dckdb-tk potx

Đồ án Thiết kế Máy Điện SV: Đoàn Văn San TBĐ – ĐT4 K48 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY ĐIỆN I. Nhiệm vụ thiết kế. Thiết kế động cơ không đồng bộ roto lồng sóc. 1. Các số liệu ban đầu: - Công suất đinh mức: 10 kW - Điện áp định mức: 380/220 V đấu Y/∆ - Tần số: 50 Hz - Số cực: 2p = 6 - Cosφ = 0.89 - Hiệu suất: η = 88% - Kiểu máy: Kín, tự làm lạnh bằng quạt gió, cách điện cấp B 3. Nội dung tính toán: - Tính toán kích thước chủ yếu. - Tính toán điện từ. - Tính toán nhiệt. - Bản vẽ tổng lắp ráp A 0 . II. Bài làm Máy điện KĐB do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sử dụng bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân. Nhất là loại công suất dưới 100 kW. Động cơ điện KĐB roto lồng sóc cấu tạo đơn giản nhất lên chiếm một số lượng khá lớn trong loại động cơ điện công suất nhỏ và trung bình. Các thông số định mức của động cơ điện KĐB roto lồng sóc cần tính toán và thiết kế như sau: - U đm = 380/220 V đấu Y/∆ - Công suất định mức: 10 kW - Tần số f 1 = 50 Hz - tốc độc đồng bộ n đb = 1000 Vòng/phút Trang 1 Đồ án Thiết kế Máy Điện SV: Đoàn Văn San TBĐ – ĐT4 K48 - Cấp cách điện cấp B - Kiểu máy: Kiểu kín - Kiểu làm mát: Tự làm lạnh bằng quạt gió Nội dung thiết kế: A – Xác định kích thước chủ yếu. 1. Tốc độ đồng bộ của động cơ: n đb = 1000 Vòng/phút 2. Xác định đường kính ngoài của Stato: Với công suất định mức 10 kW theo phụ lục IV.1/Tr 601 – TKMĐ ta có chiều cao tâm trục h = 160 mm, theo bảng 10.3/Tr 230 – TKMĐ ta xác định được đường kính ngoài của Stato tiêu chuẩn là D n = 27,2 cm (Theo tiêu chuẩn 4A của Nga). 3. Đường kính trong của Stato: Theo bảng 10.2/Tr 230 – TKMĐ có với 2p = 6 thì k D = 0,7 ÷ 0,72. Chọn k D = 0,71. Vậy D = k D .D n = 0,71.27,2 = 19,3 cm. 4. Chiều dài Stato: Chiều dài của Stato được tính theo công thức (10-2)/Tr 230 – TKMĐ: .n.D.A.B.k.kα 6,1.P'.10 l đb 2 δdsδ 7 S = Trong đó: P’: Công suất tính toán. Được xác định theo công thức (10-3)/Tr 230 – TKMĐ: E k .P 0,965.10 P' 12,32 (kVA) η.Cos 0,88.0,89 ϕ = = = Với : k E = 0,965 : Lấy theo hình 10-2/Tr 231 - TKMĐ P = 10 kW ;η = 0,88 ;Cos φ = 0,89 . α δ = π 2 = 0,64 : Hệ số xung cực từ . k s = 1,11 22. π = : Hệ số dạng sóng . Trang 2 Đồ án Thiết kế Máy Điện SV: Đoàn Văn San TBĐ – ĐT4 K48 k dq = 0,96 : Hệ số dây quấn chọn. Theo hình 10-3a-b/ Tr 232 - TKMĐ lấy A = 310A/cm và B δ = 0,79 T. D = 19,3 cm : Đường kính trong của Stato (tính toán ở phần 3 của quyển thiết kế này) n đb = 1000 V/ph : Tính toán ở phần 1 của quyển thiết kế này. Vậy ta thu được chiều dài của Stato : 7 7 S 2 2 s δ d δđb 6,1.P'.10 6,1.12,32.10 l 12 cm α .k .k .A.B .D .n 0,64.1,11.0,96.310.0,79.19,3 .1000 = = = Lấy l S = 12 cm. Chọn chiều dài lõi sắt stato và roto bằng l 1 = l 2 = 12 cm 5. Bứơc cực: π.D π.19,3 τ 10,1 cm 2p 6 = = = 6. Xét hệ số chỉ từ thông tản: S l 12 1,2 10,1 λ τ = = = Theo hình 10-3b/Tr 235 -TKMĐ thì λ nằm trong phạm vi kinh tế cho phép do đó chọn phương án trên là hợp lý. 7. Dòng điện pha định mức: 3 3 1 1 P.10 10.10 I 19,35 A 3.U .η.Cos 3.220.0,88.0,89 ϕ = = = Tính toán Stato: 8. Số rãnh của Stato: Ta có theo yêu cầu thiết kế có U đm : 380/220V đấu Y/∆ và theo phần 2 trong quyển thiết kế này ta đã có h = 160 mm. Vậy ta dùng dây quấn 1lớp đặt vào ½ kín Chọn q 1 = 3=> Số rãnh của Stato bằng Z 1 = 2m.p.q 1 = 2.3.3.3 =54 rãnh. 9. Bước rãnh của Stato: 1 1 π.D π.19,3 t 1,123 cm Z 54 = = = 10. Số vòng dây tác dụng của một rãnh: 1 1 r1 1 A.t .a 310.1,123.3 u 54 I 19,35 = = = Trong đó: Trang 3 Đồ án Thiết kế Máy Điện SV: Đoàn Văn San TBĐ – ĐT4 K48 A = 310 A/cm : Theo phần 4 của quyển thiết kế này. t 1 = 1,123 cm: Theo phần 9 của quyển thiết kế này. a 1 = 3: Số mạch nhánh song song chọn . I 1 = 19,35 A : Theo phần 7 của quyển thiết kế này. Lấy u r1 = 54 –dây quấn 1 lớp. 11. Số vòng dây nối tiếp của một pha: r1 1 1 1 u 54 w p.q . 3.3. 162 Vòng a 3 = = = . 12. Tiết diện và đường kính dây dẫn: Tra đồ thị 10-4b/Tr 237 - TKMĐ ta thấy AJ = 1950 A 2 /cm.mm 2 Mật độ dòng điện : 2 1 AJ 1950 J 6,29 A/mm A 310 = = = Tính toán thiết diện sơ bộ: Chọn số sợi : n 1 = 2 Tiết diện dây (Sơ bộ): 2 1 1 1 1 1 I 19,35 s 0,39 mm a .n .J 3.2.6,29 = = = Theo phụ lục VI bảng VI.1/Tr 619 chọn dây đồng tráng men PETV có đường kính d/d cđ = 1,06/1,14 và s 1 = 0,883 mm 2 13. Kiểu dây quấn: Kiểu dây quấn đồng tâm đặt vào rãnh ½ kín 14. Hệ số dây quấn: + Hệ số bước rải: r α Sinq 2 k 0,959 α q.Sin 2 = = Trong đó: 1 2π.p 6π π α Z 54 9 = = = . Do đó: Hệ số dây quấn k d1 =k r =0,959 15. Từ thông qua khe hở không khí: E 1 S 1 1 dq k .U 0,965.220 Φ 0,00615 Wb 4.k .k .f .w 4.1,11.0,959.50.162 = = = Trang 4 Đồ án Thiết kế Máy Điện SV: Đoàn Văn San TBĐ – ĐT4 K48 16. Mật độ từ thông qua khe hở không khí: 4 4 δ S δ Φ.10 0,00615.10 B 0,79 T α .τ.l 0,64.10,1.12 = = = Phù hợp với B δ = 0,79 T đã chọn ở trên . 17. Xác định sơ bộ chiều rộng của răng: 1 1 δ Z1 c Z1 1 B .l .t 0,78.1,123 b' 0,585 cm B .l .k 1,75.0,95 = = = Trong đó: B δ = 0,79 T – Đã xác định trong phần 16 quyển t.k này. t 1 = 1,123 – Bước rãnh của Stato. B Z1 = 1,75 – Tra bảng 10.5b/Tr 241 – TKMĐ k C = 0,95 – Hệ số ép chặt lõi chọn theo bảng 2.2/Tr 23 18. Xác định sơ bộ chiều cao của gông Stato: 4 4 g1 g1 1 C Φ.10 0,00615.10 h' 1,95 cm 2.B .l .k 2.1,40.12.0,95 = = = Trong đó: B g1 = 1,35 ÷ 1,50 T - Theo bảng 10.5a/Tr 240 – TKMĐ Ở đây ta chọn B g1 = 1,40 T. Φ = 0,00615 Wb – theo phần 15 quyển thiết kế này. l 1 = 12 cm – theo phần 4 quyển thiết kế này. 19. Kích thước rãnh và cách điện: Chọn các kích thước của rãnh Stato như sau: h 12 =17.5 mm h r1 = 24.5 mm d 1 = 8 mm b 41 = 3,0 mm d 2 = 10 mm h 41 = 0,5 mm Theo bảng VIII-1 ở phục lục VIII/Tr 629 –TKMĐ chiều dày của cách điện rãnh là 0,4mm – 0,4mm – 0,5mm Diện tích rãnh trừ nêm: Trang 5 d 2 h r1 h 12 d 1 h 12 b 41 Đồ án Thiết kế Máy Điện SV: Đoàn Văn San TBĐ – ĐT4 K48 2 2 1 2 1 2 1 r 12 2 2 2 π(d d ) d d d S' (h - ) 8 2 2 π(8 10 ) 8 10 8 (17.5 - ) 190 mm 8 2 2 + + = + = + + = + = Chiều rộng của miếng cát tông nêm là 2 π.d 1 ; của tấp cách điện giữa 2 lớp là d 1 + d 2 Diện tích cách điện của rãnh : 2 1 12 1 2 cđ 2 .d .d S 2.h (d d ) .0,4 .0,5 2 2 .10 .8 2.16.5 (10 8) .0,4 .0,5 2 2 25 mm π π π π             = + + + + = = + + + + = = Diện tích có ích của rãnh : S r = S’ r - S cđ = 190– 25 = 165 mm 2 Hệ số lấp đầy của rãnh theo công thức 3-27/Tr 66 – TKMĐ: S .d.nu k r 2 cđ1r đ = Trong đó: u r : Số dây dẫn trong 1 nhánh u r = 54 theo phần 10 trong quyển thiết kế này n 1 = 2 d cđ = 1,14 mm theo phần 12 trong quyển thiết kế này. Vậy: đ 54.2.1,14 k 0,746 165 = = thoả mãn. 20. Bề rộng răng của Stato: Đối với rãnh hình quả lê như đã chọn theo công thức 4-32/Tr 101 – TKMĐ ta có thể tính như sau: 1 41 Z1 1 1 π.(D d 2.h ) π.(19,3 0,8 2.0,05) b' -d - 0,8 Z 54 0,56 cm + + + + = = = Trang 6 Đồ án Thiết kế Máy Điện SV: Đoàn Văn San TBĐ – ĐT4 K48 41 12 Z1 2 1 . D 2.(h h ) 19,3 2(0,05 1,75) b" - d - 1 Z 54 0,54 cm π π         + + + + = = = = Vậy : z1 z1 z1 b' b" b 0,55 cm 2 + = = 21. Chiều cao gông Stato: n g1 r1 2 D D 1 27,2 - 19,3 1 h -h d - 2,45 .1 1,8 cm 2 6 2 6 − = + = + = 22. Khe hở không khí: Theo công thức 10-21/Tr 253 – TKMĐ: D 193 δ 0,25 0,25+ 0,443 mm 1000 1000 = + = = Theo máy đã chế tạo bảng 10-8/Tr 253 chọn δ = 0,45 mm = 0,045cm Tính toán Roto: 23. Số rãnh của Roto: Theo bảng 10.6/Tr 246 – TKMĐ ta có số rãnh của Roto là Z 2 = 42 rãnh 24. Đường kính ngoài của Roto: D R = D - 2δ = 19,3 – 2.0,045 = 19,21 cm 25.Bước răng của Roto: R 2 2 .D .19,21 t 1,437 cm Z 38 π π = = = 26. Xác định sơ bộ chiều rộng của răng Roto: 2 2 δ Z2 Z2 2 C B .l .t 0,79.1,437 b' 0,68 cm B .l .k 1,75.0,95 = = = 27. Đường kính trục Roto: D tr = 0,3D = 0,3.19,3 = 5,8 (cm) Lấy D tr = 6cm 28. Dòng điện qua thanh dẫn Roto: Theo công thức 10-17/Tr 149 – TKMĐ: Z .k6.w Ik I I 2 d11 112td == Trang 7 Đồ án Thiết kế Máy Điện SV: Đoàn Văn San TBĐ – ĐT4 K48 Trong đó: k 1 = 0,92 – Tra hình 10.5/Tr 244 – TKMĐ với cosφ = 0,89 I 1 =19,35 A w 1 =162 Vòng Z 2 =42 => I 2 = 395A 29. Dòng trong vành ngắn mạch: Theo công thức 10-18/Tr 249 – TKMĐ: v td 2 1 1 I I 395 887,5 A πp 3π 2Sin 2.Sin Z 42 = = = 30. Tiết diện thanh dẫn bằng Nhôm: 2 td td 2 I 395 S 131,67 mm J 3 = = = Ở đây ta chọn J 2 = 3 A/mm 2 . 31.Tiết diện vòng Ngắn mạch: Chọn sơ bộ mật độ dòng trong vành là J v = 2,5 A/mm 2 2 v v v I 887,5 S 355 mm J 2,5 = = = 32. Kích thước rãnh Roto và vành ngắn mạch: Với chiều cao tâm trục h = 160mm ta chọn rãnh roto hình rãnh hình quả lê như hình vẽ bên. Trong đó các thông số như sau (trang 248) b 42 = 1 mm h 42 = 0,5 mm d 1 = 7,5mm d 2 =6 mm h r2 = 20 mm h 12 =13,25 mm vành ngắn mạch: b=1,2.h r2 =1,2.20=24mm ,a=15mm Đường kính vành: D v = D – (a + 1) = 193 – (15 + 1) = 177mm 33. Diện tích rãnh roto: Trang 8 h 12 b 41 b 42 h 42 a b D v Đồ án Thiết kế Máy Điện SV: Đoàn Văn San TBĐ – ĐT4 K48 ( ) 2 2 2 2 2 z2 1 2 12 1 2 π 1 π 1 S d d h .(d +d ) .(7,5 6 ) .13,25.(7,5+6) 127 mm 4 2 4 2 = + + = + + = 34. Diện tính vành ngắn mạch: a.b = 24.15 = 360 mm 2 35. Bề rộng của răng Roto ở 1/3 chiều cao răng: ( ) 1 1 R 42 1 z2 2 3 π (D - 2h - d b - d Z 4 π 23,26 - 2.0,5 - 24 7 3 = 6 38 =0,87 cm             = + − 36.Chiều cao gông của Roto: tr R g2 r2 2 D D 1 19,21 6 1 h h d 2,0 .0,75 4,78 cm 2 6 2 6 − − = − + = − + = 37. Độ nghiêng của rãnh ở Roto: Để giảm lực kí sinh tiếp tuyến và hướng tâm và triệt tiêu sóng điều hòa răng người ta thường làm rãnh nghiêng ở Roto hoặc Stato. Trong quyển thiết kế này ta làm rãnh nghiêng trên Roto. Theo công thức 10-16b/Tr 245 – TKMĐ: n 1 1 D b t 1,123 cm Z π = ≈ = B – Tính toán điện từ. 38. Hệ số khe hở không khí: Thực tế do mặt Stato và Roto đều có răng nên đường sức từ phân bố không đều ở khe hở không khí , chúng tập chung nhiều ở răng còn ở rãnh thì thưa. Vì vậy có thể coi khe hở không khí thực tế bằng δ’ = k δ .δ Trong đó k δ > 1 là hệ số khe hở không khí. Trị số của nó được tính theo công thức 4-17/Tr 97 – TKMĐ k δ = k δ1 .k δ2 Với k δ1 và k δ2 lần lượt là khe hở do răng rãnh của Stato và Roto gây nên: Trang 9 Đồ án Thiết kế Máy Điện SV: Đoàn Văn San TBĐ – ĐT4 K48 Theo công thức 4-16a/ Tr 96 – TKMĐ: .δγt t k 11 1 δ1 − = ; .δγt t k 22 2 δ2 − = Với : 2 2 41 1 41 b 3 δ 0,45 γ 3,55 3 b 5 5 0,45 δ      ÷  ÷     = = = + + ; t 1 = 1,123 cm ; δ = 0,045 cm 1 1,437 k 1,17 1,437 - 3,55.0,045 δ = = Với : 2 2 π.D π.19,3 t 1,437cm Z 42 = = = ;δ = 0,045 cm 2 2 42 2 42 có b 1 δ 0,45 γ 0,68 1 b 5 5 0,45 δ      ÷  ÷     = = = + + 2 1,437 k 1,02 1,437 - 0,68.0,045 δ = = c ó Vậy k δ = 1,17.1,02 = 1,19. 39. Vật liệu dùng thép cán nguội loại 2211. 40. Sức từ động qua khe hở không khí: Theo công thức 4-18/Tr 97 – TKMĐ: F δ = 1,6.B δ k δ δ.10 4 = 1,6.0,75.1,19.0,045.10 4 = 676,87 A 41. Mật độ từ thông ở răng Stato: 1 1 δ z1 z1 1 C B .l .t 0,75.1,531 B 1,72T b .l .k 0,70.0,95 = = = 42. Cường độ từ trường trên răng của Stato: Theo bảng V-6 phụ lục V/Tr 608 – TKMĐ: H z1 = 19 A/cm 43. Sức từ động trên răng của Stato: Theo công thức 4-19/Tr 98 – TKMĐ :F z1 = 2h z1 H z1 Trong đó: h z1 = h r1 - 3 1 d 2 = 24,5 – 10/3 = 21,83 cm.Vậy: z1 F 2.2,183.19 83 A = = Trang 10