Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi LỜI NÓI ĐẦU Xã hội không ngừng phát triển, nhu cầu sinh hoạt ngày nâng cao Động điện thiết bò thiếu trình sinh hoạt sản xuất đặc biệt công nghiệp Do có kết cấu đơn giản, làm việc chắn, sử dụng bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên động điện không đồng sử dụng rộng rãi Động điện không đồng rôto lồng sóc loại có kết cấu đơn giản nên chiếm số lượng lớn loại động điện công suất nhỏ trung bình Trong trình học tập trường em nhận đề tài “Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc” Đồ án chia làm hai phần 10 chương: Phần I : Tổng quan động không đồng rôto lồng sóc Phần II : Tính toán động không đồng rôto lồng sóc Chương I : Xác đònh kích thước chủ yếu Chương II : Tính toán sơ stato Chương III : Tính toán sơ rôto Chương IV : Tính toán mạch từ Chương V : Thông số động chế độ đònh mức Chương VI : Tổn hao thép tổn hao Chương VII : Đặc tính làm việc Chương VIII: Tính toán đặc tính khởi động Chương IX : Tính toán nhiệt Chương X : Trọng lượng vật liệu tiêu sử dụng Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi Trong trình thiết kế chắn không tránh sai sót khuyết điểm mong góp ý thầy để em nắm vửng kiến thức máy điện Xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy giáo BÙI VĂN THI giúp em hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày 30 tháng năm 2004 Sinh viên Lê Ngọc Đoàn Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi PHẦN I TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA LỒNG SÓC A Kết cấu động điện không đồng ba pha rôto lồng sóc Bao gồm hai kết cấu mạch từ dây quấn , diễn biến đổi lượng điện phận kết cấu khác Mạch từ động hai khối thép đồng trục cách khe hở không khí đảm bảo cho hai khối thép chuyển động quay tương đối so với khối khối đứng yên gọi phần tónh hay stato khối quay gọi phần quay hay rôto Do từ thông khối thép xoay chiều nên thép gép thép kỹ thuật điện (tôn silíc ) dày 0,35 ÷0,5 mm để giảm tổn hao dòng xoáy Các dây quấn động đặt hai phía khe hở rãnh stato rôto Các phận kết cấu khác bao gồm : Vỏ máy , nắp máy , trục , ổ bi quạt gió làm mát … 1.Vỏ stato :Có nhiệm vụ truyền nhiệt , làm mát lắp đặt chi tiết phụ vỏ phải đảm bảo độ cứng độ bền sau lắp lỏi thép gia công vỏ Vỏ có hai loại , loại gang đúc loại thép hàn lại Loại gang đúc chia làm hai loại : Loại có gân loại gân trong: Loại có gân có đặc điểm gia công tốc độ cắt gọt chậm Phương pháp cố đònh lỏi sắt máy điện cở nhỏ vừa thường đai Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi lõi thép lại ép vào vỏ xếp trực tiếp thép váo chốt hai đầu lại Ở máy điện lớn xếp tôn silíc vào vỏ dùng bulông ép lại Loại vỏ thép hàn gồm hai vòng thép trở lên gân ngang làm khung Lõi sắt stato : Khi đøng kính lõi sắt nhỏ mét dùng nguyên để làm lõi sắt , lõi sắt sau ép vào vỏ có chốt cố đònh với vỏ để khỏi bò quay tác dụng mômen điện từ Nếu đường kính lớn môït mét dùng hình rẻ quạt gép lại , để ghép chặt lõi sắt thường dùng hai hai thép dày ép hai đầu để tránh lực hướng tâm lực hút thường làm cánh đuôi nhạn hình rẽ quạt để gép vào gân vỏ máy Rôto : Nếu đường kính rôto nhỏ 350 mm lõi sắt rôto thường ép trực tiếp lên trục ống lồng trục , đường kính rôto không lớn, phần thép cắt không dùng vào việc có giá trò kinh tếlớn mà kết cấu rôto lại đơn giản hóa Việc dùng ống lồng hạn chế , dùng cần thiết động điện tàu điện để thay trục giễ dàng Khi đường kính rôto lớn 350 mm đường kính rôto cố gắng lấy lớn để dùng lõi thép lấy sử dụng vào việc khác , cấn có giá đỡ rôto Khi đường kính rôto lớn 1000 mm dùng tôn silíc hình rẻ quạt gép lại Khi dùng giá đỡ rôto hình giá đỡ rôto máy lớn thường làm thép ghép lại Lõi sắt thường ép chặt với áp suất từ Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi Kg/cm2 cỡ trung , đến 10 Kg/cm với máy cỡ nhỏ phải có vòng ép để giữ chặt áp suất , để tránh lõi sắt hai đầu bò tản máy nhỏ thường dùng thép dày 1,5 mm ép lại Trong máy lớn thường dùng ép có , phải tán hay hàn vào thép ép để quay không văng Rôto động điện không đồng rôto lồng sóc thường có rãnh nửa kính đúc đầy rãnh rôto dẫn nhôm đồng , dẫn dài khỏi lõi sắt nối tắt hai đầu hai vành ngắn mạch nhôm đồng làm thành lồng mà người ta quen gọi lồng sóc Trong máy điện cỡ nhỏ rãnh rôto thường làm chéo góc so với tâm trục Quạt gió : Nhiệm vụ quạt gió tạo áp suất đủ lớn để đưa dòng khí cần thiết qua hệ thống thông gió máy đễ làm mát máy Quạt gắn trục động , tốc độ quạt tốc độ động , kích thước quạt bò giới hạn kết cấu động , máy điện thường có ba loại quạt thường dùng : Quạt ly tâm , quạt hướng trụ quạt hổn hợp ly tâm hướng trục , thông dụng quạt ly tâm Ở quạt ly tâm cánh quạt quay không khí giửa khe cánh quạt bò đẩy tác dụng lực ly tâm , vùng vòng cánh quạt nơi lỗ gió vào tạo thành vùng không khí loãng vùng vòng cánh quạt nơi thoáng gió có áp suất cao , quạt ly tâm dùng nhiều máy điện tạo áp suất khí cao phù hợp với đặc tính hệ thống thông gió máy điện nhược điểm hiệu suát thấp Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi Dây quấn : Dây quấn động không đồng ba pha rôto lồng sóc gồm nhiều phần tử nối với theo qui luật Phần tử bối dây đặt vào rãnh phần ứng Bối dây chó vòng dây ( gọi dây quấn kiểu dẫn , bối dây thường chế tạo dạng 1/2 phần tư tiết diện thường lớn) , củng có nhiều vòng dây (tiết diện dây nhỏ gọi dây quấn kiểu vòng dây ) Số vòng dây bối dây , số bối dây pha cách nối phụ thuộc vào công suất , điện áp , tốc độ , điều kiện làm việc máy trình tính toán điện từ Dây quấn có yêu cầu sau : a Điện áp ba pha phải , dây quấn ba pha điện áp ba pha lệch 120o góc độ điện b Điện trở điện kháng mạch song song ba pha c Có thể đấu thành mạch song song cần thiết d Dùng vật liệu dây dẫn điện , phần đầu nói ngắn tốt để thu ngắn chiều dài máy đỡ tốn vật liệu e Dễ chế tạo sửa chữa f Cách điện vòng dây , pha với đất tốn chắn g Kết cấu chắn , chòu ứng lực máy bò ngắn mạch đột ngột hay khởi động Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi - Dây quấn động có nhiều kiểu :Dây quấn lớp , hai lớp , dây quấn đồng khuôn , dây quấn đồng tâm… 6.Trục động : Ngoài việc phải chòu toàn trọng lượng rôto , trục chòu mô men xoắn mômen uốn trình truyền động tải , trục chòu lực hướng trục thường lực kéo máy kiểu trục đứng Ngoài tải , trục phải chòu lực từ phía khe hở không khí không gây Trục có yêu cầu sau : a Phải có đủ độ bền tất tiết diện trục máy làm việc kể có cố ngắn mạch b Phải có đủ độ cứng để tránh sinh độ võng lớn làm rôto chạm stato c Tốc độ giới hạn trục phải khác nhiều với tốc độ máy làm việc bình thường Kích thước đầu trục động tiêu chuẩn hóa kích thước lựa chọn bảng VIII sách thiết kế máy điện Gối trục : Máy điện dùng gối trục ổ bi hay ổ trượt Máy điện nhỏ vừa dùng ổ bi chủ yếu , máy nhỏ yêu cầu tiếng ồn dùng bạc Máy lớn phải dùng ổ bi , ổ bi có ưu điểm sau kích thước nhỏ , kết cấu gọn , độ mài mòn không lớn , bảo dưỡng đơn giản , tổn hao ma sát nhỏ , điều quan trọng máy thường khởi động B Hoạt động động không đồng ba pha rôto lồng sóc : Động làm việc dựa vào đònh luật luật điện từ f tác dụng lên dẫn có chiều dài l có dòng điện I nằm từ trường có Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi r từ cảm B Chiều độ lớn lực f xác đònh theo tích véc tơ f = r ur i.l.B Đó đònh luật động biến đổi điện thành Khi đông cấp điện , dòng điện dây quấn stato sinh lõi sắt stato từ trường quay với tốc độ đồng n1 = 60.f1 / p , f1 tần số dòng điện lưới đưa vào , p số đôi cực máy , từ trường quét qua dẫn nhiều pha tự ngắn mạch đặt lõi sắt rôtovà cảm ứng dẫn sức điện động dòng điện Từ thông dòng điện sinh hợp với từ thông stato tạo thhành từ thông tổng khe hở Dòng điện dẫn rôto tác dụng với từ thông khe hở sinh mômen Tác dụng làm cho rôto quay với vận tốc không đồng n (n < n 1) Để phạm vi tốc độ động người ta dùng hệ số trượt s , theo đònh nghóa hệ số trượt : S% = Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn n1 − n 100 n1 Trang Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi PHẦN II TÍNH TOÁN ĐỘNG SƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA RÔTO LỒNG SÓC CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU Những kích thước chủ yếu máy điện không đồng đường kính stato chiều dài lõi sắt l mục đích việc chọn kích thước chủ yếu để chế tạo máy kinh tế hợp lý mà tính phù hợp với tiêu chuẩn nhà nước Tính kinh tế máy vật liệu sử dụng để chế tạo máy mà xét đến trình chế tạo nhà máy, tính thông dụng khuôn dập, vật đúc , kích thước… Ngoài việc chọn tải đường A Bδ ảnh hưởng nhiều đến kích thước chủ yếu D l Đứng mặt tiết kiệm vật liệu nên chon A Bδ lớn, chọn lớn tổn hao đồng sắt tăng lên, làm máy nóng, ảnh hưởng đến tuổi thọ máy Do chọn A Bδ cần xét đến chất lượng vật liệu sử dụng Nếu dùng vật liệu dẫn từ tốt (có tổn hao hay có độ từ thẩm cao) chọn Bδ lớn Dùng dây đồng có cấp cách điện cao chọn A lớn Ngoài tỉ số A Bδ ảnh hưởng đến đặc tính làm việc khởi động động không đồng bộ, A đặc trưng cho mạch điện, Bδ đặc trưng cho mạch từ Hệ số cosϕ máy chủ yếu phụ thuộc tỉ lệ với dòng điện từ hoá với dòng điện đònh mức Tính toán thông số : Các số liệu ban đầu: - Công suất: 1,5 kW - Điện áp :380/220V - Tần số : 50Hz - Số cực: 2p = - cosϕ = 0.8 - η = 75 % Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi -Imở /Iđm ≤ -Mmở /Mđm≥ 1,4 -Mmax / Mđm≥ 1,7 Tốc độ đồng bộ: ( ) 60.f1 60.50 = = 1500 v ph p Trong đó: f = 50 Hz p=2 10 Đường kính stato n1 = Theo bảng IV.1 phụ lục IV : dãy công suất chiều cao tâm trục động điện không đồng roto lồng sóc kiểu IP44 theo tiêu chuẩn Việt Nam, cấp cách điện cấp B Dựa theo công suất (KW) số cực (2p) ta tra chiều cao tâm trục h=90 (mm) tương ứng với động có công suất : P =1,5(KW) số cực 2p = Theo bảng 10.3 trò số Dn theo h =149(mm) dãy 4A Nga : Dn =14,9(cm) 11 Đường kính stato D: Theo bảng 10.2 có : K D = 0,64 ÷ 0,68 D = K D D n = 0,64.14,9 = 9,5 (cm) (10-1 ) Chọn KD = 0,64 12 Công suất tính toán P’: k P 0,95.1,5 P' = E = = 2,37(kW) η.cos ϕ 0,75.0,8 Trong đó: cosϕ = 0,8 (10-3 ) η = 0,75 P = 1,5 kW kE : Tỷ số sức từ động điện áp Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 10 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Trong h = Bùi Văn Thi d 0,52 = = 0,17(cm) 2 -Hệ số từ dẫn tản rãnh stato xét đến bão hòa mạch từ tản: λ r1bh = λ r1 − ∆λ1bh = 1,349 − 0,593 = 0,756 -Hệ số từ tản tạp stato xét đến bão hòa mạch từ tản: λ t1bh = λ t1.X δ = 1,676.0,81 = 1,357 -Tổng hệ số từ tản stato xét đến bão hòa mạch từ tản: ∑λ 1bh =λ r1bh + λ t1bh + λ d1 = 0,756 + 1,357 + 0,817 = 2,93 -Điện kháng stato xét đến bão hòa mạch từ tản: x1bh = x1 ∑λ 1bh ∑λ = 4,547 2,93 = 3,467 ( Ω ) 3,842 -Sự biến đổi tương đương miệng rảnh rôto C2 = ( t − b 42 ) ( − X δ ) = ( 9,88 − 1) ( − 0,81) = 1,687 -Sự giảm nhỏ hệ số từ dẫn tản rãnh bão hoà: ∆λ r 2bh = h 42  c2  0,05  1,687  = 0,472  = b 42  c + b 42  0,1  1,687 + 0,1  -Hệ số từ tản rãnh rôto xét đến bão hòa mạch từ tản hiệu ứng mặt : λ r ξbh = λ r ξ − ∆λ 2bh = 1,599 − 0,472 = 1,127 -Hệ số từ tản tạp rôto xét đến bão hòa mạch từ tản: λ t 2bh = λ t X δ = 2,642.0,81 = 2,125 -Hệ số từ tản rãnh nghiêng rôto xét đến bão hòa mạch tản λ rnbh = λ rn X δ = 0,925.0,81 = 0,749 -Tổng hệ số từ tản rôto xét đến bão hòa mạch từ tản hiệu ứng mặt ∑λ ξbh = λ r 2ξbh + λ t 2bh + λ d + λ rnbh =1,127 + 2,125 + 0,384 + 0,749 = 4,385 Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 46 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi -Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mặt bão hòa mạch từ tản: x ' ξbh =x ' ∑λ ξbh ∑λ = 6,984 4,385 = 5,535 ( Ω ) 5,532 103 Các tham số ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt bão hòa mạch từ tản: rnξ = r1 + r2' ξ = 5,246 + 4,179 = 9,425(Ω) x nξbh = x1bh + x '2ξbh = 3,467 + 5,535 = 9,002 ( Ω ) z nξbh = rn2ξ + x 2nξbh = 9,4252 + 9,0022 = 13,033 ( Ω ) 104 Dòng điện khởi động: U 220 Ik = = = 16,88 ( A ) z nξbh 13,033 Giá tri không sai khác so với trò số giả thiết mục 98 nên không cần giả thiết lại 105 Bội số dòng khởi động: I 16,88 i kd = k = = 4,9 ( A ) Idm 3,4 5A Bội số dòng điện khởi động I k=4,9 A đảm bảo yêu cầu thiết kế I k≤ 106 Điện kháng hỗ cảm xét đến bão hòa: x12n = x12 k µ = 144.1,4 = 201,6 ( Ω ) C2 ξbh = + I'2k = x '2 ξbh x12n =1+ 5,535 = 1,027 201,6 Ik 16,88 = = 16,436 ( A ) C2 ξbh 1,027 107 Bội số mô men khởi động: 2  I'2k  r2' ξ  16,636  4,179 m k =  '  ' sdm =   3,67 0,052 = 2,04 I r 2,8    2dm  Bội số mố men khởi động thoả mản yêu cầu thiết kế mk ≥ 1,4 Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 47 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Bùi Văn Thi Trang 48 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi CHƯƠNG IX TÍNH TOÁN NHIỆT Động không đồng kiểu kính IP44 tính toán nhiệt theo sơ đồ thay Máy có quạt thổi vỏ máy qua cánh tản nhiệt , đồng thời có gió tuần hoàn vỏ máy nhờ cánh quạt đặt vành ngắn mạch rôto lồng sóc SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ θcu p Rcđ cu Rcu Qcđ Qcu PFe QFe RFe p r Rd’ Qd’ ∑p Rα θ α 108 Các nguồn nhiệt sơ đồ thay nhiệt bao gồm : -Tổn hao đồng stato: QCu1 = PCu1 + 0,5Pf = 178 + 0,5.9 = 191,5(W) Với PCu1 bảng ứng với s dm = 0,052 pf = w -Tổn hao sắt stato: Q Fe = PFe = 27,644(W) -Tổn hao rôto: Q R = PCu + 0,5Pf + PCo + Pbm + Pdm = 92 + 0,5.9 + 11 + 0,585 + 0,322 = 108,4(W) Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 49 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi 109 Nhiệt trở mặt lõi sắt stato:  1  1   + + = 0,034( C / W)   =   SD1  α g α δg  449,145  0,236 0,09  SD1 = πD n l = 3,14.14,9.9,6 = 449,145(cm ) R Fe = R Feg + R δg = Với: λ Fe 30.10−2 αg = = = 0,236(W / cm C) h g1 1,27 α δg = 0,09(W / cm C) λFe=30.10 −2 ( C / W ) hệ số tản nhiệt thép tra theo bảng 8.2 110 Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stato: Rd = δc + ( C / W) λ cSd α dSd Trong : δc = 0,02 cm cách điện đầu nối băng vải λc = 0,16.10 −2 w/oc cách điện cấp B theo bảng 8.2 α d = (1 + 0,54VR2 ).10−3 = (1 + 0,54.11,0882 ).10 −3 = 0,067(W / cm C) , πD n n 3,14.14,9.1422 = = 11,088(m / s) : 6000 6000 n = n1 (1 − s) = 1500(1 − 0,052) = 1422(V / p) VR = Sd = Z1Cb ld = 36.3,736.11,93 = 1604,5(cm ) ld =11,93(cm) chiều dài phần đầu nối dây quấn stato -Với chu vi bối dây Cb tính sau: πd 22 Cb=2(AC+d1)+ AB = d2-d1=0,67-0,52 = 0,15 cm = 0,152 + 0,9852 = 0,996 ( cm ) AC = AB2 + h12 -Rãnh stato : Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 50 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi 3,14.0,67 ⇒ Cb=2.(0,966+0,52)+ =3,736 cm ⇒ Rđ= 0,02 + = 0,017 o C / W −2 0,16.10 1604,5 0,067.1604,5 111 Nhiệt trở đặt trưng cho độ chênh nhiệt không khí bên máy vỏ máy: 1 R 'α = ' = = 0,425( C / W) −2 αSα 0,277.10 848,4 Trong đó: −2 α = α (1 + K VR ).10 −3 = 1,67.10−3 (1 + 0,06.11,064) = 0,277.10 (W / C.cm ) α = 1,67.10−3 (W / C.cm ) K = 0,05 ÷ 0,07 hệ số tính đến sự chuyển dòch không khí, chọn K = 0,06 πD 2n S = 2.f ( πD n ) + L.( πD ) + -Diện tích mặt vỏ máy bao gồm hai phần đầu nối , phần mạch từ hai nắp ' α - Chiều dài phần đầu nối dây quấn f = Kt.τy+B = 0,5.7,64+ = 4,82 cm Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 51 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi Với Kt=0,5 , B=1 theo bảng 3.4 τy = 7,64 cm ⇒ S α =2.4,82.3,14.14,9+9,6.3,14.9,5+ ' ⇒ Rα = ' 3,14.14,92 =848,4 cm2 1 = = 0,2425 o c / W ' −2 α.Sα 0,277.10 848,4 112 Nhiệt trở bề mặt vỏ máy: - Cánh tản nhiệt : b C hg α vs v + α 'ns 'n + α ''ns''n α b c + g' với K g = b + c αv b + c Rα = chọn c = 1,5cm khoảng cách hai gân ,b=0,4 cm chiều dày gân h g chiều cao gân tản nhiệt bằng1 (cm) d= 2.C.h 2.1,5.1 = = 1,2(cm) C + h 1,5 + mà d: đường kính rãnh thông gió vv : tốc độ gió thổi mặt vỏ máy tính đến suy giảm 50% theo chiều dài gân tản nhiệt Đường kính cánh quạt lấy D n vv = 0,5.π.D n n 0,5.3,14.14,9.1422 = = 5,544 (m / s) 6000 6000 ' −0,.2 α Vv0,8 10 −4 =3, 6.0, 012 −0,2.5, 532 0,8.10 −4 =3, 425.10 −3 (W / cm C) v =3, 6.d α g = β.λ.th(β.h) = 0,585.4.10 −2 th(0,585.1) = 1,23.10 −2 (W / cm C) 2.α 'v 2.3,425.10−3 β= = = 0,654 λ.b 4.10−2.0,4 λ = 4,.10−2 W / Ccm hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm gân Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 52 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi 1,5 1,23.10 −2 0,4 + = 1,545 ⇒ Kg= 0,4 + 1,5 3,245.10 −3 0,4 + 1,5 α v = K g α 'v = 1,545.3,42510−3 = 5,291.10 −3 (W / cm C) -Ở nắp sau ,tốc độ gió cánh quạt không bò suy giảm nên hệ số tản nhiệt nắp có gió thổi bằng: α 'n = 3,6.d −0,2 v 0,8 10−4 = 3,6(0,012) −0,2 (2.5,532)0,8 10 −4 = 5,964.10 −2 (W / cm C) -Hệ số tản nhiệt nắp gió thổi : α"n = α = 1,42.10−3 (W / cm C) theo bảng 8.3 -Diện tích nắp động cơ: 2  D + 1,6   14,9 + 1,6  S = S = Snap = π  n  = 3,14   = 213,716 (cm ) 2     (trong chọn bề dày vỏ máy 0,8 cm ) ' n " n -Diện tích toả nhiệt bề mặt vỏ máy : Chu vi vỏ máy Cv=(Dn+2.0,8)π =(14,9+2.0,8).3,14=51,81 cm Chiều dài vỏ máy L=L1+2.f =9,6+2.4,82 =19,24 cm f= 4,82 chiều dài phần đầu nối -Số cánh tản nhiệt: Cv 51,81 = = 27 (cánh) b + c 0,4 + 1,5 Phần lòng máy không làm cánh tản nhiệt nên máy toả nhiệt với 20 cánh -Diện tích toả nhiệt 20 cánh là: N= Sg=L.h.2.20 = 19,24.1.2.20=769,6 cm2 -Diện tích lòng máy : S’=n’.b.L+n’.c.L = 7.0,4.19,24+7.1,5.19,24=255,892 cm2 Với n’ =7 số gân tản nhiệt không làm phần võ máy - Điện tích hộp đầu dây chọn Shc=120 cm2 -Tổng diện tích toả nhiệt máy: Sv=Sn+Sn’+Sg+Sr+Shc+S’ =213,716+213,716+769,6+577,2+120+255,892=2150,124 cm Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 53 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi -Chiều dài gân tản nhiệt: lg = 1,3.l10 = 1,3.11,4 = 14,82(cm) ⇒ Rα = (5,291.2150,124 + 5,964.213,716 + 1,42.213,716).10−3 = 7,719.10 −2 o C/ W 113 Nhiệt trở lớp cách điện: δ 0,025 Rc = c = = 0,2210−2 ( C / W) −2 λ c Sc 0,87.10 1291,16 λ c = 0,87.10−2 (W / C) hệ số dẩn nhiệt vật liệu Trongđó: cách điện rãnh chọn theo bảng 8.2 δc = 0,025 (cm) chiều dày lớp cáh điện Sc = Z1.C b l1 = 36.3,736.9,6 = 1291,16(cm ) tiết diện truyền nhiệt lớp cách điện 114 Độ chênh nhiệt vỏ máy với môi trường: θ0 = (QCu1 + PFe + PR )R α = (191,5 + 27,46 + 108,,4)7,719 = 25 ( C) 115 Độ tăng nhiệt dây quấn stato: θ1 = QCu1 (R Fe + R c ) + PFe R Fe + PR R 'α R + Rc + Fe R d + R 'α R Fe + R C R d + R 'α + θ0 = 191,5(3,4 + 0,22).10−2 + 0,27.3,410−2 + 108,4.0,42510−2 = (3,4 + 0,22).10−2 (0,017 + 0,425).10−2 (3,4 + 0,22).10−2 1+ (0,017 + 0,425).10−2 +25 = 34,9 ( C) −2 Trong đó: R Fe = 3,4.10 ( C / W) :nhiệt trở mặt lõi sắt stato: R d = 0,017.10−2 ( C / W) :nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stato R C = 0,22.10−2 ( C / W) : nhiệt trở lớp cách điện Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 54 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi Kết luận :Ứng với cấp cách điện chọn cấp B , nhiệt độ cho phép 130 0C mà động ta thiết kế có độ tăng nhiệt dây quấn là34,9 0C Do động làm việc không sợ bò nóng, ảnh hưởng làm hỏng cách điện Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 55 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi CHƯƠNG X TRỌNG LƯNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG 116 Trọng lượng thép silic cần chuẩn bò: G Fe = (D n + ∆) l1.K c γ Fe 10−3 = (14,9 + 0,415) 9,6.0,97.7,8.10 −3 = 17 (kg) 117 Trọng lượng dây quấn stato: - Khi không tính cách điện: G 'Cu = Z1.U r1.n.S1.l tb γ Cu 10 −5 = 36.102.2.0,273.21,53.8,9.10−5 = 3,84 (kg) Trong đó: n = : số sợi ghép song song S1 = 0,273 (mm ) :diện tích thực lõi sắt l tb = 21,53 (cm) : chiều dài trung bình nửa vòng dây dây quấn stato - Khi kể cách điện: 2    0,246    d cd   ' G Cu = 0,876 + 0,124    G Cu = 0,876 + 0,124    3,84 = 3,93 (kg) d 0,59         118 Trọng lượng nhôm rôto(không kể cánh quạt vành ngắn mạch): - Trọng lượng nhôm dẫn: G td = Z2 Std l2 γ Al 10−5 = 30.52,9.9,6.2,6.10−5 = 0,369(kg) Std = Sr = 52,9(mm ) - Trọng lượng nhôm vành ngắn mạch: G v = 2π.L Sv γ Al 10 −5 = 23,14.9,6.144.2,6.10−5 = 0,225(kg) -Trọng lượng nhôm rôto: G Al = G td + G v = 0,396 + 0,255 = 0,621(kg) 119 Chỉ tiêu kinh tế vật liệu tác dụng: a) Thép kỹ thuật điện: g Fe = G Fe 17 = = 11,3(kg / KW) P 1,5 Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 56 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi b) Đồng : g Cu = G Cu 3,93 = = 2,62(kg / KW) P 1,5 c) Nhôm: g Al = Gl 0,621 = = 0,41(kg / KW) P 1,5 Trong P=1,5(KW):công suất dònh mức máy Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 57 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi KẾT LUẬN Qua việc thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ta rút số kinh nghiệm sau : Trong thiết kế đòi hỏi ta cần phải tra cứu xác hệ số, công thức tính toán cho thông số máy phụ thuộc vào loại máy, kiểu máy nhiều yếu tố khác … Vì mà ta phải xem xét vấn đề thật kỹ lưỡng, thiết kế ta phải hiểu thông số nằm khoảng hợp lý thỏa mãn … Qua thông số cần tính toán máy với n=1422(vòng/phút) s=0,052, theo bảng lập cos ϕ =0,82 , hiệu suất 0,825 xem thỏa mãn điều kiện đặt Ứng với cấp cách điện chọn cấp B, nhiệt độ cho phép 130 0C mà động ta thiết kế có độ tăng nhiệt dây quấn 34,9 C Do động làm việc không sợ bò nóng, ảnh hưởng làm hỏng cách điện Ngoài để tăng cường độ làm mát cho động ta lắp thêm quạt gió bên động Yêu cầu thiết kế Imở/Iđm ≤ Mmở/Mđm ≥ 1,4 Mmax/Mđm ≥ 1,7 cosϕ = 0,8 η = 0,75 Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Kết thiết kế Imở/Iđm = 4,96 Mmở/Mđm = 2,04 Mmax/Mđm = 2,34 cosϕ = 0,82 η = 0,825 Trang 58 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi TÀI LIỆU THAM KHẢO Thiết kế máy điện Trần Khánh Hà Nguyễn Hồng Thanh Máy điện dòch theo bảng tiếng pháp A.V Ivanov Smolenski Thiết kế máy điện công suất nhỏ Nguyễn Hồng Thanh Động điện ba pha pha công suất nhỏ Trần Khánh Hà Máy điện Vũ Gia Hanh (chủ biên ) Trần Khánh Hà Phan TửThụ Nguyễn Văn sáu Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 59 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi MỤC LỤC Trang Phần I : Tổng quan động điện không đồng ba pha rôto lồng sóc công suất nhỏ trung bình Phần II : Phần tính toán động điện không đồng ba pha rôto lồng sóc Chương I : Xác đònh kích thước chủ yếu Chương II : Tính toán sơ stato 12 Chương III : Tính toán sơ rôto 19 Chương IV : Tính toán mạch từ 24 Chương V : Thông số động chế độ đònh mức 28 Chương VI : Tổn hao thép tổn hao 35 Chương VII : Đặc tính làm việc .38 Chương VIII: Tính toán đặc tính khởi động 42 Chương IX : Tính toán nhiệt 47 Chương X : Trọng lượng vật liệu tiêu sử dụng 54 Kết luận 56 Tài liệu tham khảo 57 Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 60 [...]... 2211 cán nguội, dày 0,5mm 33 Chọn khe hở không khí δ : Theo bảng 10.8 (Tr 253 TLTKMĐ) Dãy động cơ 4A Chọn δ =0,3mm Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 19 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi CHƯƠNG III TÍNH TOÁN SƠ BỘ RÔTO Thiết kế rãnh rôto cũng chính là xác đònh diện tích rãnh roto (diện tích thanh dẫn lồng sóc) Do điện trở r 2 và điện kháng x2 của rôto có quan hệ với hình dạng rãnh rôto. .. với giá trò ban đầu chọn, ta tính được B δ không sai lệch nhiều nên các thông số đã tính là chấp nhận được Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 15 Bùi Văn Thi C A Z B sơ đồ dây quấn ba pha hai lớp bước ngắn y=8 ,q=3 , a=2 , τ=9 X y Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 16 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi 26 Sơ bộ răng rãnh stato: Theo bảng 10.5a,b với... ϕ =0,8 U1=220 V P=1,5kW Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 11 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi CHƯƠNG II TÍNH TOÁN SƠ BỘ STATO Dạng rãnh stato phụ thuộc vào thiết kế điện từ và dây dẫn, rãnh phải được thiết kế sao cho vừa số dây dẫn thiết kế kể cả phần cách điện và công nghệ chế tạo dễ dàng Mật độ từ thông trên gông và răng không được vượt quá một trò số nhất đònh nào đó để đảm bảo... Đoàn Trang 28 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi 68 Dòng điện từ hoá : Iµ = pF 2.577,11 = = 1,481 A 2,7w1k kd1 2,7.306.0,943 Trong đó: (4-83 ) F = 577,11 A kd = 0,943 w1 = 306 vòng -Dòng điện từ hoá phần trăm: Iµ % = Iµ Idm 100 = Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn 1,48 100 = 39,15% 3,78 Trang 29 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi CHƯƠNG V THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH... Kc=0,97 ' Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 20 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi 38 Đường kính trục rôto Dt: Dt=0,3.D=0,3.9,5=2,85 cm Trong đó: D=9,5 cm -Các kích thước chế tạo và lắp đặt của trục rôto được chọn ở phụ lục III trang 600 sách thiết kế máy điện Các kích thước của trục rôto : 50 260 36 50 28.5 25 22 36 39 Dòng điện thanh dẫn rôto Itd: Theo hình 10.5 với cos ϕ = 0,8 chọn... miệng rãnh h 41=0,5 mm,chiều rộng miệng rănh b41=2 mm -Theo công thức (2-32) sách động cơ điện không đồng bộba pha công suất nhỏ ta có : π ( D + 2.h 41 ) − b z1.Z1 3,14(9,5 + 2.0,05) − 0,36.36 d1 = = = 0,52(cm) Z1 − π 36 − 3,14 Trong đó: Dn=14,9cm h41=0,05 cm Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 17 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi Z1=36 rãnh π ( D n − 2.h g1 ) − b z1.Z1 d2 = Z1 + π = 3,14(14,9... tản rôto: ∑ λ 2 = λ r 2 + λ t 2 + λ d 2 + λ rn = 1,599 + 2,624 + 0,384 + 0,925 = 5,532 Trong đó: λ r 2 = 1,599 λ t 2 = 2,624 λ d 2 = 0,384 λ rn = 0,925 88 Điện kháng tản dây quấn rôto: x 2 = 7,9f1l 2 ∑λ 2 10 −8 = 7,9.50.9,6.5,532.10 −8 = 2,097.10 −4 (Ω) Trong đó: f1 = 50 Hz l2 = 9,6cm ∑ λ 2 = 5,532 89 Điện kháng rôto đã quy đổi : Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 35 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc -... A cm 2pτ 2.2.7,45 Tảiđường tính được không sai khác nhiều so với chọn sơ bộ nên không cần tính lại -Mật độ dòng điện J1: J1 = AJ 1720 = = 7,381(A / mm 2 ) A 233 (10-7 ) -Tiết diện dây stato sơ bộ: s1 ' = I1 3,78 = = 0,256(mm 2 ) a1.n1.J1 2.1.7,381 Trong đó: (10-8 ) a1 = 2 n1 = 1 số sợi ghép song song Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 13 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi I1 = 3,78 A... 2p=4 62 Sức từ động ở gông stato: Fg1 = Lg1H g1 = 10,69.6 = 64,14 A ( Tính theo công thức4-47 ) Sinh viên: Lê Ngọc Đoàn Trang 27 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Bùi Văn Thi 63 Mật độ từ thông trên gông rôto: Bg2 = φ104 0,00326.104 = = 0,95 T 2h g l 2 k c 2.1,84.9,6.0,97 ( Tính theo công thức4-55) Trong đó: hg2=1,84 cm l2=9,6 cm φ = 0,00326 Wb 64 Cường độ từ trường ở gông rôto: Theo bảng... Trang 22 Thiết Kế Động Cơ KĐB Rôto Lồng Sóc - GVHD: Chọn av= Bùi Văn Thi b v = 1, 2.h r 2 = 1, 2.15 = 18(mm) s v 146,66 = = 8,1mm ,chọn av=8 mm bv 18 -Tiết diện vành ngắn mạch Sv : s v = a v b v = 8.18 = 144(mm 2 ) D v = D − (a + 1) = 95 − (8 + 1) = 86 ( mm ) 45.Diện tích rãnh rôto : π(d1 + d 2 ) 1 + h12 (d1+d 2 ) 8 2 3,14(4,92 + 2,7 2 ) 1 = + 10,7(4,9 + 2,7) = 52,9mm 2 8 2 sr 2 = Diện tích rãnh rôtovà