Thiết kế động cơ không đồng bộ rôto dây quấn MỤC LỤC Trang Chương IV: Tính toán tổn hao 23 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay đất nước ta đang tiến lên thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá với mục đích tiến kịp và hội nhập vào nền kinh tế của các nước trong khu vực và trên thế giới. Như ta đã biết ngành công nghiệp năng lượng chiếm một vị trí rất quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế đất nước. Do đó ngành chế tạo máy điện đòi hỏi phải luôn đi trước một bước về công nghiệp và chất lượng nhằm đảm bảo tốc độ phát triển chung của toàn ngành và yêu cầu của nền kinh tế. Ngành chế tạo máy điện sản xuất ra các thiết bị điện phục vụ cho nền kinh tế như máy biến áp, động cơ điện dùng làm nguồn động lực cho các loại thiết bị, công suất từ vài (W) đến hàng trăm (KW). Với các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật trong bảng số liệu qua tính toán đã đạt được các yêu cầu của đề ra. Trong quá trình thiết kế em đã được thầy Nguyễn Trung Cư chỉ dẫn tận tình, em xin chân thành cảm ơn thầy. Trong thời gian ngắn, với kiến thức học được trên lóp trong đồ án này không tránh khỏi những sai sót, em mong sự thông cảm và ý kiến đánh giá của thầy và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 04 tháng 05 năm 2009 Sinh Viên : Nguyễn Đăng Lưu Chương I: Tính toán kích thước chủ yếu. 1. Xác định chiều dài đường kính D,chiều dài l δ : Yêu cầu có kích thước để máy được chế tạo tinh tế nhất và tính năng phù hợp với tiêu chuẩn. Theo công thức: C A = ' δ 2 p n.l.D = δdq0 7 B.A.K.Ks.α 6,1.10 ( Hằng số máy điện) + p:số đôi cực với n=750v/p: p= n f60 1 = 750 60.50 =4 ⇒2p=8 Với P = 45 (Kw) và 2p = 8 ta chọn K D = 0,74 ÷ 0,77 + D n : là đường kính ngoài của lõi sắt Stato.D n có quan hệ mật thiết với kết cấu máy, cấp cách điện và chiều cao tâm trục h đã chuẩn hoá.Vì vậy thường chọn D n theo h và từ đó tính ngược lại D. Với công suất cho P đm =45(kw) tra bảng IV.1(tr601) sách thiết kế máy điện. Dãy công suất chiều cao tâm trục của động cơ điện không đồng bộ Rôto dây quấn kiểu IP23 theo TCVN-1987-94 cấp cách điện B ta có: h =280(mm) Với chiều cao h=280(mm) qua bảng 10.3 (tr230) chọn : Dn = 52(cm) + D: đường kính trong của lõi sắt Stato, giữa hai đường kính trong và ngoài của lõi sắt Stato có một quan hệ nhất định: K D = n D D Tra bảng 10.2(tr230) trong sách “TKMĐ” ta có: K D = 0,74 ÷ 0,77 ⇒D=K D .D n =(0,74÷0,77).52 = 38,48÷40,04 (cm) Chọn D=40,04 (cm) + P’ công suất tính toán: P’= ϕ cos.η P.k đmE Với P đm =45(kw),từ bảng 10.1(tr228)Sách thiết kế máy điện máy điện ta có η=91,5%;cosϕ=0,84 ;theo hình 10.2 (tr 231) trong ” TKMĐ” ta có trị số k E =0,967. Vậy P’= .0,8450,91 .4570,96 = 56,62 (kw) +Chọn A và B δ : A là tải đường đặc trưng cho mạch điện; B δ là mật độ từ thông δ khe hở không khí đặc trưng cho mạch từ.Việc chọn A và B δ ảnh hưởng rất nhiều đến kích thước chủ yếu D và l . A, B δ được chọn phụ thuộc nhiều vào vật liệu. Nếu dùng vật liệu sắt từ tốt (tổn hao thấp hay độ từ thẩm cao), thì chọn B δ lớn. Trong máy điện không đồng bộ thì tỉ số δ B A ảnh hưởng rất lớn đến kích thước máy điện, đặc tính khởi động cũng như đặc tính làm việc của máy điện. Dùng dây đồng có cấp cách điện cao cấp B nhiệt độ cho phép là 130 0 có thể chọn A lớn. Với h=280(mm); Dn = 52(cm); 2p = 8 và kiểu bảo vệ IP23 từ bảng 10.3 (tr234)sách “TKMĐ” ta chọn A = 430 (A/cm) và B δ = 0,82(T) . Với α δ là hệ số cụm cực từ lấy 0,64 π 2 == δ α ; k δ là hệ số sóng lấy 1,1 22 K s = π = ; chọn D=40,04 (cm). +Vậy chiều dài lõi sắt là: l δ = n.D.Β.Α.k.k.α .10p6,1. 2 δdsδ 7' = .750040.0,82.40,3.42.0,910,64.1,1 .1062,566,1. 2 7 =12,46(cm) Lấy l’ δ = l 1 = 12(cm) 2. Bước cực: (cm)7,51 8 .40,04π p2 D.π τ === 3. Lập phương án so sánh : λ = τ l δ = 15,7 21 = 0,76 Theo hình 10.3b (tr235) sách “TKMĐ” thì để thiết kế chế tạo máy có tính năng tốt và tính kinh tế cao thì λ nằm trong phạm vi cho phép. Với 2p = 8, h ≥ 250 (mm), kiểu bảo vệ IP23; đối chiếu với Hình 10-3b (tr235Sách TKMĐ) ta chọn phương án này là hợp lý . 4. Dòng điện định mức: I 1đm = ϕ cos.η.U.m .10P 11 3 = 4.0,8153.220.0,9 45.1000 = 88,71(A) Chương II. Dây quấn, rãnh Stato và khe hở không khí. 5. Bước rãnh Stato: t 1 = 1 Z D.π = 96 .40,04π = 1,3(cm) mà Z 1 = 2m.p.q 1 với q 1 = 4, m = 3 ( vì mạch 3 pha), p = 4 nên Z 1 = 2.3.4.3 = 96 6. Số thanh dẫn tác dụng trong một rãnh: Chọn số mạch nhánh song song là: a = 4 Ta có : u r1 = dm1 11 I a.t.A = 71,88 4.30.1,34 = 25,2 Lấy u r1 = 25 vòng 7. Số vòng dây nối tiếp của 1 pha: W 1 = m.a2. Z.u 1 11r = .342. 96.25 = 100 (vòng) 8. Kiểu dây quấn : Chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y = 10 β = τ y = 12 10 = sách “TKMĐ”) 9. Hệ số dây quấn: 0,833(Với τ tra bảng 10.4 tr239 Ta tính : k y1 = sinβ 2 π = sin 12.2 π10. = 0,966 k r1 = 2 α sin.q 2 α sinq 1 1 = 2 15 sin.4 2 15 .4sin = 0,958 Trong đó: α = 1 Z .360P = 96 4.360 = 15 Vậy ta có: k d1 = k y1 .k r1 = 0,966.0,958 = 0,925 10. Từ thông khe hở không khí: φ = 1ds 1E w.f.K.K4. U.K = 100.50.2.0,914.1,1 .220670,9 = 0,01 (Wb) 11. Mật độ từ thông khe hở không khí: B δ = 120,64.15,7. 0,01.10 l.τ.α .10 4 1δ 4 = φ = 0,829 (T) 12. Chiều rộng của răng Stato nơi nhỏ nhất: b z1min = c1Zm· δ1δ k.l.B l.t.B = .0,95122. 12.3,1.290,8 = 0,567 (cm) Trong đó theo bảng 10-5c trang 241 sách “TKMĐ” lấy B z1max = 2(T). Chọn tôn silic 2312, hệ số ép chặt k c = 0,95. 13. Chiều rộng rãnh hìng chữ nhật(sơ bộ): b r1 = t 1 - b z1min = 1,3 – 0,567 = 0,733 (cm) 14. Tiết diện dây (sơ bộ): Theo hình 10-4e (tr237 sách “TKMĐ”) ta có trị số: AJ = 2000 (A 2 /mm 2 ) Ta tính được J 1 = A AJ = 034 2000 = 5,1 (A 2 /mm 2 ) Chọn hai sợi ghép song song n 1 = 2.Vậy tiết diện mỗi sợi dây : s’ 1 = 111 1 .Ja.n I = 1.5,42. 71,88 = 2,17 15. Kích thước rãnh stato và sự điền đầy rãnh như hình và bảng sau: Các mục Kích thước rãnh ( mm) Chiều rộng Chiều cao - Dây dẫn KSDKT của Nga cỡ: 2 mm181,2 76,2.171, 5,2.95,0 ⋅ ( tra bảng VI.2 trang 620 và bảng VII.b) 2,76.2 = 5,52 1,17.25 = 29,25 - Cách điện rãnh ( bảng VII.b) không kể dung sai 2,2 4,5 - Kích thước rãnh trừ nêm 7,72 33,75 Rãnh Stato 16. Mật độ dòng điện dây quấn stato: J 1 = 111 1 s.a.n I = 181,2.42. 71,88 = 5,08 (A/cm 2 ) 17. Khe hở không khí : δ = ) p2 9 (1 1200 D + = ) 8 9 (1 1200 40,04 + = 0,071 (cm) Chọn δ = 0,7 mm = 0,07 cm 18. Đường kính ngoài của Rôto: D’ = D - 2δ = 40,04 – 2.0,07 = 39,9(cm) 19. Chiều dài lõi sắt Rôto: l 2 = l 1 + 0,5 = 12 + 0,5 = 12,5(cm) 20. Số rãnh của Rôto: Z 2 = 2p.m.q 2 = 8.3.3 = 72 34,05 38,05 7,33 2,83 3 1 [...]... 14,34 2p 8 tra bảng (3.4) ta có: kd1 = 1,9; kf1 = 0,72; B = 1 (cm) 44 Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn Stato: ltb1 = l1 + ld1 = 12 + 29,246 = 41,246 (cm) 45 Chiều dài dây quấn một pha của Stato: L1 = 2 1tb1 W1 10-2 = 2 41,246 100 10-2 = 82,49 (m) 46 Chiều dài phần đầu nối với dây quấn phần tử mền của Stato: f1 = kf1τy + B = 0,72 14,34 + 1 = 11,325 (cm) 47 Điện trở Stato: L1 82,49...Trong đó lấy q2 = 3 21 Bước răng Rôto: π.D' π 39,9 t2 = = = 1,7 (cm) = 17 (mm) Z2 72 22 Dùng dây quấn kiểu thanh dẫn : Số vòng dây của một pha Rôto: W2 = 2p.q2 = 8.3 = 24 23 Điện áp trên vành trượt lúc không tải: U2 = 3 U 1 ⋅ W2 = W1 3.220 ⋅ 24 = 91,5 (V) 100 24 Dòng điện trong thanh dẫn roto: I2 = k1.I1dm.ν1 = 0,88.88,71.4,01... tr622,623- “TKMĐ”) 27 Mật độ dòng điện Rôto: J2 = I2 313 = 5,56(mm 2 ) = s 2 56,25 28 Kích thước rãnh Rôto và sự điền đầy rãnh như bảng và hình vẽ sau: Các mục Kích thước rãnh ( mm) Chiều rộng Chiều cao 3,55 16.2 = 32 - Cách điện rãnh: 1,7 4,0 - Kích thước rãnh trừ nêm và dung sai 5,25 36 - Thanh dẫn bằng đồng: 3,55.16 mm 2 Rãnh Rôto 39,8 5,5 5 1,7 1 36,3 2,5 29 Đường kính trong Rôto: D2 ≈ 0,3.40,04 = 12,01... sách “TKMĐ”) ta có K1 = 0,88 + Kd1: hệ số dây quấn Stato, Kd1 = 0,925 π π sin 2.3 = 0,96 2m = kđ2 = kr2 = π π N sin 3.sin 2 m N 2.3.3 sin (Với N = 3, ở đây q = 3) Vậy ta có : V1 = m1 w 1 k d 1 3.100.0,925 = = 4,01 3.24.0,96 m2 w 2 k d 2 25 Tiết diện thanh dẫn Rôto: s’2 = I 2 313 = = 56,9 (mm2) 5,5 J2 Trong đó ta chọn: J2 = 5,5 (mm2) 26 Kích thước rãnh Rôto: Sơ bộ lấy chiều rộng rãnh : br2 = 0,4.t2 =... 0,895 2 I  s  176,7  0,033 =  2 m  dm =  = 2,115   I'  s 63,72  0,12  2 dm  m  2 = 176,7(A) Ở đây: P2 = 45 (KW); I1= 88,71 (A); η = 91,5%; cosϕ = 0,84 Bảng đặc tính làm việc của động cơ Rôto dây quấn với P2 = 45 KW; U1 = 220/380 V; 2p = 8 TT S  r r'  C12  1 + 2  C S   1  Đơn 0,005 0,01 0,02 0,035 0,05 0,12 Ω 20,78 10,45 5,28 3,55 2,18 0,97 Ω 0,895 0,895 0,895 0,895 0,895 0,895... trung bình nửa vòng dây Rôto: ltb2 = l2 + ld2 = 12,5 + 18,22 = 30,72 (cm) trong đó : ld2 = kd2.τy2 + 2B = 1,15 14,1 + 2 1 = 18,22 (cm) với τ y 2 = π(D'− h r 2 ) π(39,9 − 3,98) = = 14,1 2p 8 tra bảng (3.5): kd2 = 1,15; B = 1(cm) 49 Điện trở Rôto: r2 = ρ 75 ⋅ L2 1 14,75 = ⋅ = 0,0057 n 2 s 2 a 2 46 1.56,25.1 trong đó: L2 = 2 ltb2 w2 10-2 = 2 30,72 24 10-2 = 14,75 (m) 50 Điện trở Rôto đã qui đổi... 6000 6000 68 Tổn hao không tải: P0 = PFe + PFef + Pcơ + Pms = 510 + 22,1469 + 252,8 + 160,87 = 945,8169 (W) ≈ 0,9458(kw) 69 Tổn hao phụ: Pf = 0,005 P2 45 = 0,005 = 0,2459(kW) η 0,915 70 Dòng điện không tải : 2 2 I 0 = I 0 r + I 0 x = 2,109 2 + 38 2 = 38,06(A) 2 Trong đó: I 0 r = P0 + 3 I μ r1 3 U1 945,8169 + 3.38 2.0,103 = = 2,109(A) 3.220 I0x = Iµ = 38 (A) 71 Hệ số công suất lúc không tải : cos ϕ =... Hệ số bão hoà răng: Fδ + Fz1 + Fz 2 1061 + 193,14 + 88,67 = = 1,27 Fδ 1061 kz = 38 Sức từ động trên gông Rôto: Fg1 = Lg1Hg1 = 19,55.52,2 = 1020,5 (A) ở đây: Lg1 = π(D n − h g1) 2p = π(52 − 3,175) = 19,55 (cm) 8 với Bg1 = 1,9 (T),theo phụ lục V-9(tr611 sách “TKMĐ”) ta có: Hg1 = 52,2 (A/cm) 39 Sức từ động trên gông Rôto: Fg2 = Lg2Hg2 = 8,62.1,15 = 9,91 (cm) ở đây : Lg2 = π(D 2 + h g 2 ) 2p = π(12 + 9,97)... 8,71 23,102 6,746 13,212 24,969 35,125 s 49,53 59,158 co sϕ I1 0,76 P2 50 I2 ∑P 4,715 0,85 0,88 0,87 0,82 0,61 40 30 20 η 10 (A) 0 10 0 50 0 0,5 0 1 I1 η I2 co sϕ s 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Thiết kế Máy điện – Trần Khánh Hà & Nguyễn Hồng Thanh Nxb KHKT năm 2001 - Máy điện I – Vũ Gia Hạnh , Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ & Nguyễn Văn Sáu Nxb KHKT năm 2003 ... 1,5 (mm); br = 5,55 (mm); kβ=k’β =1 56 Từ tản đầu nối Rôto: λ d 2 = 0,34 q2 ( l d 2 − 0,64.β 2 τ ) = 0,34 3 (18,22 − 0,64.1.15,7 ) = 0,67 l2 12,5 57 Từ tản tạp Rôto: 0,9 t 2 ( q 2 k d 2 ) ρ t 2 k t 2 0,9.17( 3.0,96) 1.1 = σt2 = 0,0104 = 1,65 δ.k δ 0,7.1,143 2 λt2 2 2 ở đây: k t 2 b 42 1,5 2 = 1 − 0,033 = 1 − 0,033 ≈1 t 2 δ 17.0,7 58 Điện kháng tản Rôto: 2 f  w  l2 ( λr2 + λd2 + λt 2 ) x 2 = 0,158 . Thiết kế động cơ không đồng bộ rôto dây quấn MỤC LỤC Trang Chương IV: Tính toán tổn hao 23 LỜI. P đm =45(kw) tra bảng IV.1(tr601) sách thiết kế máy điện. Dãy công suất chiều cao tâm trục của động cơ điện không đồng bộ Rôto dây quấn kiểu IP23 theo TCVN-1987-94