BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

đề tài BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN CÔNG NGHIỆP II. KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU ...............................................................................................................................4 III. DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ ................................................................................6 IV. DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO ..........................................................................................................11 V. TÍNH TOÁN MẠCH TỪ....................................................................................................................................13 VI. THAM SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC.....................................................................................16 VII. TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ..............................................................................................................20 VIII. ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC .............................................................................................................................21 IX. TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG...........................................................................................................22 X. TÍNH TOÁN NHIỆT ..........................................................................................................................................26 XI. TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG ............................................................29 ĐỘNG CƠ ABB..................................................................................................................................31 I. YÊU CẦU THIẾT KẾ ....................................................................................................................................31 II. KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU .............................................................................................................................31 III. DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ ..............................................................................33 IV. DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO ..........................................................................................................38 V. TÍNH TOÁN MẠCH TỪ....................................................................................................................................40 VI. THAM SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC.....................................................................................43 VII. TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ..............................................................................................................46 VIII. ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC .............................................................................................................................48 IX. TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG...........................................................................................................49 CÁC THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH ĐỘNG CƠ ..........................................................................128 I. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH HIỆU SUẤT .............................................................................................128 II. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ MOMEN XOẮN CỰC ĐẠI ..........................................................129 III. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ MOMEN KHỞI ĐỘNG ................... Error! Bookmark not defined. IV. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ DÒNG ĐIỆN KHỞI ĐỘNG ............ Error! Bookmark not defined. V. I. II. III. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH NHIỆT ĐỘ CUỘN DÂY .............................. Error! Bookmark not defined. MÁY BIẾN ÁP ...................................................................................................................................53 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ .................................................................................................................................53 KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU .............................................................................................................................53 TÍNH TOÁN DÂY QUẤN .............................................................................................................................59 3.1. Dây quấn HA: ........................................................................................................................................59 3.2. Dây quấn CA..........................................................................................................................................62 IV. TÍNH TOÁN THAM SỐ NGẮN MẠCH .......................................................................................................67 4.1. Xác định tổn hao ngắn mạch .................................................................................................................67 4.2. Điện áp ngắn mạch................................................................................................................................72 4.3. Tính lực cơ học của dây quấn MBA.......................................................................................................74 V. VI. VII. 7.1. 7.2. I. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ .................................................................................................................................92 TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ ..............................................................................76 TỔN HAO KHÔNG TẢI, DÒNG ĐIỆN KHÔNG TẢI VÀ HIỆU SUẤT MBA ............................................80 TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA MBA ..............................................................................................................84 Tính toán nhiệt của dây quấn.................................................................................................................85 Tính toán nhiệt của thùng ......................................................................................................................86 MÁY BIẾN ÁP (VÍ DỤ LÀM THÊM) .............................................................................................92 II. III. a. b. IV. a. b. c. V. VI. VII. a. b. KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU .............................................................................................................................92 TÍNH TOÁN DÂY QUẤN .............................................................................................................................98 Dây quấn HA: ............................................................................................................................................99 Dây quấn CA............................................................................................................................................101 TÍNH TOÁN THAM SỐ NGẮN MẠCH .....................................................................................................105 Xác định tổn hao ngắn mạch....................................................................................................................105 Điện áp ngắn mạch ..................................................................................................................................110 Tính lực cơ học của dây quấn MBA .........................................................................................................112 TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ ............................................................................114 TỔN HAO KHÔNG TẢI, DÒNG ĐIỆN KHÔNG TẢI VÀ HIỆU SUẤT MBA ..........................................117 TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA MBA ............................................................................................................121 Tính toán nhiệt của dây quấn...................................................................................................................122 Tính toán nhiệt của thùng .........

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ 🙞🕮🙜— BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Vũ Thanh Sinh viên thực hiện: Trần Xuân Thành MSSV: 20174224 Hà Nội – 2021 MỤC LỤC ĐỘNG CƠ CÔ HỒNG THANH I YÊU CẦU THIẾT KẾ II KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU .4 III DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHƠNG KHÍ IV DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO 11 V TÍNH TỐN MẠCH TỪ 13 VI THAM SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 16 VII TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ 20 VIII ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC 21 IX TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 22 X TÍNH TỐN NHIỆT 26 XI TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG 29 ĐỘNG CƠ ABB 31 I YÊU CẦU THIẾT KẾ 31 II KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 31 III DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHƠNG KHÍ 33 IV DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO 38 V TÍNH TỐN MẠCH TỪ 40 VI THAM SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 43 VII TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ 46 VIII ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC 48 IX TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 49 CÁC THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH ĐỘNG CƠ 128 I II III IV V THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH HIỆU SUẤT 128 THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ MOMEN XOẮN CỰC ĐẠI 129 THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ MOMEN KHỞI ĐỘNG Error! Bookmark not defined THUẬT TỐN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ DỊNG ĐIỆN KHỞI ĐỘNG Error! Bookmark not defined THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH NHIỆT ĐỘ CUỘN DÂY Error! Bookmark not defined MÁY BIẾN ÁP 53 I CÁC BƯỚC THIẾT KẾ 53 II KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 53 III TÍNH TỐN DÂY QUẤN 59 3.1 Dây quấn HA: 59 3.2 Dây quấn CA 62 IV TÍNH TỐN THAM SỐ NGẮN MẠCH 67 4.1 Xác định tổn hao ngắn mạch 67 4.2 Điện áp ngắn mạch 72 4.3 Tính lực học dây quấn MBA 74 V TÍNH TỐN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ 76 VI TỔN HAO KHÔNG TẢI, DỊNG ĐIỆN KHƠNG TẢI VÀ HIỆU SUẤT MBA 80 VII TÍNH TỐN NHIỆT CỦA MBA 84 7.1 Tính tốn nhiệt dây quấn 85 7.2 Tính tốn nhiệt thùng 86 MÁY BIẾN ÁP (VÍ DỤ LÀM THÊM) 92 I CÁC BƯỚC THIẾT KẾ 92 II III a b IV a b c V VI VII a b KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 92 TÍNH TỐN DÂY QUẤN 98 Dây quấn HA: 99 Dây quấn CA 101 TÍNH TOÁN THAM SỐ NGẮN MẠCH 105 Xác định tổn hao ngắn mạch 105 Điện áp ngắn mạch 110 Tính lực học dây quấn MBA 112 TÍNH TỐN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ 114 TỔN HAO KHƠNG TẢI, DỊNG ĐIỆN KHƠNG TẢI VÀ HIỆU SUẤT MBA 117 TÍNH TỐN NHIỆT CỦA MBA 121 Tính tốn nhiệt dây quấn 122 Tính tốn nhiệt thùng 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 130 ĐỘNG CƠ CÔ HỒNG THANH I YÊU CẦU THIẾT KẾ Công suất định mức P = 30 kW, điện áp 380/220 V đấu Y/∆ , tần số f = 50Hz, tốc độ đồng n1 = 1500 vịng/phút, máy kiểu kín IP44, cách điện cấp B, chế độ làm việc liên tục, chiều cao tâm trục h = 200 mm, tiêu kỹ thuật theo TCVN 1987-94: Ƞ = 91%; cosϕ = 0,89; Ik/Iđm = 7; Mk/Mđm = 1.4; Mmax/Mđm = 2,2 II KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU Kích thước chủ yếu Số đơi cực: 𝑝= 60𝑓1 60.50 = =2 𝑛1 1500 Đường kính ngồi stato: Với chiều cao tâm trục h = 200mm, theo bảng có đường kính ngồi stato tiêu chuẩn Dn = 34.9 cm h 5,0 5,6 (cm) DN (VZ), cm Dn 8,1 8,9 (4A), cm h 18 20 (cm) DN 28 32 (VZ), cm Dn 31,3 34,9 (4A), cm Bảng Trị số Dn theo h 6,3 7,1 10 11,2 13,2 16 - - 13,2 13,2 17 17 20 24,5 10 11,6 13,1 14,9 16,8 19,1 22,5 27,2 22,5 25 28 31,5 3,5 40 56 37 39 42,5 52 54 - - - 39,2 43,7 52 59 66 74 85 99 Đường kính ngồi stato: Theo bảng có kD = 0,64 – 0,68 D = kD * Dn = (0.64 – 0.68) * 34,9 = 22,34 – 23,73 cm Lấy D = 23,5 cm Cơng suất tính tốn: P’ = 𝑘𝐸 𝑃 𝜂.𝑐𝑜𝑠 𝜑 = 0,98×30 0,91×0,89 = 36,3 kVA Trong kE = 0,98 theo bảng 2p kD 0,52 – 0,57 Bảng Trị số kD 0,64 – 0,68 0,7 – 0,72 - 12 0,74 – 0,77 Chiều dài tính toán lõi sắt stato: Sơ chọn kd = 0,925 , lấy 𝛼𝛿 = 0,64, ks = 1,11 Theo hình lấy A = 370A/cm, 𝐵𝛿 = 0,77 T Hình Tải điện từ máy điện khơng đồng bơ 𝑙𝛿 = 6,1×107 ×𝑃′ 𝛼𝛿 ×𝑘𝑠 ×𝑘𝑑 ×𝐴×𝐵𝛿 ×𝐷 ×𝑛 = 6,1×107 ×36,3 0,64×1,11×0,92×370×0,77×23,5×1500 Do lõi sắt ngắn nên làm thành khối Chiều dài lõi sắt stato, rôto bằng: 𝑙1 = 𝑙2 = 𝑙𝛿 = 14,4𝑐𝑚 = 14,28 cm Bước cực 𝜏= 𝜋 𝐷 𝜋 23,5 = = 18,46 2𝑝 2∗2 𝜆= 𝐼𝛿 14,4 = = 0,78 𝜏 18,46 Lập phương án so sánh Hệ số từ thơng tản: Hình Quan hệ 𝜆 = 1/𝜏trong máy điện khơng đồng Theo hình 10-3b, hai hệ số 𝜆30 nằm phạm vi kinh tế việc chọn phương án hợp lý Dịng điện pha định mức: 𝐼1 = 𝑃 103 30 × 103 = = 56,1 A 𝑈1 𝜂 𝑐𝑜𝑠𝜑 × 220 × 0,91 × 0,89 III DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHƠNG KHÍ Số rãnh stato: Lấy q1 = 𝑍1 = 6𝑝𝑞1 = 6.2.4 = 48 Bước rãnh stato 𝑡1 = 𝜋𝐷 𝜋 × 23,5 = = 1,538 cm 𝑍1 48 Số dẫn tác dụng rãnh: Chọn số mạch nhánh song song a1=4 𝑢𝑟1 = 𝐴 𝑡1 𝑎1 370 × 1,538 × = = 40,6 𝐼1 56,1 Lấy ur1= 40 Số vòng dây nối tiếp pha 𝑤1 = 𝑝 𝑞1 𝑢𝑟1 𝑎1 = 2×4× 40 = 80 Tiết diện đường kính dây dẫn Theo hình chọn tích số AJ = 1880 A2/cm.mm2 Hình Trị số AJ máy điện không đồng Mật độ dòng điện 𝐽1 = 𝐴𝐽 1880 = = 5,08 A/mm2 𝐴 370 Lấy n1 = sợi Tiết diện dây (sơ bộ): 𝑠1 = 𝐼1 56,1 = = 1,38mm2 𝑎1 𝑛1 𝐽1 × × 5,08 Theo phụ lục VI bảng VI.1 ( trang 618 sách thiết kế máy điện) , chọn dây đồng tráng men PETV có Đường kính khơng cách điện dkcđ = 1,32 mm Đường kính có cách điện dcđ = 1,405 mm Tiết diện dây dẫn không kể cách điện s = 1,368 mm2 Kiểu dây dẫn Chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y = 10, t = 12 𝛽= 𝑦 𝑡 = 10 12 = 0,833 Hệ số dây quấn 𝜋 10 𝜋 12 Hệ số bước ngắn: ky = 𝑠𝑖𝑛 𝛽 = 𝑠𝑖𝑛( Hệ số bước rải: kr = Với 𝛼 = 𝑝×360𝑜 𝑍1 = 𝛼 𝛼 𝑞 𝑠𝑖𝑛 𝑠𝑖𝑛 𝑞 4×360𝑜 48 = 15 15 𝑠𝑖𝑛 𝑠𝑖𝑛 ) = 0,966 = 0,958 = 15o Hệ số dây quấn 𝑘𝑑 = 𝑘𝑦 𝑘𝑟 = 0,966 x 0,958 = 0,925 Từ thơng khe hở khơng khí: 𝜙= 𝑘𝐸 𝑈1 0,98 × 220 = = 0,0132 Wb 𝑘𝑠 𝑘𝑑 𝑓 𝑤1 × 1,11 × 0,925 × 50 × 80 Mật độ từ thơng khe hở khơng khí 𝐵𝛿 = 𝜙 × 104 0,0131 × 104 = = 0,77 T 𝛼𝛿 𝜏 𝑙1 0,64 × 18,46 × 14,4 Sơ định chiều rộng răng: Chiều cao tâm trục h (mm) 50 - 132 Số cực 2p 2, 4, Mật độ từ thông Bz1 Kiểu IP44 Kiểu IP23 1,75 - 1,95 - 1,70 - 1,90 160 - 250 1,75 - 1,95 1,90 – 2,10 4, 6, 1,70 - 1,85 1,80 – 2,00 280 -315 10, 12 1,60 – 1,80 1,70 – 1,90 Bảng Trị số trung bình mật độ từ thơng Bz có cạnh song song Từ bảng ta có Bz1 = 1,75T hệ số ép chặt lõi kc = 0,95 𝑏𝑧1 = 𝐵𝛿 𝑙1 𝑡1 0,77 × 14,4 × 1,538 = = 0,714 cm 𝐵𝑧1 𝑙1 𝑘𝑐 1,75 × 14,4 × 0,95 Sơ định chiều cao gơng stato: ℎ𝑔1 𝛷 104 0,0131 × 104 = = = 3,09 cm 𝐵𝑔1 𝑙1 𝑘𝑐 × 1,55 × 14,4 × 0,95 Với Bg1 = 1,55 T theo bảng : Chiều cao tâm Điện áp U( V) Số cực (2p) trục h (mm) 50 - 132