ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN Tính toán động chiều có công suất định mức P= 50 kW , điện áp lưới định mức U=110V , tốc độ quay định mức n = 1000 vòng/phút , kiểu bảo vệ IP44 , chế độ làm việc liên tục , cách điện cấp B , hiệu suất η = 0.94 NỘI DUNG: Xác định kích thước chủ yếu Chọn số đôi cực Tính toán phần ứng Xây dựng sơ đồ dây quấn phần ứng Tính toán cổ góp chổi than Tính toán khe hở không khí kích từ Tính toán dây quấn kích từ Tính toán tổn hao, hiệu suất máy; mô men BẢN VẼ: Sơ đồ khai triển dây quấn phần ứng Bản vẽ kết cấu máy điện thiết kế A.Chọn kích thước chủ yếu: 1.Hiệu suất máy : η = 94(%) 2.Sơ xác định dòng điện động điện P 50.103 I   483,56( A) .U 0,84.220 3.Dòng điện phần ứng : theo bảng 12.1 lấy kt = 0,02 I2 ≈ (1 – kt ) I = (1– 0,2).483,56 = 386,85(A) 4.Công suất điện từ theo (12.1) : P '  kD P   0,96 50  51,06(kW ) 0,94 5.Đường kính phần ứng Theo bảng 12.2 với h = 31,5 cm, lấy D = 32,6(cm) 6.Hệ số cung cực từ αδ Lấy α𝛿 = 0,68 7.Tải điện từ A B𝛿 Lấy A’ = 180(A/cm) B𝛿 = 0,82(T) 8.Chiều dài tính toán phần ứng: 6,1.P '.107 6,1.51, 06.107 l    29,19(cm) 2  AB D n 0, 68.180.0,82.32, 1000 ' Vì chiều dài lõi sắt ngắn nên không đặt rãnh thong gió ' ngang trục chiều dài lõi sắt : l2 = l = 29,19(cm) Hệ số:  l ' 29,19   0, 69 D 32, Theo hình 12-4 trị số nằm vùng kinh tế 10 Số cực từ lấy : 2p = 11 Bước cực :  D 2p   32,6  25,6cm 12 Chiều dài tính toán mặt cực từ: bδ = αδ τ = 0,68.25,6 = 17,4 (cm) 13 Chiều dài mặt cực từ (khe hở không khí không đều) : bm = bδ = 17,4 (cm) B Dây quấn kích thước rãnh phần ứng 14 Chọn dây quấn : Dây quấn sóng đơn 15 Dòng điện mạch nhánh song song: i2  I 386,85   193, 42( A) 2a 16 Số dẫn dây quấn : N  DA ' i2   32, 6.180 193, 42  95,3 17 Số rãnh phần ứng theo (12-10) : Với tầm cao h = 16 cm; bước t2min = 1,5 cm; t2max = 3,5 cm, đó: Z  Z max  D t2min D tmax    32, 3,5  32, 1,5  29, 26  68, 28 Chọn : Z = 50 t2  D 29   32,6 50  2,05(cm) 18 Số dẫn tác dụng rãnh: Nr  N 95,3   1,9 Z 50 Lấy Nr = 2, lúc : N = Nr.Z = 18.29 = 100 19 Chọn rãnh hình Ovan với có cạnh song song G 20 Số phiến góp G theo số rãnh nguyên tố u = Z với phương án sau : Số u G = uZ WP = n/2G uGtb phương án 1 50 8,8 2 100 0,5 4,4 3 150 0,33 2,9 Ta chọn số vòng dây phần tử WP = 3, số phiến góp G = 50 21 Tải đường: N i2 100.193, 42 A =  D =  32,6 = 188,86 22 Hiệu chỉnh lại chiều dài lõi sắt phần ứng: A' 180 l   29,19  27,82(cm) A 188,86 23 Chiều dài phần sắt phần ứng: lFe = l = 27,82.0,95 = 26,43(cm) 24 Đường kính cổ góp : DG = (0,65 ~ 0,8).D = 21,19 ~ 26,3 (cm) Lấy đường kính cổ góp theo tiêu chuẩn DG = 20 (cm) 25 Tốc độ bề mặt cổ góp: vG   n.DG 6000   1000.20 6000  10, 47(cm) 26 Bước phiến góp : tG   DG G   20 50  1, 26(cm) 27 Dòng điện rãnh : I r = i2 N r = 193,42 = 386,84 (A) 28 Mật độ dòng điện dây dẫn phần ứng (sơ bộ): J2  A.J 3800   20,12( A / mm ) A 188,86 Trong AJ2 = 3800 lấy hình 12-3 ứng với cách điện cấp B 29 Tiết diện dây dẫn: i 193, 42 s '2    9, 61(mm2 ) J '2 20,12 Ghép dây loại PETV đường kính d/dcd = 2,5/2,6 (mm) Tiết diện dây dẫn : s2 = 2.4,91=9,82 ( mm ) Mật độ dòng điện : 193, 42 J2   19,69(mm2 ) 9,82 30 Sơ định tiết diện rãnh phần ứng: 2.N r d cd 2.2.2, 62 S 'r    37,55(mm2 ) kd 0, 72 Lấy hệ số lấp đầy rãnh kđ = 0,72 31.Sơ chiều rộng phần ứng: B t 0,82.2, 05 bz     1, 04(cm) Bz kc 1, 7.0,95 Trong với thép kỹ thuật điện 2312 dày 0,5(mm) lấy: Bz  1, 7(T ) kc  0,95 32 Kích thước rãnh phần ứng :  ( D  2h42 )  Zhz  (326  1,5.2)  50.10, d1    9,3(mm) Z  50   d2   ( D  2hr )  Zhz  (326  2.30)  50.10,   7, 4(mm) Z  50   d1  d2 9,3  7,  30  1,5   15,15(mm) 2 33 Hệ số lấp đầy rãnh : Diện tích rãnh trừ nêm: hl  hr  h42  d1 d1  d  d 2 S 'r  (hl   hn )( ) 2 9,3 9,3  7,  7, 42  (15,15   3)( )  92, 06( mm ) 2 Diện tích cách điện rãnh: d d Scd  [(hr  )2   (d1  d )]c 2 7,  7,  [(30  )2   (9,3  7, 4)]0,5  35, 46( mm2 ) 2 Trong chiều dày cách điện rãnh c = 0,5 mm chiều cao nêm hn = mm Diện tích có ích rãnh: Sr = S’2 – Scd = 92,06 – 35,46 = 56,59 (mm ) Hệ số lấp đầy rãnh : 2.N r d cd 2.2.2, 62 kd    0, 48 kd S r 56,59 34 Các bước dây quấn : Bước tổng hợp bước cổ góp: G  50 y  yG    25 Sr Bước thứ nhất: S 50 y1       12 2p Trong S số phần tử .Bước thứ hai: y2 = y – y1 =25 – 12 = 13 35 Chiều dài phần đầu nối dây quấn: lđ = kđ2.τy2 + 2B =1,15.24,2+2=29,8 (cm) ; Trong lấy B = 1cm  ( D  lz ) y1  (32,6  3).12  y2    24,  cm  uZ 50 36 Chiều dài trung bình vòng dây: 10 Bảng 12.8: Bảng tính toán đặc tính không tải động điện chiều E   3.10 E V Wb 104 0,0312 157 0,047 188 0,056 198,2 0,06 208 0,0624 220 0,066 240 0,072 B  6,1.103 E T 0,634 0,96 1,15 1,21 1,27 1,34 1,46 F  23, E A 2454 3705 4437 4677 4909 5192 5664 Bz  6, 4103 E T 0,66 1,2 1,27 1,33 1,41 1,54 A/cm 0,92 2,4 4,8 6,5 10,6 22 4 Hz Fz  5,82 H z A 5,35 14 23,3 28 38 61,7 128 Bg  6, 6103 E T 0,68 1,04 1,24 1,31 1,37 1,45 1,58 Hg2 A/cm 0,94 2,64 4,4 5,8 8,3 13 29 Fg  22,7 H g A 21,3 60 100 131,6 188,4 295 658 10 c  1, 2 Wb 0,037 0,056 0,067 0,072 0,075 0,08 0,0864 11 Bc  9,1.103 E T 0,95 1,43 1,71 1,8 1,89 2,18 A/cm 1,6 5,6 21 40 85 400 600 12 Hc 13 Fc  13,8H c A 22,1 77,3 290 552 1172 5520 8280 14 B c  Bc T 0,95 1,43 1,71 1,8 1,89 2,18 15 F c  2,3E A 239 361 432,4 456 478 506 552 16 Bg1  6,18.103 E T 0,643 0,97 1,16 1,225 1,285 1,36 1,48 17 H g1 A/cm 5,25 8,85 12,1 13,5 15,3 18,6 27,1 18 Fg1  95, 26 H g1 A 500 843 1152 1286 1457 1772 2581 19 F  F  Fz  Fg A 3242 5060 6435 7131 8284 13347 17863  Fc  F c  Fg1 20 F0  F A 6484 10120 12870 14262 16568 26694 35726 21 0,5( F  Fz  Fg ) A 1240 1889,5 2280 2418 2568 2774,4 3225 22 lt  A 1,79 2,79 3,55 3,94 4,57 7,37 9,85 F0 3624 20 E Tính toán dây quấn kích thích song song 77 Từ đặc tính độ xác định sức từ động ngang trục khử từ bằng: Fqd = 300(A) 78 Sức từ động từ hóa (ở E = 104V): Fo= 6484(A) 79 Lấy chiều dày cuộn dây kích từ bt =4 cm chiều dài trung bình vòng cuộn dây kích từ theo (12-34): lttb = 2.(lc + bc + 4.∆cd) + π bt = 2.(27,82+13,8+4.0,2) + π.4 =97,4(cm) =0,974(m) lấy cách điện sát cực từ ∆c = 0,2 cm 80 Tiết diện dây dẫn cuộn dây kích từ 75 oC: F l 1,1.6484.0,974 st  tdm ttb   1,373(mm2 ) 46U t 46.110 cuộn dây kích thích song song nối nối tiếp (a= 1) ; k = 1,1 hệ số dự trữ; điện áp kích từ Ut = 110V Theo phụ lục chọn dây men tiết diện tròn ký hiệu PETV có đường kính d/dcd = 1,35/1,435 mm tiết diện st = 1,431 mm2 21 81 Mật độ dòng điện ( với máy kiểu bảo vệ IP44) chọn bằng: Jt = (A/mm2) 82 Dòng điện kích từ theo (12-35): It = Jt.st = 2.1,373 = 2,746 (A) 83 Số vòng dây kích từ cực từ : Ftdm 6784 wt    590(vong ) pI t max 4.4,12 84 Chiều dài dây dẫn dây quấn kích từ : Lt = 2.p.lttb.wt = 4.0,974.590=2298,6 (m) 85 Điện trở dây quấn kích từ 75oC : L 2298, rt  t   36, 4() 46st 46.1,373 86 Trọng lượng đồng dây quấn kích thích song song: GCt = 8,9 Lt st 10-3 = 8,9 2298,6.1,373 10-3 = 28,1 kg G Cổ góp, chổi than tham số đối chiếu: 87 Chiều rộng vùng trung tính hình học: bdc = τ – bm = 25,6 -17,4 =8,2 (cm) 88 Với chiều rộng chổi than : 22 bch=(2 ÷ 4).tG = (2 ÷ 4).1,26 =2,52÷5,04 Chọn kích thước chổi than bch x lch = 3,2 x cm2 ký hiệu C-4 89 Tiết diện chổi than : Sch = bch.lch = 3,2.4 = 12,8 (cm2) 90 Lấy mật độ dòng điện chổi than Jch’ = 11A/cm2 Số chổi than giá chổi than: N ch'  I pSch J ch'  386,85  1,373 2.12,8.11 Lấy số chổi Nch = 91 Mật độ dòng điện thực chổi than : N ch' 1,373 J ch  J  11  7,55( A / cm ) N ch ' ch 92 Chiều dài tác dụng cổ góp : lG = Nch.(lch + 0,8) + =2(4+0,8)+1 =10,6( cm) 93 Bề rộng vùng đổi chiều theo (12-48) : 23 bch a D bdc  (  u    G )tG tG p DG 3, 1 32, (    )1, 26  9,3(cm) 1, 26 2 20 : G 50 G   y   12  2p 94 Nghiệm lại quan hệ bđc(τ – bm) : bdc 9,3   1.13   bm 8, 95 Hệ số từ dẫn rãnh: hr h4 ld 2,5.105 a   0,6     d b4 l2 Alwp v2 p 30 1,5 29,8 2,5.105  0,6      7,15 7, 27,82 188,86.27,82.1.25,6 96 Sức điện động phản kháng: e p  2.wp l A.v2 .106   2.1.27,82 188,86.25, 6.7,15.106  1,92(V ) 97 Khe hở không khí cực từ phụ : 24 Lấy  f  1,5  .  0, 225  0, 45 cm 98 Chiều dài tính toán khe hở không khí cực từ phụ:  'f  k f  f  1,84.0, 45  0,83cm hệ số khe hở không khí: k f  t1  10 f t1  b4  10 f  2, 05  10.0, 45  1,84 2, 05   10.0, 45 99 Mật độ từ thông khe hở không khí cực từ phụ : B f 1,1.1,92.102    0,15(T ) 2l v2 2.27,82.25, 1,1e p 100 Chiều rộng tính toán bề mặt cực từ phụ theo (1250) : b’mf < (0,55 ÷ 0,75 )bđc < (0,55 ÷ 0,75).9,3 = 5,1 ÷ Lấy bmf = 2,5 cm 101 Bề rộng thân cực từ phụ : bcf  bmf  2 f  2,5  2.0, 45  1,6 102 Từ thông cực từ phụ:  f  B f l f bmf 104  0,15.27,82.2,5.10 4  10 3 Wb 25 lấy chiều dài mặt cực từ phụ lmf  l2 103 Từ thông thân cực từ phụ  f   tf  f  2,5.103 (Wb) lấy hệ số từ tản cực từ phụ  tf = 2,5 104 Tiết diện thân cực từ phụ : Sf = lf.bcf.kcf = 27,62.1,6.0,95 = 42 cm2 Cực từ phụ làm thép kỹ thuật điện 3411 dày 1mm Hệ số ép chặt : kcf = 0,95 Do bề mặt cực từ phụ co nở nên chiều dài thân cực từ phụ lf = lmf – 0,2 = 27,62cm 105 Mật độ từ thông tính toán thân cực từ phụ : Bcf   f 104 Sf  25  0,59 42 106 Sức từ động đôi cực từ phụ : Ft = 7124 (A) 107 Số vòng dây dây quấn cực từ phụ cực: wf  Ff 2I  7124  9, 2.386,85 Lấy wf = 10 vòng 26 108 Tiết diện dây dẫn dây quấn cực từ phụ : s 'f  I 386,85   9, 67 af J f 40 lấy số mạch song song af =1; Jf = 40 A/mm2 109 Chọn dây dẫn tròn bọc sợi thủy tinh ký hiệu PSD đường kính d/dcđ = 2,85/3,50 mm có tiết diện s =9,62 mm2 110 Chiều dài trung bình vòng dây dây quấn cực phụ : Lftb = 2.(lf + bcf + 4.∆cđ) + π.bf = = 2.(27,62 + 4,1 + 4.0,2) + π.1,3 = 69 cm =0,69 m lấy bề dày cuộn dây cực từ phụ bf = 1,3 cm bề dày cách điện 0,2 cm 111 Toàn chiều dài dây quấn cực từ phụ : Lf = 2.pf.lftb.wf = 0,69 10 = 27,6 m 112 Điện trở dây quấn cực từ phụ 75oC : Rf  Lf 46.a 2f s f  27,  0, 063 46.1.9, 62 113 Trọng lượng đồng dây quấn cực từ phụ : 27 GCuf = 8,9 Lf sf 10-3 =8,9 27,6 9,62.10-3 = 2,36 kg 114 Sức từ động cuộn dây ổn định tốc độ: Thường lấy nhỏ sức từ động phản ứng phần ứng : Fnt  Fqd  2wnt I2 386,85  2.5  3869 A ant lấy số mạch nhánh song song ant = Số vòng dây ổn định tốc độ wnt = vòng 115 Chiều dài trung bình vòng dây ổn định tốc độ : Lấy cuộn dây kích thích song song lnt =0,974 m 116 Chiều dài toàn cuộn dây ổn định tốc độ : Lnt = p wnt lnt = 0,974 = 19,48 m 117 Tiết diện dây quấn ổn định tốc độ: Lấy tiết diện dây quấn cực từ phụ : d/dcd = 2,85/3,50 mm ; sm = 9,62 mm2 118 Điện trở dây quấn ổn định tốc độ : 28 Lnt 19, 48 Rnt    0, 02 46snt 46.9, 62 119 Trọng lượng dây quấn ổn định tốc độ : GCunt = 8,9 Lnt snt 10-3 = 8,9 19,48 9,62.10-3 = 1,67 kg 120 Sức điện động phần ứng tải định mức : Eđm = E – I2đm.(R2 + Rf +Rnt) - ∆Uch = = 110 – 386,85 (0,027 + 0,063 + 0,02) – = 65,45 V 121 Từ thông khe hở không khí lúc tải đầy:  dm  60 Edm 60.65, 45   0,02Wb pNn 2.100.1000 122 Sức từ động từ hóa đôi cực lúc tải định mức (theo đặc tính không khí hình 12-15) : F0đm = 4000 A 123 Sức từ động dây quấn kích thích song song đôi cực tải định mức : Ftđm = FE + Fqđ – Fnt = 4000 + 300 - 3869 = 431 A 124 Dòng điện kích từ định mức : I dm  Ftdm 431   0,37 A 2wt 2.590 H Tổn hao hiệu suất 29 125 Tổn hao đồng dây quấn phần ứng : PCu2 = I22đm R2 = 386,852 0,027 = 4040 W 126 Tổn hao đồng dây quấn cực từ phụ : PCuf = I22đm Rf = 386,852 0,063 = 9428 W 127 Tổn hao đồng dây quấn kích thích song song : PCut = U I1 = 110 0,37 = 40,7 W 128 Tổn hao đồng dây quấn ổn định tốc độ : PCunt = I22đm Rnt = 386,852 0,02 = 2993 W 129 Tổn hao đồng chổi than: PCuch = ∆Uch Ich = 386,85 = 773,7 W 130 Tổn hao ma sát cổ góp : Ptx = Sch Ptx kms vG = 20 10-4 3.104 0,2 10,47 = 125,64W Ở lấy áp suất ép lên cổ góp chổi than pcg = 3.104 Pa hệ số ma sát kms = 0,2 ; tiết diện mặt tiếp xúc cổ góp: Sch = 20 cm2, tốc độ bề mặt cổ góp vG = 10,47 ms 131 Tổn hao vòng bi quạt gió : Pvb = 650 W 132 Trọng lượng sắt lưng phần ứng: 30 GFeg  7,8  [( D  2hr )  D02 ] l2 kc 103   [(32,  2.3)  9, 62 ] 7,8 27,82.0,95.10 3  99, kg 133 Trọng lượng sắt phần ứng: d1  d )l kc 103  9,3  7, 7,8.50.1, 04.(3  ).27,82.0,95.103  76,9kg GFez  7,8Zbz (hr  134 Tổn hao lưng phần ứng : pFeg  GFeg  2,3 p1/50 ( f 1.3 ) Bg  190,8W 50 p1/50 = 1,75 W/kg thép kỹ thuật điện 1511 135 Tổn hao sắt phần ứng: pFez  GFez  2,3 p1/50 ( f 1.3 ) Bz  139W 50 136 Tổn hao sắt : pFe = pFeg2 + pFe2 = 190,8+139 = 329,8 W 137 Tổn hao phụ: 31 p1 = 0,01.U.I1 = 0,01 110 387,22 = 425,9 W lấy I1 = I2 + It = 386,85 + 0,37 =387,22 A 138 Tổng tổn hao : ∑p = pCu2 +pCuf +pCunt +pCut +pCuch +ptxch +pcơ +pFe +pt = 18803W 139 Công suất điện đầu : P2 = Eđm I2đm – po – pf = 104 386,85 – 1104,6 – 425,6 = 38702,8 W p0 = pcơ + pFe + ptxch = =1104,6 W 140 Công suất đầu vào : P1 = P2 + ∑p = 38702,8+ 18803 = 57505,8 W 141 Dòng điện đầu vào : Pt 57505,8 I1    522,78 A U 110 142 Dòng điện phản ứng : I2 = I1 – It = 522,78 – 0,37 = 522,4A 143 Hiệu suất động điện : %  P2 38702,8 100%   67,3% P1 57505,8 144 Momen trục : 32 M  9,57 P2 38702,8  9,57  370, N / m n 1000 33 Tài liệu tham khảo: THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN – Trần Khánh Hà , Nguyễn Hồng Thanh 34 ... thước chổi than bch x lch = 3,2 x cm2 ký hiệu C-4 89 Tiết diện chổi than : Sch = bch.lch = 3,2.4 = 12,8 (cm2) 90 Lấy mật độ dòng điện chổi than Jch’ = 11A/cm2 Số chổi than giá chổi than: N ch' ... 4,28(kg) 40 Đường kính phần ứng (đồng thời đường kính trục) : Do =0,3.D=0,3.32,6=9,78 (cm) Lấy Do = 9,6(cm) 41 Chiều cao lưng phần ứng : D  Do 32,6  9,6 hg   hr    8,5  cm  2 42 Chiều dài... 2298,6.1,373 10-3 = 28,1 kg G Cổ góp, chổi than tham số đối chiếu: 87 Chiều rộng vùng trung tính hình học: bdc = τ – bm = 25,6 -17,4 =8,2 (cm) 88 Với chiều rộng chổi than : 22 bch=(2 ÷ 4).tG = (2 ÷ 4).1,26