Đang tải... (xem toàn văn)
Máy điện là một thiết bị điện tử ,nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ .Về cấu tạo gồm có : mạch từ (lõi thép ) ,mạch điện (các dây quấn ) .Máy điện dùng để biến đổi năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện ) hoặc dùng để biến đổi các thông số điện năng như : Điện áp ,dòng điện ,tần số ,số pha … Máy điện là thiết bị thường gặp trong các ngành công nghiệp đặc biệt là máy điện công suất nhỏ và nó chiếm ưu thế trong ngành công nghiệp máy điện .Và nó đã được phát triển từ rất nhiều năm ,đặc biệt là trong những năm gần đây song song với sự phát triển mạnh mẽ của máy điện lớn thì máy điện công suất nhỏ đã được phát triển mạnh mẽ và góp phần không nhỏ trong công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước ,đặc biệt trong các thiết bị điện tự động ,trong máy tính ,trong các loại truyền động nhẹ và trong các thiết bị gia dụng … Máy điện nhỏ thường có công suất giới hạn từ một vài phần của Walt đến 750W hoặc có thể hơn nữa tuỳ theo mức độ yêu cầu sử dụng . Phần lớn máy điện công suất nhỏ thường được dùng trong lưới điện xoay chiều 3 pha và một pha là động cơ điện rôto lồng sóc ,đặc biệt là động cơ điện một pha dùng nguồn một pha trong lưới điện sinh hoạt công với những ưu điểm của nó như sau :
Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng LỜI MỞ ĐẦU Máy điện thiết bị điện tử ,nguyên lý làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ Về cấu tạo gồm có : mạch từ (lõi thép ) ,mạch điện (các dây quấn ) Máy điện dùng để biến đổi lượng thành điện (máy phát điện ) dùng để biến đổi thông số điện : Điện áp ,dòng điện ,tần số ,số pha … Máy điện thiết bị thường gặp ngành công nghiệp đặc biệt máy điện cơng suất nhỏ chiếm ưu ngành cơng nghiệp máy điện Và phát triển từ nhiều năm ,đặc biệt năm gần song song với phát triển mạnh mẽ máy điện lớn máy điện cơng suất nhỏ phát triển mạnh mẽ góp phần khơng nhỏ cơng nghiệp hố đại hố đất nước ,đặc biệt thiết bị điện tự động ,trong máy tính ,trong loại truyền động nhẹ thiết bị gia dụng … Máy điện nhỏ thường có cơng suất giới hạn từ vài phần Walt đến 750W tuỳ theo mức độ yêu cầu sử dụng Phần lớn máy điện công suất nhỏ thường dùng lưới điện xoay chiều pha pha động điện rơto lồng sóc ,đặc biệt động điện pha dùng nguồn pha lưới điện sinh hoạt cơng với ưu điểm sau : - Kết cấu gọn nhẹ giá thành vừa phải - Không gây can nhiễu vô tuyến - It tiếng ồn - Sử dụng đơn giản chắn Với thuộc tính đặc điêm nên động điện pha sử dụng rộng rãi Từ mục đích yêu cầu ,địi hỏi ngành cơng nghiệp máy điện ,đặc biệt nước ta cần phải quan tâm việc cải tạo nâng cấp Nhằm đáp ứng yêu cầu sử dụng góp phần đưa ngành Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động không đồng ba pha lồng sóc cơng nghiệp máy điện nước ta đất nước ta phát triển nhanh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng sóc PHẦN 1: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN NHỎ A Đặc điểm cấu tạo I Một số thuộc tính chung máy điện nhỏ Xét cấu tạo ,hình dáng kích thước đại lượng máy điện nhỏ so với máy điện cỡ lớn khác máy điện có chung nguyên lý làm việc Dựa vào hai định luật điện từ Đinh luật thứ định luật suất điện động cảm ứng đặt dẫn có chiều dài l chuyển động với vận tốc từ trường đứng yên có từ cảm B Chiều giá trị sức điện động xác định → → → từ tích véc tơ e = v l B Đó đinh lụât sở máy phát điện biến đổi thành điện Định luật thứ hai định luật lực điện từ f tác dụng lên dẫn có chiều dài l có dịng điện i nằm từ trường có từ cảm B → → → Chiều độ lớn lực f xác định theo tích véc tơ e = v l B Đó đinh lụât của động biến đổi điện thành Dựa sở hai định luật dây quấn đại lượng liên quan phải trì yếu tố máy điện Cũng giống máy điện quay khác máy điện không động bao gồm phận sau : Phần tĩnh hay Stato Trên Stato có vỏ lõi sắt hay dây quấn a) Vỏ máy : Vỏ máy có tác dụng cố định lõi Fe dây quấn ,không dùng để làm mach dẫn từ Thường vỏ máy làm gang ,với máy có cơng suất tương đối lớn thường dùng thép hàn lại thành vỏ tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ khác b) Lõi sắt : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động không đồng ba pha lồng sóc Lõi sắt phần dẫn từ từ trường qua lõi sắt từ trường quay nên để giảm tổn hao ,lõi sắt làm bẵng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm ép lại Khi đường kính ngồi lõi sắt nhỏ 900 mm dùng trịn ép lại đường kính ngồi lớn 90 mm phải dùng hình rẻ quạt ghép lại thành khối tròn Mỗi thép kỹ thuật điện có phủ sơn cách điện bề mặt để giảm tổn hao dòng điện xoay chiều gây lên Nếu lõi sắt ngắn ghép thành khối Nếu lõi sắt dài thường ghép thành thép ngắn ,mỗi thép đặt cách 1cm để thơng gió cho tốt Mặt lõi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn c) Dây quấn : Dây quấn Stato đặt vào rãnh lõi sắt cách điện tốt với lõi sắt Dây quấn đóng vai trị quan trọng máy điện trực tiếp tham gia trình biến đổi lượng điện thành hay ngược lại đồng thời mặt kinh tế giá thành dây quấn chiếm phần cao toàn giá thành máy 2) Phần quay Rôto : Gồm lõi sắt dây quấn : a) Lõi sắt : Nói chung thường dùng thép kỹ thuật điện ghép ép lại,đặc điểm khác biệt đay không cần sơn cách điện thép tần số làm việc ro to thấp vài Hz nên tổn hao dịng phu roto thấp.Lõi sắt ép trực tiếp lên trục máy lên giá rơto máy Phía ngồi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn b) Rơto: Có hai loại Rơto kiểu dây quấn rơto lồng sóc : Rơto kiểu dây quấn : Rơto có dây quấn dây quấn Stato Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây đồng tâm lớp Dây quấn pha rơto thường đấu hình đầu nối vào vành Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động không đồng ba pha lồng sóc trượt thường làm đồng đặt cố định đầu trục thông qua chổi than đấu với mạch điện bên ngồi Đặc điểm rơto kiểu dây quấn thông qua chổi than đưa R phụ hay sức điện động phụ vào mạch điện rơto để cải thiện tính mở máy làm việc bình thường dây quấn rơto nối ngắn mạch Rơto kiểu lồng sóc : Kết cấu cảu dây quấn khác với dây quấn Stato Trong rãnh lõi sắt rôto đặt vào dẫn đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt nối kết lại hai đầu hai vành ngắn mạch đồng hay nhôm làm thành lồng gọi lồng sóc Dây quấn lồng sóc khơng cần cách điện với lõi sắt Để cải thiện tính mở máy máy cơng suất tương đối lớn , rãnh rơto làm thành dạng rãnh sâu làm thành hai rãnh lồng sóc Trong máy điện cỡ nhỏ rãnh rơto thường làm chéo góc so với tâm trục *Trục: Trục máy điện mang roto quay lòng stato, chi tiết quan trọng,Trên trục roto có lõi thép,dây quấn vành trượt quạt gió 3) Khe hở : Vì rơto lõi tròn nên khe hở Khe hở máy điện khơng đồng nhỏ;(0,2 ÷ 1) mm máy cỡ nhỏ vừa.Đẻ hạn chế dòng từ hố lấy từ lưới vào nhờ hệ số cơng suất máy cao 4) Các đại lượng định mức : Cũng tất máy điện khác máy điện khơng đồng có trị số định mức đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật máy Khi đóng điện máy phải làm việc phải đạt giá trị định mức ghi nhãn máy 5) Nguyên lý làm việc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động không đồng ba pha lồng sóc Khi lõi Fe Stato máy điện không đồng tạo từ trường quay với tốc độ đồng n1 = 60 f f1 tần số dịng p điện lưới đưa vào từ trường quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt lõi Fe rơto cảm ứng dây quấn sức điện động dịng điện từ thơng dịng sinh hợp với từ thông Stato tạo thành từ thơng tổng khe hở Dịng điện dây quấn rôto tác dụng với từ thông khe hở sinh mơmen Tác động có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n rôto Để phạm vi tốc độ máy ,thường người ta dùng hệ số trượt s Theo đinh nghĩa hệ số trượt : S% = n1 − n 100 n1 Từ trường máy điện nhỏ : Trong máy điện lớn từ trường làm việc từ trường trịn cịn máy điện nhỏ từ trường elip ,để có từ trường trái máy điện pha dây quấn Stato rơto máy điện phải dây quấn pha lệch s120 thời gian máy điện nhỏ có tử trường trịn khó khăn mà có điểm làm việc từ trường trịn cịn lại đường elip c) Quan hệ điện từ trường máy điện không đồng Máy điện không đồng làm việc rôto đứng yên Đặt điện áp U1 có tần số f1 vào dây quấn Stato dây quấn stato có dịng điện I1 tần số f1 dây quấn rơto có dịng điện I2 tần số f1 I1 I2 sinh sức từ động quay F1 F2 có trị số : Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động không đồng ba pha lồng E1 = m1 ω1 k dq1 I p π E2 = m2 ω.k dq I π p m1 m2 số pha dây quấn Stato rôto ω1 , ω2 , kdq1 , kdq2 số vòng dây nối tiếp pha hệ số dây quấn Stato rôto Hai sức từ động quay với tốc độ đồng n1= 60 f1 tác p dụng với để sinh sức từ động tổng khe hở F0 • Phương trình cân : • • F1 + F2 = F0 • • ⎛ • ⎞ hay F1 = F0 + ⎜ − F2 ⎟ ⎠ ⎝ 0 coi dịng điện stato I gồm hai thành phần I tạo • F0 = nên sức từ động : m1 ω1 k dq1 I0 p π ⎛ • ⎞ − m1 ω1 k dq1 ' I2 ⎜ − F2 ⎟ = π p ⎝ ⎠ Như ta có : • • • I = I + (− I ' ) • • • hay I + I = I • •' • So sánh sức từ động F2 dịng I rơto thành phần I dịng điện Stato sinh ta có : m2 ω k dq • m ω1 k dq1 • ' I2 = I p p π π Tỷ số biến đổi dòng điện : K i = m1 ω1 k dq1 I2 = ' I m2 ω k dq Dòng điện quy đổi rôto sang stato : ' I2 = I2 ki Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng sóc Từ thơng φ sức điện động F0 sinh trongkhe hở quét qua hai dây quấn stato rơto cảm ứng sức điện động mà trị số : E1 = 4,44 f1 ω1 k dq1 φ E = 4,44 f ω k dq φ Khi rôto đứng yên f1 =f nên tỷ số biến đổi điện áp cảu máy điện không đồng : E1 ω1 k dq1 = E ω k dq ke = Máy điện không đồng làm việc rôto quay Phương trình cân sức điện động dây quấn Stato : U = − E1 + I (r1 + j.x1 ) Từ trường khe hở sinh F1 quay với vận tốc đồng n1 Nếu Rôto quay với tốc độ n theo chiều quay từ trường quay tốc độ tương đối từ trường quay với dây quấn Rôto n2= n1-n tần số sức điện động dòng điện dây quấn rôto : f2 = n2 p 60 = n1 − n n1 p = S f1 n1 60 S : hệ số trượt Trị số sức điện động dây quấn rơto lúc : E S = 4,44 f ω k dq φ = 4,44.s f ω k dq φ = S E Và địên kháng x = ω L=2.π.f.L → x S = 2π f L2 = 2π s f1 L2 = s.x2 Do phương trình cân sức điện động mạch điện rôto : = − E S + I (r2 + j.x S ) Sau quy đổi : = − E2' S + I (r2 ' + J x ' S ) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng sóc Khi rôto đứng yên so với rôto quay tốc độ từ trường quét dây quấn Rôto tăng theo tỷ lệ sức điện động dây quấn rôto tăng theo tỷ lệ : ' S E ' ' E2S = = E2 s S Phương trình mạch điện rơto lúc rơto quay sau quy đổi sang tần số f1 có dạng : ' ⎞ 1− S ' ⎞ ' ' ⎛r '⎛ ' = E − I ⎜ + j.x ' ⎟ = I ⎜ r2' + j.x + r2 ⎟ ⎜S ⎟ S ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Do sức điện động stato rôto quay đồng với với tốc độ ω1 nên phương trình cân sức điện động viết : F1 + F2 = F0 I1 + I = I Tóm lại phương trình rơto quay sau : U = − E1 + I (r1 + s.x1 ) ' ' ⎞ ' ' ⎛r = E − I ⎜ + s.x ⎟ ⎜s ⎟ ⎝ ⎠ ' E = E1 I1 + I ' = I − E1 = I Z m Công dụng : Máy điện không đồng công suất công suất nhỏ thông dụng chủ yếu dùng công nghiệp nhẹ công nghiệp thực phẩm đặc biệt động không đồng pha công suất nhỏ dùng kéo máy tiện nhỏ máy lạnh v v… Máy điện không đồng máy điện chủ yếu dùng làm động điện.Do kết cấu đơn giản làm việc chấn, hiệu cao nên động không đồng sử dụng rông rãi ngành kinh tế.Trong công nghiệp thường dùng máy điẹn không đồng làm Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động không đồng ba pha lồng sóc nguồn động lực cho máy xcán thép laọi vừa nhỏ,động lực cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ…Trong hầm mỏ dùng làm máy tưới hay quạt gió.Trong nơng nghiệp dùng làm máy bơm.Trong đời sống hàng ngày máy điện khơng đồng chiếm vị trí quan trọng quạt gió.,đĩa quay động tủ lạnh,máy giặt,máy bơm laọi roto lồng sóc Tóm lại phát triển sản xuất điện khí hố, phạm vi máy điện khơng đồng ngày sử dụng rộng rãi Máy điện khơng đồng dùng làm máy phát điện đặc tính khơng tốt so với máy điện đồng nên trường hợp có ý nghĩa quan trọng 6.Kết cấu máy điện Mặc dù kích thước phận vật liệu tác dụng đặc tính máy phụ thuộc phần lớn vào tính tốn điện từ tính tốn thơng gió cung có phần liên quan đến kết cấu máy.Thiết kế kết cấu phải đảm bảo cho máy gọn nhẹ, thơng gió tản nhiệt tốt mà có độ cứng vững độ bền định.Thường vào điều kiện làm viẹec máy đẻ thiết kế kết cấu thích hợp.Vì thiết kế kết cấu phần quan trọng tồn thiết kế máy điện Máy điện có nhiều kiểu kết cấu khác nhau.Sở dĩ ngun nhân sau: Có nhiều loại máy điện công dụng khác máy điện chiều,máy đồng bộ,máy không đồng bộ… yêu cầu kết cáu máy khác nhau.Công suất máy khác nhiều.ở máy có cơng suất nhỏ giá đỡ trục đồng thời nắp máy Tốc độ quay khác nhau.Máy tốc độ cao rơ to cần phải chắn hơn,máy tốc độ chậm rơ to thường lớn 10 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động không đồng ba pha lồng ⎛b λ rn = 0,5.λt ⎜ n ⎜t ⎝ Trong đó:b 2 ⎞ ⎛ 0,93 ⎞ ⎟ = 0,5.2,526.⎜ ⎟ = 0,837 ⎟ ⎝ 1,19 ⎠ ⎠ bn = t1 = 0,93(cm) t = 1,19(cm) 81 Hệ số từ tản rôto : ∑λ ∑λ = λr2 + λt + λ d + λ rn = 1,464 + 2,526 + 0,752 + 0,837 = 5,794 82 Điện kháng tản dây quấn rôto : X = 7,9 f1.l 2V ∑ λ 10 −8 X = 7,9.50.5,62.5,794.10 −8 = 1,2862.10 − (Ω ) 83 Điện kháng rôto quy đổi : ' X = X Y = 60075,154.1,2862.10 −4 = 7,726(Ω ) Tính theo đơn vị tương đối : ' ' X 2* = X I1 3,55 = 7,726 = 0,12 U1 220 84 Điện kháng hỗ cảm : X 12 = U − I P1 X 220 − 1,3702.6,2104 = = 153,54(Ω ) Iμ 1,3702 Tính theo đơn vị tương đối : * X 12 = X 12 I1 3,55 = 153,54 = 2,477 U1 220 85 Tính lại hệ số kE : kE = U1 − I μ X U1 = 220 − 1,3702.6,2104 = 0,956 → 220 Không sai khác so với ban đầu nên khơng tính lại F TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ : 86 Trọng lượng stato : ' G Z = YFe Z bZ hZ l1 k c1 10 −3 = 7,8.36.0,455.1,347.5,62.0,95.10 −3 33 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng GZ = 0,978(kg ) Trong đó:+ γ Fe = 7,8(kg / cm 3) :Trọng lượng sắt K c1 = 0,95 87 Trong lượng gông từ stato : G g1 = YFe l1 Lg1 hg1 p.k c 10 −3 = 7,8.5,62.4.0,95.1,194.1,58.10 −3 G g1 = 3,142(kg ) Trong đó: γ Fe = 7,8(kg / cm ) k c = 0,95 88 Tổn hao lõi sắt lõi sắt stato : Trong : PFe ( Z 1) = k gc.Z P1, / 50 BZ G Z 110 −3 = 1,8.2,5.0,198.(1,764 ) 3,142.10 −3 PFe ( Z 1) = 0,0128(KW ) kge= 1,8 :Đối với máy điện không đồng ; P1,0/50 = 2,5 (w/kg)suất tổn hao thep,tra bảng V.14-618-tL1 với thép kỹ thuật điện2211 BZ = 1,764(T ) G Z = 0,918(kg ) Trong gông : PFe ( g1) = k gc P1,0 / 50 B g1 G g1 10 −3 = 1,6.2,5.(1,481) 3,142.10 −3 = 0,0275(KW ) K gcg = 1,6 : Trong đó: B g1 = 1,481(T ) G g1 = 3,142(kg ) Trong lõi sắt Stato : 34 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng ' PFe = PFe( z1) + PFe( g1) = 0,0128 + 0,0275 = 0,0403(kw) 89 Tổn hao bề mặt rôto : 1, ⎛ Z n ⎞ Pbm = 0,5k ⎜ 1 ⎟ (10.B0 t1 ) ⎝ 10000 ⎠ 1, ⎛ 36.1500 ⎞ Pbm = 0,5.2⎜ ⎟ (10.0,319.0,93) = 110,44 ⎝ 10000 ⎠ k0 = Hệ số kinh nghiệm B0 = β0 kδ Bδ = 0,33.0,82.1,179 = 0,319 b41 δ = = 6,67 0,3 β0 = 0,33 Tra theo hình 6-1-TL1 sách thiết kế máy điện Trần Khánh Hà Tra β0 theo hình 6-1-TL1 Pbm = 2.2.8,4 1,19 − 0,1 5,62.110,44.10 −7 1,19 = 1,9102.10 −3 = 0,00191(kW ) 90 Tổn hao đập mạch rôto : Z n ⎞ ⎛ Pdm = 0,11.⎜10.Bdm 1 ⎟ G Z 10 −3 10000 ⎠ ⎝ Bdm = v1 δ 3,809.0,03 BZ = 1,75 = 0,048(T ) 2.t 2.1,19 ' ' G Z = γ Fe Z hZ bZ l k C 10 −3 G Z = 7,8.28.1,246.0,586.5,62.0,95.10 −3 G Z = 8,513(kg ) Trong đó: γ Fe = 7,8(kg ) Trọng lượng sắt k c = 0,95 Hệ số ép chặt 35 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động không đồng ba pha lồng sóc Z = 28 Rãnh:Số rãnh rôto 36.1500 ⎞ ⎛ −3 Pdm = 0,11.⎜10.0,048 ⎟ 8,513.10 10000 ⎠ ⎝ Pdm = 0,006291(kW ) 91 Tổng tổn hao thép : ' PFe = PFe + Pbm + Pdm = 0,0403 + 0,0091 + 0,006291 PFe = 0,048501 = 0,0485(kW ) 92 Tổn hao : ⎛ n ⎞ ⎛D ⎞ PCo = k Co ⎜ ⎟ ⎜ n ⎟ 10 −3 ⎝ 1000 ⎠ ⎝ 10 ⎠ ⎛ 1500 ⎞ ⎛ 16,8 ⎞ −3 PCo = 1.⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 10 = 0,0179kW 1000 ⎠ ⎝ 10 ⎠ ⎝ K Co = Trong với động khơng đồng kiểu kín k co = Dn = 16,8(cm) 93 Tổn hao không tải : P0 = PFe + PCơ = 0,0179 + 0,0485 = 0,0664(kw) G ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC : Ta có thông số : x1 = 7,02(Ω ) r1 = 6,36(Ω ) r2 = 4,92(Ω ) ' x = 7,726(Ω) x12 = 153,54(Ω ) C1 = + Z1 X 7,02 = 1+ = 1+ = 1,045 Z 12 X 12 153,54 → C12 = 1,093 I ddbx = I μ = 1,3702( A) I dbr = PFe 10 + 3.I μ r1 3.U 0,0485.10 + 3.(1,3702 ) 6,36 3.220 = I dbr = 0,127( A) E1 = U − I μ X = 220 − 1,3702.7,02 = 210,381(V ) 36 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng 6.w1 k d 6.390.0,96 = = 80,228 28 Z2 KI = ' I2 = I td 242,08 = = 3,017( A) 80,228 kI S dm = Sm = ' I r2' 3,017.4,92 = = 0,0702 210,381 E1 r2' X1 ' + X2 C1 = 4,92 = 0,3406 7,02 + 7,726 1,045 94 Bội số mômen cực đại : mmax mmax ⎛ I' M = max = ⎜ '2 m M dm ⎜ I dm ⎝ = 1,97 2 ⎞ S dm ⎛ 8,379 ⎞ 0,0702 ⎟ ⎟ S = ⎜ 2,713 ⎟ 0,3406 = 1,97 ⎝ ⎠ m ⎠ 37 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng BẢNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ RƠTO LỒNG SĨC Đơn S ⎛r r' ⎞ rns = C12 ⎜ + ⎟ ⎜C ⎟ ⎝ S⎠ Ω ⎛X ' ⎞ X nS = C12 ⎜ + X ⎟ ⎜C ⎟ ⎝ ⎠ Ω 0,01 0,03 0,0702 544,408 185,904 114,203 83.255 14,531 14,531 14,531 544,602 186,471 115,123 84,513 0,4221 1,2329 1,997 2,72 Ω 2 Z nS = rnS + X nS 0,05 14,531 vị ' I = C1 U1 Z nS Α ' Cosϕ = rns Z nS 0,9996 0,9969 0,992 0,9851 ' Sinϕ = X nS Z nS 0,0267 0,0779 0,1262 0,1719 0,5307 1,303 2,0227 2,691 1,3809 1,4621 1,6114 1,8176 I 1r = I dbr + I X = I dX ' I2 ' Sinϕ C1 ' I2 ' + Sinϕ C1 Α Α 38 Đồ án tốt nghiệp sóc Α 1,4793 I 1r I1 1,9584 2,5861 3,2473 0,3587 I = I 12r + I 12X Cosϕ = Thiết kế động không đồng ba pha lồng 0,6653 0,7821 0,83 P1 = 3U I 1r 10 −3 kw 0,3502 0,8599 1,3349 1,776 PCu1 = 3.I 12 r1 10 =3 kw 0,0417 0,0732 0,1276 0,2012 ' PCu = 3I 22 r2' 10 −3 kw 0,00262 0,0224 0,0588 0,1092 Pf = 0,005 P1 kw 0,00175 0,0042 0,0067 0,00888 kw 0,0664 0,0664 0,0664 0,0664 0,11247 0,1663 0,2595 0,73857 P2 = P1 − ∑ P 0,2378 0,6936 1,0755 1,3903 P2 100 P1 67,9% 80,66% 80,56% 78,28% P0 ∑P = P Cu η= + PCu1 + Pf S Đơn vị ⎛ r1 r2' ⎞ rns = C ⎜ + ⎟ ⎜C ⎟ ⎝ S⎠ Ω ⎛X ' ⎞ X nS = C12 ⎜ + X ⎟ ⎜C ⎟ ⎝ ⎠ Ω 2 Z nS = rnS + X nS Ω ' I = C1 U1 Z nS ' Cosϕ = rns Z nS Α 0,1 0,2 0,3406 60,428 33,54 22,44 14,531 14,531 14,531 62,15 36,552 26,734 3,699 6,2897 8,599 0,9723 0,9176 0,839 39 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng X nS Z nS ' Sinϕ = I 1r = I dbr 0,2338 I X = I dX + ' I2 ' Sinϕ C1 Α Α I = I 12r + I 12X Cosϕ = Α I 1r I1 0,543 3,5686 5,6499 7,03 2,1978 3,7627 5,838 4,191 6,7881 9,138 0,8515 ' I2 ' + Sinϕ C1 0,3975 0,832 0,769 P1 = 3U I 1r 10 −3 kw 2,3553 3,7289 4,639 PCu1 = 3.I 12 r1 10 =3 kw 0,3351 0,8791 1,593 ' PCu = 3I 22 r2' 10 −3 kw 0,2019 0,5839 1,091 Pf = 0,005 P1 kw 0,01177 0,0186 0,0231 kw 0,0664 0,0664 0,0664 0,6152 1,548 2,773 P2 = P1 − ∑ P 1,7401 2,1809 P2 100 P1 73,88% P0 ∑P = P Cu η= + PCu1 + Pf + 58,46% 1,886 40,22% Từ bảng đặc tính làm việc ta thấy ứng với P2 = 1,5 kW ta có điểm làm việc I1 = 3,2473(A) Cosϕ = 0,83 S = 7,02% η = 78,28% = 0,78 Từ ta có thơng số : I’2 = 2,72 (A) Ir = 3,2473 (A) 40 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động không đồng ba pha lồng P1 = 3.U I 1r 10 −3 = 3.220.2,691.10 −3 = 1,776(kW ) Pω1 = 3.I 12 r1 10 −3 = 3.(3,2473) 6,36.10 −3 = 0,2012(kW ) 2 Pω = 3.I r2' 10 −3 = 3.(2,72 ) 4,92.10 −3 = 0,1092(kW ) ' Pf = 0,005.P1 = 0,005.1,776 = 8,8.10 −3 (kW ) H TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 95 Tham số động điện xét đến hiệu ứng bề mặt với s=1 : ξ = 0,067.a s = 0,067.13,8.1 = 0,9246 Trong : a = hr − h42 = 14,3 − 0,5 = 13,8(mm) Theo hình 10 – 13 ξ = 0,924 ϕ = 0,15 ψ = 0,95 k r = + ϕ = + 0,15 = 1,15 rtdξ = k r rtd = 1,15.0,436335.10 − = 0,50178.10 − (Ω ) r2ξ = rtdξ + 2rV ⎡ 2.0,0378 ⎤ − = ⎢0,50178 + 10 0,198 ⎥ Δ ⎣ ⎦ = 0,8835.10 −4 (Ω ) Trong : Δ = 0,198 rV = 0,0378.10-4 95 Điện trở rôto quy đổi : 41 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động không đồng ba pha lồng r2'ε = y.r2ε = 60075,154.0,8835.10 −4 r2'ε = 5,3076(Ω ) ⎡ h ⎛ π b r2ε = ⎢ ⎜1 − ⎜ 8S r ⎢ 3b ⎝ ⎣ ⎞ b ⎤ h ⎟ + 0,66 − 42 ⎥.γ + 42 ⎟ 2b ⎥ b42 ⎠ ⎦ ⎡14,25 ⎛ π 5,5 ⎜1 − r2ε = ⎢ ⎜ 8.56 ⎢ 3.5,5 ⎝ ⎣ r2ε = 1,55006 ⎞ ⎤ 0,5 ⎟ + 0,66 − ⎥.0,95 + ⎟ 2.5,5 ⎥ ⎠ ⎦ Tổng hệ số từ dẫn Rôto xét đến hiệu ứng mặt với S =1 ∑λ ε = λ ε + λ + λ + λ ∑ λ = 2,741 + 0,752 + 0,837 + 1,55 r2 t2 d2 rn 2r ∑λ ε = 5,88 Điện kháng Rôto xét đến hiệu ứng mặt : ' X 2ε = X ' ∑λ ε ∑λ = 7,726 5,88 = 7,8406(Ω) 5,794 rnε = r1 + r = 6,36 + 5,3076 = 11,6676(Ω) ' 2ε ' X nε = X + X 2ε = 7,02 + 7,8406 = 14,8606(Ω) Z nε = rn2ε + X nε = 11,6676 + 14,8606 = 18,893(Ω) Dòng điện ngắn mạch xét hiệu ứng mặt : I nε = U1 220 = = 11,644( A) Z nε 18,893 96 Tham số động điện xét đến bảo hồ cảu mạch từ tản :Khi dịng điện chạy dây quấn lớn,sẽ sinh tượng bão hoà mạch từ, chủ yếu phần đầu từ trường tản rãnh từ trường tản tạp làm cho x1 x thay đổi.Do đặc tính làm việc,mơmen max,mơmen khởi động, dịng điện khởi động thay đổi theo Sơ chọn hệ số bão hoà mạch từ K bh = 1,4 Dòng điện ngắn mạch xét đến bão hòa mạch từ : I nbhε = I n k bh = 11,644.1,4 = 16,3016( A) k bh = 1,4 42 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động không đồng ba pha lồng sóc Sức từ động trung bình rãnh Stato : Fzbh ⎛ Z 0,7.I nbhε U r ⎜ k β + k y1 k d ⎜ Z2 ⎝ = a1 ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ 0,7.16,3016.65 ⎛ 36 ⎞ ⎜1 + 0,96 ⎟ 28 ⎠ ⎝ = 1657,2206 Fzbh = Fzbh C bh = 0,64 + 2,5 δ t1 + t = 0,64 + +2,5 0,03 = 0,937 0,93 + 1,19 Trong đố: k β = Hệ số tính đến sức từ động nhỏ,tra theo hình 10-14,với dây quấn bước đủ lớp β = ta có k β = k y1 = Hệ số dây quấn k d =0,96:Hệ số dây quấn a1 =1:Số mạch nhánh sông song Mật độ từ thơng qui đổi khe hở khơng khí giảm nhỏ hệ số từ dẫn thông tản bão hoà xác định: Bφδ = FZ b.h 10 1657,2206.10 = = 3,6846( A) 1,6.C bhδ 1,6.0,937.0,03 X δ = 0,64 C1 = (t1 − b41 )(1 − X δ ) = (0,93 − 0,2 )(1 − 0,64 ) C1 = 0,73.0,36 = 0,2628 (h41 + 0,58h3 )C1 b41 (C1 + 1,5b41 ) (0,03 + 0,58.0,05) = Δ λ1.bh = Δ λ1bh h3 = 0,5(mm ) 0,2 1,045 = 0,2292 (1,045 + 1,5.0,2) Tra theo hình10-15 tìm hệ số χ δ = 0,64 hệ số đặc trưng cho tỉ số từ thông tản xét đến bão hồ khơng bão hồ Đối với stato,sự biến đổi tương đương rãnh hở tính tốn từ thơng tản bão hồ C1 Sự giảm nhỏ hệ số từ dẫn từ thông tản bão hoà xác định Δλ1bh 43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động không đồng ba pha lồng sóc Hệ số từ dẫn tản rãnh Stato xét đến bão hòa mạch từ tản : λr1bh = λ r1 − Δ.λ1bh = 1,32 − 0,2292 = 1,0908 Hệ số từ tản tạp Stato xét đến bão hòa mạch từ tản : λt1bh = λt1 χ δ = 2,002.0,64 = 1,281 Tổng hệ số từ tản Stato xét đến bão hòa mạch từ tản : ∑λ ∑λ 1bh = λ r1bh + λt1bh + λ d 1bh = 1,0908 + 1,281 + 2,916 = 5,2878 Điện kháng Stato xét đến bão hòa mạch từ tản : X 1bh = X ∑λ ∑λ 1bh = 7,02 5,2878 = 5,9506(Ω ) 6,238 Với Rôto biến đổi tương đương rãnh : C = (t − b42 )(1 − Xδ ) = (1,19 − 0,1)(1 − 0,64 ) = 0,3924 Δ 2bh = h42 C2 0,05 0,3924 = = 0,3984 b42 C + b42 0,1 0,3924 + 0,1 Sự giảm nhỏ hệ số từ dãn từ thông tản rô to tản Δ 2bh Trong đó: h42 = 0,05(cm) b42 = 0,1(cm) Hệ số từ tản rãnh rôto xét đến bão hịa mạch từ tản hiệu ứng mặt ngồi: λr 2εbh = λr 2ε − Δ λ 2bh λ2εbh = 1,55 − 0,3984 = 1,1516 Hệ số từ tản tạp Rơto xét đến bão hồ mạch từ tản : λt 2bh = λt χ δ = 2,741.0,64 = 1,75424 Hệ số từ tản tạp rãnh nghiêng rôto xét đến bão hoà mạch từ tản : λrn = λrn χ δ = 0,837.0,64 = 0,53568 Tổng hệ số từ tản Rơto xét đến bão hồ mạch từ tản hiệu ứng mặt : 44 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng ∑λ ε ∑λ bh rbh = λ 2.ε bh + λt 2bh + λ d + λ r n 2bh = 0,53568 + 1,75424 + 0,752 + 1,1516 = 4,19352 Điện kháng Rôto xét đến hiệu ứng mặt bão hoà mạch từ tản: ' ' X 2.εbh = X ∑λ ε ∑λ , bh = 7,726 4,19352 = 5,591 5,794 97 Các tham số ngắn mạch động xét đến hiệu ứng mặt bão hoà mạch từ tản : rnbh = r1 + r2ε = 6,36 + 5,3076 = 11,667 ' X nbh = X 1bh + X 2bh = 5,9506 + 5,591 = 11,5416 Z nεbh = rn2ε + X nεbh = 11,667 + 11,5416 = 16,411A) 98 Dòng điện khởi động động : Ik = U1 220 = = 13,405( A) Z nεbh 16,411 TRị số không sai khác nhiều so với giả thiết mục 96 nên khơng phải tính lại 99 Bội số dịng điện khởi động : ik = Ik 13,405 = = 3,776 I dm 3,55 100 Điện kháng hỗ cảm xét đến bão hoà : X 12 n = X 12 k μ = 153,54.1,492 = 229,081(Ω ) Ta có đẳng thức : C 2εbh = + ' I 2k = ' X 2εbh 5,591 = 1+ = 1,024 229,081 X 12 n Ik 13,405 = = 13,0908 C 2εbh 1,024 101 Bội số mômen khởi động : ' ⎛ I 2k ⎜ ' mk = ⎜ ⎝ I dm ⎞ r ' 2ξ ⎟ ⎟ r ' s dm ⎠ 45 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng mk = ( 13,0908 5,3076 ) 0,0702 = 1,763 2,713 4,92 MỤC LỤC Lời mở đầu Phần 1: Lý thuyết chung máy điện nhỏ Phần 2: Đại cương thiết kế máy điện quay Phần 3: Tính tốn A:Tính tốn kích thước chủ yếu B:Dây quấn, rãnh Stato khe hở khơng khí C: Dây quấn rãnh gơng rơto D: Tính tốn mạch từ E: Tham số động điện chế độ định mức F: Tổn hao thép tổn hao G: Đặc tính làm việc H: Tính tốn đặc tính khởi động 46 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động không đồng ba pha lồng Tài liệu tham khảo Thiết kế máy điện NXB: khoa học kỹ thuật Tác giả: Trần Khánh Hà Nguyễn Hồng Thanh Động không đồng ba pha pha công suất nhỏ NXB:Khoa học kỹ thuật Tác giả : Trần Khánh Hà 47 .. .Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động không đồng ba pha lồng sóc cơng nghiệp máy điện nước ta đất nước ta phát triển nhanh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng sóc PHẦN 1:... nS Α 0,1 0,2 0 ,34 06 60,428 33 ,54 22,44 14, 531 14, 531 14, 531 62,15 36 ,552 26, 734 3, 699 6,2897 8,599 0,97 23 0,9176 0, 839 39 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha lồng X nS Z nS ''... động 46 Đồ án tốt nghiệp sóc Thiết kế động không đồng ba pha lồng Tài liệu tham khảo Thiết kế máy điện NXB: khoa học kỹ thuật Tác giả: Trần Khánh Hà Nguyễn Hồng Thanh Động không đồng ba pha pha
