụ khe hở công nghệ lõi sắt STATO thân máy tạo nên Rk: Nhiệt trở đặc trng cho độ chênh lệch nhiệt không khí nóng bên máy với thân nắp máy R: Nhiệt trở đặc trng cho độ chênh lệch nhiệt bề mặt thân, nắp máy với không khí làm nguội 95 Tính toán nhiệt trở: * Nhiệt trở lớp cách điện: Rc = c 0,054 = = 2,044.10 2 c S c 0,1.10 2641,32 ( ) Trong đó: + c = 0,0055 cm chiều dày lớp cách điện rãnh + c = 0,001 hệ số dẫn nhiệt cách điện với cách điện cấp E + Sc = Z1.C.l1 = 36.5,06.14,5 = 2641,32 (cm2) diện tích toả nhiệt qua lớp cách điện Với C = 2.(h1 h41 hn) + .R1 = 2.(18,5 0,8 3) + .6,75 = 50,6 (mm) * Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stato bao gồm nhiệt trở lớp cách điện phần đầu nối nhiệt trở đặc trng cho độ chênh nhiệt đầu dây quấn không khí bên máy: Rd = c 1 0,0055 + = + = 0,27.10 c S d d S d 0,001 0,148 4545 Trong đó: + c = 0,0055 cm cách điện lớp emay dây dẫn Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 37 - ( ) Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú + Sđ = 2.Z1.Cb.lđ = 2.36.3.21,04 = 4545 (cm2) Cb = chu vi bối dây + đ = (1 + 0,56.v2t).10-3 = (1 +0,56.16,22).10-3 = 0,148 W/0C.cm2 vt = .D ' n .21,28.1455 = = 16,2 6000 6000 m/s * Nhiệt trở lõi sắt stato: R Fe = SD 1 1 + = + = 1,24.10 g 1562,5 0,1 0,1065 ( C /W ) Trong đó: +SD = .Dn.l1 = .34,3.14,5 = 1562,5 (cm2) diện tích truyền nhiệt qua mặt trụ lõi sắt stato + = 0,1 W/0C.cm2 hệ số tản nhiệt g = + Fe 0,41 = = 0,1065 h g 3,85 W / C.cm Với Fe = 0,41 W/0C suất dẫn nhiệt tôn silic dọc theo thép * Nhiệt trở đặc trng cho độ chênh nhiệt không khí nóng bên máy vỏ máy: Rk = 1 = = 0,086 .S k 3,037.10 3837,68 ( C /W ) + = 0(1+ k0.vt) = 1,42.10-3 (1+ 0,07.16,267) = 3,037.10-3 W/0C.cm2 = 1,42.10-3 (tra bảng 9-3 trang 122 TL1) k0 = 0,07 vt = 16,267 m/s + Sk = 2.Sn + S1 S2 : diện tích bên thân nắp máy trừ phần không tiếp xúc với lõi sắt stato Sn: Diện tích nắp máy Nắp có đờng kính Dn = 34,3 +1 =35,3 (cm) Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 38 - Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 D' S n = n 2 Nguyễn văn Phú 35,3 = = 978,67 ( cm ) S1: Diện tích bên thân máy Thân máy có đờng kính D*1 = 34,3 +0,2 = 34,5 (cm), có chiều dài l = l1 +lb = 14,45 +6,8 = 21,25 (cm) S1 = .D1.l = .34,5.21,25 = 2303,2 (cm2) S2: Diện tích trục máy S2 = .dt.lt = .6,4.21,25 = 427,3 (mm2) Do đó: Sk = 2.978,67 + 2303,2 427,3 = 3833,24 (mm2) * Nhiệt trở mặt vỏ máy: R = v S v + n S n + n' S n Trong đó: + n = = 1,42.10-3 (W/ 0C.cm2) b + n = v = kg. v c h Chọn h = 24 mm, c = 26 mm, b = mm Dq = 29,5 cm - đờng kính quạt v' = 3,6.d 0, v tb0,8 10 Với: d= 2.h.c 2.24.26 = = 25 h + c 24 + 26 v tb = 0,5.v r = 0,5 .D q n 6000 ( mm ) = 0,5 .29,5.1460 = 11,3 6000 v' = 3,6.25 , 11,3 ,8 10 = 5,84.10 Hệ số xét đến phụ thuục cánh tản nhiệt: kg = ag c b 26 0,0254 + ' = + = 1,447 b + c v b + c + 26 5,84.10 + 26 Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 39 - ( m / s) Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú g = ..th( .h ) = 0,698.0,04.th( 0,698.24 ) = 2,54.10 Với: = 2.5,84.10 = 0,698 0,06.0,4 +Sv = 20.(2.h+b+c+).lv = 20.(2.2,4 + 0,4 + 2,6).22,5 = 4410 (cm2) Vậy: v = kg.v = 1,447.5,84.10-3 = 8,5-3 R = = 0,0191 8,5.10 4410 + 1,42.10 979 + 8,5.10 979 ( C /W ) 96 Độ chênh nhiệt phận: * Độ chênh nhiệt bề mặt thân máy với môi trờng: = ( p Cu1 + p Fe + p R ) R = p.R = 2000.0,0191.10 = 38,2 C * Độ chênh nhiệt dây quấn với môi trờng: p Cu1 ( R Fe + R c ) + p Fe R Fe + p R R k + = R Fe R c + Rd Rk R + Rc + Fe Rd + Rc 720.( 0,0124 + 0,02 ) + 412.0,0124 + 540.0,086 + = + 0,0124 0,02 + 0,0027 0,086 0,0124 + 0,02 1+ 0,0027 + 0,086 = 58,3 C XI.Trọng lợng vật liệu tác dụng tiêu sử dụng 97 Trọng lợng tôn Silic: G Fe = ( D n + Fe) l1 k c Fe 10 = ( 34,3 + 0,7 ) 14,45.0,93.7,8.10 = 128,8 ( kG ) Fe = 0,7 cm lợng d để dập với tôn cỡ 750*1500 98 Trọng lợng dây đồng STATO kể cách điện: Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 40 - + 38,2 Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú G Cu = Z u r1 n1 S l tb Cu 1,05.10 = 36.32.3.1,057.35,54.8,9.1,05.10 = 12,13 ( kG ) 1,05 hệ số xét đến cách điện 99 Trọng lợng lồng sóc nhôm: * Trọng lợng dẫn: G Altd = Z S td l Al 10 = 46.115.14,45.2,6.10 = 1,99 ( kG ) * Trọng lợng vành ngắn mạch: G Alvn = 2..D S Al 10 = 2..18,19.510.2,6.10 = 1,51 ( kG ) * Trọng lợng 16 cánh nhôm: GAlc = 0,58 kG * Tổng trọng lợng nhôm roto: GAl = GAltd + GAlvn + GAlc = 1,99 + 1,51 + 0,58 = 4,08 (kG) 100 Trọng lợng đơn vị kW vật liệu tác dụng với 2p = 4: * Sắt: g Fe = * Đồng: * Nhôm: G Fe 128,8 = = 7,58 Pdm 17 ( kG / kW ) g Cu = G Cu 12,13 = = 0,71 Pdm 17 ( kG / kW ) g Al = G Al 4,08 = = 0,24 Pdm 17 ( kG / kW ) Tài liệu tham khảo Thiết kế Máy điện không đồng (TL1) Tác giả: Trần Khánh Hà Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1981 Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 41 - Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú Thiết kế Máy điện Tác giả: Trần Khánh Hà Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1997 Mục lục * Lời nói đầu I Các số liệu (Trang 2) II Kích thớc chủ yếu (Trang ữ 5) III Dây quấn lõi sắt STATO (Trang ữ 12) IV Khe hở không khí lõi sắt ROTO (Trang 12 ữ 17) V Tính toán mạch từ (Trang 17 ữ 21) VI Tham số đ/c chế độ làm việc bt (Trang 21 ữ 28) VII Tổn hao thép tổn hao (Trang 28 ữ 31) VIII Đặc tính làm việc (Trang 31 ữ 34) IX Đặc tính mở máy (Trang 34 ữ 37) X Tính toán nhiệt (Trang 38 ữ 43) XI Trọng lợng VL t/d & tiêu sử dụng (Trang 43 ữ 44) * Bản vẽ mặt cắt lõi sắt STATO ROTO * Tài liệu tham khảo Mục lục Trờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên - 42 - [...]... thanh dẫn: I vn = Đối với máy roto lồng sóc, do tiết diện rãnh roto đồng thời là tiết diện thanh dẫn nên tiết diện roto phải thiết kế sao cho mật độ dòng điện trong roto nằm trong phạm vi thích hợp Mật độ dòng điện trong thanh dẫn J td khi thanh dẫn bằng nhôm Jtd = 2,2 ữ 4,5 A/mm2 Để có mômen mở máy nhất định không nên chọn Jtd quá lớn Sơ bộ chọn Jtd = 4 A/mm2 Do đó tiết diện thanh dẫn bằng: S 'td = I td... tổn hao trong máy là: + Tổn hao sắt trong lõi thép roto và stato bao gồm tổn hao do từ trễ và dòng điện xoáy của từ trờng chính sinh ra Ngoài ra do trên stato và roto tồn tại răng mà sinh ra tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch Vì roto quay gần bằng tốc độ đồng bộ nên tổn hao sắt trên roto thờng bỏ qua + Tổn hao cơ + Tổn hao đồng trên dây quấn, trên chỗ tiếp xúc với vành trợt + Tổn hao phụ do từ trờng... 1,5 14.231,318.10 4 = 14,735( W ) 21,1 Trong đó: + t2: bớc răng roto, t2 =21,1 (mm) + b42: bề rộng miệng răng roto, b42 = 1,5(mm) + l2: chiều dài lõi sắt roto, l2 = 14(cm) + : bớc cực của máy, = 24,492 (cm) 83 Tổn hao đập mạch trong răng roto: Trong máy điện không đồng bộ, trên stato và roto đều có răng rãnh do đó còn có tổn hao đập mạch do hiện tợng đập mạch đáng kể của mật độ từ Trờng ĐH Kỹ Thuật... Thuyết minh đồ án Máy Điện K43TĐH4 Nguyễn văn Phú thông B trong các răng Nguyên nhân của sự đập mạch này là sự dao động của từ trờng trong vùng liên thông răng rãnh roto Trong máy điện không đồng bộ tổn hao đập mạch trong răng roto là đáng kể vì miệng rãnh stato lớn, bớc răng roto bé Biên độ dao động đập mạch của mật độ từ thông trên răng roto: 1 1,748.0,07 B Z 2 tb = 16407,508 = 475,739( Gauxo )... mối quan hệ giữa Z1 & Z2 phù hợp với từng loại máy Đối với máy này có q1 =5, Z1 =30 thì ta chọn Z2 = 23 Ta thiết kế rãnh roto là rãnh nghiêng để trong quá trình làm việc khử đợc các sóng bậc cao, hiệu quả của phơng pháp này rất rõ rệt Song do ảnh hởng của rãnh nghiêng nên sẽ xuất hiện điện kháng tản trong lõi sắt roto 34 Đờng kính ngoài roto: D2 = D - 2 = 15,6 2.0,07 = 15,46(cm) 35 Bớc răng roto: t2... pFeg1: suất tổn hao sắt của gông stato, với Bg1 = 13008,449 (Gauxơ) thì pFeg1 = 7,22; tra Phụ lục III TL1 * Tổn hao cơ bản trong lõi thép stato: PFe1 = PFez1 + PFeg1 = 0,4684(kW) 82 Tổn hao bề mặt trên răng roto: Khi động cơ điện quay, đối diện với bề mặt roto của máy điện không đồng bộ lần lợt xuất hiện răng và miệng rãnh stato, do đó gây nên ở lớp trên của bề mặt răng roto một sự dao động của mật độ từ... chiều rộng răng roto: b 'Z 2 min = B ì l ì t 2 6300,7 ì 2,11 = = 0,875(cm) = 8,75 B Z 2 max ì l 2 ì k c 16000 ì 0,95 ( mm ) Với: + kc : hệ số ép chặt các lá tôn của lõi roto kc = 0,95 + l2 : chiều dài lõi sắt roto l2 = l = l1 = 14 (cm) + B : mật độ từ thông khe hở không khí B = 6300,7 Gauxơ + BZ2max: mật độ từ thông răng roto, chọn BZ2 = 16000 Gauxơ 37 Sơ bộ chọn chiều cao gông roto: 1,5446 ì 10... ngắn mạch:Svn = a x b = 20 x 30 = 600mm2 45 Chiều cao gông roto: hg2 = D2 dt d 154,67 47 8,155 hr2 + = 18,706 + = 36,4 2 6 2 6 46 Chiều rộng răng roto: bz2 = [D 2 2 h 4 4 / 3( h 2 + d)] d= Z2 bz2 = [154,6 2.0,5 4 / 3(15,386 + 8,155] 8,155 = 8,529mm 23 47 Làm rãnh nghiêng ở roto: Độ nghiêng tốt nhất của rãnh roto thờng bằng rãnh stato: Độ nghiêng rãnh brn = 18,9 (mm) Nh vậy nghiêng 1/n = 1/48... PL II- TL1/Tr193 ta tra đợc cờng độ từ trờng trung bình trong răng stato HZ1 Ta đợc: HZ1 = 11 (A/cm) 51 Sức từ động trên răng stato: FZ1 = 2.hz1.HZ1 = 2 2,007 11 = 44,154 (A) Trong đó: hz1: chiều cao tính to n của răng hz1 = h1- h4+ R1/3 = 20,463 - 0,8+ 5,968/3 = 20,07 (mm) 52 Mật độ từ thông ở răng roto: * Mật độ từ thông trung bình ở răng roto là: B l t 2 6300.2,11 B Z 2 TB = = 16407,508 b z 2... răng stato: Nói chung mật độ từ thông trung bình trong răng thiết kế nhỏ hơn 18000 Gauxơ do đó có thể coi nh to n bộ từ thông đều đi qua răng và mật độ từ thông trên răng stato bằng: B Z1 = B ì l ì t 1 6300,6 ì 1,6328 = = 12937,96( Gauxo ) k c ì l1 ì b z1 0,837 ì 0,95 Trong đó: + kc : hệ số ép chặt lõi sắt; + l1 : chiều dài lõi sắt không tính đến thông gió; + bz1 : chiều rộng của răng stato Trờng