Đề tài: Tính toán, thiết kế động cơ KĐB xoay chiều ba pha rôto lồng sóc có Pđm = 5,5 kW; Uđm=220/380-Δ/Y; f=50 hz; 2p=4; η=0,85.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN ====o0o==== ĐỒ ÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KĐB XOAY CHIỀU PHA ROTO LỒNG SÓC Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Việt Anh Sinh viên thực : Hoàng Tiến Biểu - 2019603552 Trần Đức Cường – 2019603880 Phan Huy Hải – 2019603586 Lớp : EE 6023.1 Hà Nội, 2022 Đồ án thiết kế thiết bị điện BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNGĐHCÔNGNGHIỆPHÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN Số: 03 Tên lớp: 20214EE6023001 Họ tên sinh viên: Nhóm Họ tên Mã SV Lớp Hồng Tiến Biểu 2019603552 2019DHDIEN04-K14 Trần Đức Cường 2019603880 2019DHDIEN04-K14 Phan Huy Hải 2019603586 2019DHDIEN04-K14 3.Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Việt Anh NỘI DUNG Đề tài: Tính tốn, thiết kế động KĐB xoay chiều ba pha rơto lồng sóc có P đm = 5,5 kW; Uđm=220/380-Δ/Y; f=50 hz; 2p=4; η=0,85 YÊU CẦU THỰC HIỆN A Phần thuyết minh Tổng quan động không đồng rôto lồng sóc Tính tốn thiết kế: Tính tốn mạch từ, dây quấn stato, rơto Tính tốn nhiệt kết cấu động Xây dựng đặc tính mở máy tính tốn tham số khơng tải Mơ kết thiết kế động phần mềm Nội dung trình bày báo cáo ĐAMH theo quy cách chung (BM03-Quy định số 815/QĐ-ĐHCN, ngày 15 tháng năm 2019) Ngày giao đề tài :04/07/2022 Ngày hoàn thành :22/08/2022 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Việt Anh Đồ án thiết kế thiết bị điện Mục lục CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 10 1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 10 1.1.1 Cấu tạo 10 1.1.2 Khe hở 12 1.1.3 Phân loại 12 1.2 NGUN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MOTOR RƠTO LỒNG SĨC 12 1.3 CÔNG DỤNG 13 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KĐB PHA RƠTO LỒNG SÓC 14 2.1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 14 2.1.1 Tốc độ đồng bộ: n (v / ph) 14 đb 2.1.2 Đường kính ngồi stato 14 2.1.3 Đường kính stato 14 2.1.4 Công suất tính tốn (P’): 15 2.1.5 Chiều dài tính tốn lõi sắt stato ( l1 ) 15 2.1.6 Bước cực ( ) 16 2.1.7 Dòng điện pha định mức 17 2.2 THIẾT KẾ STATO 17 2.2.1 Mã hiệu thép bề dày thép 17 2.2.2 Số rãnh stato Z 17 2.2.3 Bước rãnh stato 18 2.2.4 Số dẫn tác dụng rãnh url 18 2.2.5 Số vòng dây nối tiếp pha 18 Đồ án thiết kế thiết bị điện 2.2.6 Tiết diện đường kính dây dẫn 18 2.2.7 Kiểu dây quấn 19 2.2.8 Hệ số dây quấn 20 2.2.9 Từ thơng khe hở khơng khí Ф 23 2.2.10 Mật độ từ thông khe hở khơng khí B 23 2.2.11 Sơ định chiều rộng bz 24 2.2.12 Sơ chiều cao gông stato hg1 24 2.2.13 Kích thước rãnh cách điện 24 2.2.14 Diện tích rãnh trừ nêm sr ' 26 2.2.15 Bề rộng stato bz1 27 2.2.16 Chiều cao gông stato 27 2.2.17 Khe hở khơng khí 27 2.3 TÍNH TỐN ROTO 27 2.3.1 Số rãnh rôto Z 28 2.3.2 Đường kính ngồi rơto D’ 28 2.3.3 Bước rôto t 28 2.3.4 Sơ định chiều rộng rôto b ' z 28 2.3.5 Đường kính trục rơto D t 29 2.3.6 Dòng điện vòng ngắn mạch I v 29 2.3.7 Tiết diện vịng dẫn nhơm S'td 29 2.3.8 Tiết diện vành ngắn mạch 30 2.3.9 Sơ chiều cao gông rôto ( h g2 ): 30 2.3.10 Kích thước rãnh rơto vịng ngắn mạch 30 2.3.11 Diện tích rãnh rơtor Sr 31 Đồ án thiết kế thiết bị điện 2.3.12 Diện tích vành ngắn mạch 31 2.3.13 Bề rộng rôto 1/3 chiều cao 31 2.3.14 Chiều cao gông rôto hg 31 2.3.15 Làm nghiên rãnh rơto bn 32 2.4 TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 32 2.4.1 Hệ số khe hở khơng khí 32 2.4.2 Sức từ động khe hở khơng khí F 32 2.4.3 Mật độ từ thông stator BZ 33 2.4.4 Cường độ từ trường stato 33 2.4.5 Sức từ động stato 33 2.4.6 Mật độ từ thông rotor BZ 33 2.4.7 Cường độ từ trường rotor 33 2.4.8 sức từ động rotor Fz 33 2.4.9 Hệ số bão hòa k Z 33 2.4.10 Mật độ từ thông gông stator Bg1 34 2.4.11 Cường độ từ trường gông stator H g 34 2.4.12 Chiều dài mạch từ gông stator Lg 34 2.4.13 Sức từ động gông stator Fg1 34 2.4.14 Mật độ từ thông gông rôto Bg 34 2.4.15 Cường độ từ trường gông rôto H g 34 2.4.16 Chiều dài mạch từ gông rôto Lg 34 2.4.17 Sức từ động gông rôto Fg 34 2.4.18 Tổng sức từ động mạch từ F 34 2.4.19 Hệ số bão hịa tồn mạch k 35 Đồ án thiết kế thiết bị điện 2.4.20 Dịng điện từ hóa I 35 2.5 TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 35 2.5.1 Chiều dài phần đầu nối dây quấn stator Lđ 35 2.5.2 Chiều dài trung bình nửa vịng dây quấn stator I tb 35 2.5.3 Chiều dài dây quấn pha stator L1 35 2.5.4 Điện trở tác dụng dây quấn stator r1 35 2.5.5 Điện trở tác dụng dây quấn rôto rtd 36 2.5.6 Điện trở vòng ngắn mạch rv 36 2.5.7 Điện trở rôto r2 36 2.5.8 Hệ số quy đổi γ 36 2.5.9 Điện trở rôto quy đổi 36 2.5.10 Hệ số từ dẫn tản rãnh stator 37 2.5.11 Hệ số từ dẫn tản tạp stator 37 2.5.12 Hệ số từ tản phần đầu nối đ 38 2.5.13 Hệ số từ dẫn tản stator 39 2.5.14 Điện kháng dây quấn stator x1 39 2.5.15 Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto λ r2 39 2.5.16 Hệ số từ dẫn tản tạp rôto 40 2.5.17 Hệ số từ dẫn tản phần đầu mối 40 2.5.18 hệ số từ tản rãnh nghiêng 40 2.5.19 Hệ số tản rôto 40 2.5.20 Điện kháng tản dây quấn rôto 40 2.5.21 Điện kháng rôto quy đổi 40 2.5.22 Điện kháng hổ cảm X12 41 Đồ án thiết kế thiết bị điện 2.5.23 Tính lại k E 41 2.6 TÍNH TỐN TỔN THẤT TRONG ĐỘNG CƠ 41 2.6.1 Trọng lượng stato rôto 42 2.6.2 Trọng lượng gông từ stato 42 2.6.3 Tổn hao sắt lõi sắt stato 42 2.6.4 Tổn hao bề mặt rôto 43 2.6.5 Tổn hao đập mạch rôto 43 2.6.6 Tổng tổn hao thép 44 2.6.7 Tổn hao 44 2.6.8 Tổn hao không tải 44 2.7 TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 44 2.7.1 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt với s = 44 2.7.1 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt bão hòa mạch từ tản s=1: 46 2.7.2 Các tham số ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt bão hòa nạch từ tản : 48 2.7.3 Dòng điện khởi động 48 2.7.4 Bội số dòng điện khởi động: 48 2.7.5 Bội số momen khởi động: 48 CHƯƠNG Mô động phần mềm Ansys Maxwell 49 3.1 Thiết lập thông số động vào phần mềm 49 3.2 Kết mô 49 3.2.1 Điện áp dòng điện 49 3.2.2 Kết tốc độ động 50 3.2.3 Phân bố mật độ từ trường kẽ ống khí 50 Đồ án thiết kế thiết bị điện Danh mục hình ảnh Hình 1: Lõi thép stator 10 Hình Lồng sóc rơto động khơng đồng 11 Hình 1: Hình ảnh động trước mơ 49 Hình 2: đồ thị biểu thị dòng điện điện áp pha A 49 Hình 3: đồ thị biểu thị tốc độ động 50 Hình 4: phân bố mật độ từ trường kẽ ống khí 50 Đồ án thiết kế thiết bị điện LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta thời kỳ cơng nghiệp hố đại hố nhằm đưa đất nước tiến kịp với kinh tế nước khu vực giới Tốc độ phát triển kinh tế quốc gia phụ thuộc vào tốc độ phát triển ngành lượng Thường tốc độ phát triển ngành công nghiệp phải cao tốc độ phát triển chung kinh tế Do ngành chế tạo máy điện địi hỏi phải ln trước bước công nghiệp chất lượng nhằm đảm bảo tốc độ phát triển chung toàn ngành yêu cầu kinh tế Ngành chế tạo máy điện sản xuất thiết bị điện phục vụ cho kinh tế như: Máy biến áp, động điện dùng làm nguồn động lực cho loại thiết bị, công suất từ vài (w) đến hàng trăm (KW) Động không đồng (KĐB) ba pha rơto lồng sóc dùng phổ biến cơng nghiệp (vì có ưu điểm độ tin cậy tốt, giá thấp, trọng lượng nhẹ, kết cấu chắn dễ bảo dưỡng), với dải công suất từ hàng trăm Watts đến vài Megawatts phận hệ truyền động Ngày nay, hiệu suất động dần trở thành tiêu chí áp dụng công nghiệp Vấn đề đặt cho lĩnh vực thiết kế chế tạo động điện không ngừng nghiên cứu, thiết kế để tạo sản phẩm đạt tiêu kinh tế - kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế quốc dân Chính em Giảng viên Bộ môn giao nhiệm vụ thực đề tài: “Thiết kế động điện không đồng ba pha rơto lồng sóc” cho đồ án mơn học Trong trình thiết kế em dẫn tận tình thầy Nguyễn Việt Anh giúp em hồn thành mơn đồ án Em xin chân thành cảm ơn Trong thời gian ngắn với kiến thức kinh nghiệm có hạn, đồ án khơng tránh khỏi sai sót, em mong thông cảm ý kiến thầy cô bạn Đồ án thiết kế thiết bị điện CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1.1 Cấu tạo Động không đồng cấu tạo chia làm hai loại: Động khơng đồng rơto lồng sóc động rơto dây quấn Stato hai loại Ở phần đồ án ta nghiên cứu roto lồng sóc Hình 1: Lõi thép stator a Stato (phần tĩnh) Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép dây quấn - Vỏ máy Vỏ máy nơi cố định lõi sắt, dây quấn đồng thời nơi ghép nối nắp hay gối đỡ trục Vỏ máy làm gang, nhôm hay thép Để chế tạo vỏ máy người ta đúc, hàn, rèn Vỏ máy có hai kiểu: vỏ kiểu kín vỏ kiểu bảo vệ Vỏ máy kiểu kín u cầu phải có diện tích tản nhiệt lớn người ta làm nhiều gân tản nhiệt bề mặt vỏ máy Vỏ kiểu bảo vệ thường có bề mặt ngồi nhẵn, gió làm mát thổi trực tiếp bề mặt lõi thép vỏ máy Hộp cực nơi để đấu điện từ lưới vào Đối với động kiểu kín hộp cực yêu cầu phải kín, thân hộp cực vỏ máy với nắp hộp cực phải có giăng cao su Trên vỏ máy cịn có bulon vịng để cẩu máy nâng hạ, vận chuyển bulon tiếp mát - Lõi sắt Lõi sắt phần dẫn từ Vì từ trường qua lõi sắt từ trường quay, nên để giảm tổn hao lõi sắt làm từ thép kỹ thuật điện dày 0,5mm bề mặt thép có phủ lớp sơn cách điện mỏng để giảm tổn hao dịng điện xốy gây 10 Đồ án thiết kế thiết bị điện 75 mm / m : Điện trở suất dây quấn 75 C 46 (theo bảng 5.1 trang 117_TKMĐ) Tính tốn theo đơn vị tương đối: r1* r1 I1 12,11 0,788 0,04( ) U1 220 (2.85) 2.5.5 Điện trở tác dụng dây quấn rôto rtd rtd Al Trong đó: Al l2 10 2 12,23.10 2 4.10 5 ( ) Sr 23 133,11 (2.86) ( mm / m ) điện trở dây quấn nhiệt độ 75 C 23 2.5.6 Điện trở vòng ngắn mạch rv Dv 10 2 91.10 2 rv Al 0,567.10 6 ( ) (2.87) Z ( a.b) 23 28.( 34.23 ) 2.5.7 Điện trở rôto r2 2.0,567.10 6 r2 rtd 4.10 4,59.10 5 ( ) (2.88) 0,44 2.rv 5 Trong đó: 2.Sin p Z2 2.Sin 180.2 0,44 28 (2.89) 2.5.8 Hệ số quy đổi γ 4.m.(w1 kd )2 4.3.( 144.0,96 )2 8190 Z2 28 (2.90) 2.5.9 Điện trở rôto quy đổi r'2 r2 8190.4,59.10 5 0,376( ) (2.91) Tính theo đơn vị tương đối: r2* r2 ' I1 12,11 0,376 0,021( ) U1 220 36 (2.92) Đồ án thiết kế thiết bị điện 2.5.10 Hệ số từ dẫn tản rãnh stator h1 b h h k ( 0,785 41 41 ) 3b 2.b b b41 r1 15 0,5 0,625 0,5 ( 0,785 ) 3.6 2.6 1,64 (2.93) Trong đó: 1 k' k 3. 3.1 1 4 3.k' (2.94) 3.1 1 (2.95) h1 hrs 0,1.d 2.C C' 17,1 0,1.8,3 2.0,25 0,35 15,42( mm ) (2.96) Lấy: hrs hr 17 ,1( mm ) h2 ( d1 2.C C') ( 2.0,25 0,35 ) 0,625( mm ) b d1 6( mm );h41 0,5( mm ); b41 3( mm ) (2.97) 2.5.11 Hệ số từ dẫn tản tạp stator 0,9.t1 ( q1 kd )2 t1 k41 t1 k 0,9.1,1.( 3.0,96 )2 0,882.0,91.0,0324 1,11.0,03 ,41 (2.98) Trong đó: k41 0,033 b412 0,3 0,033 0,91 t1 1,1.0,03 37 (2.99) Đồ án thiết kế thiết bị điện t1 : Xác định theo bảng 5.3 trang 137 sách TKMĐ tác giả Trần Khánh Hà Nguyễn Hồng Thanh Nội suy t1 theo q2 Z 28 14 p Z2 10 => p Z2 28 2,333 2.m.p 2.3.2 (2.100) (2.101) q2 r( 10 ) 0,94 q2 r( 10 ) 0,92 28 t( ) 12 0,94 0,92 0,94 28 ( ) 0,93 32 12 Z2 15 => p (2.102) q2 r( 10 ) 0,87 q2 r( 10 ) 0,87 Nội suy theo: Z2 14 p t( 14 ) 0,93 0,87 0,93 ( 14 10 ) 0,882 15 10 (2.103) 1 tính theo bảng 5.2a trang 134_TKMĐ q2 => t( 0 ) 2,85 t( 0 ) 2,35 t( ) 2,85 2,85 2,35 ( ) 3,24 10 (2.104) 2.5.12 Hệ số từ tản phần đầu nối đ đ 0,34 0,34 q1 (lđ 0,64. ) l ( 16 ,61 0,64.1.9,89 ) 12,23 0,86 38 (2.105) Đồ án thiết kế thiết bị điện 2.5.13 Hệ số từ dẫn tản stator r1 t1 đ 1,64 0,91 0,86 3,41 (2.106) 2.5.14 Điện kháng dây quấn stator x1 x1 0,158 f1 w l ( )2 100 100 p.q1 50 144 12,23 ( ) .3,41 100 100 2.3 2,97( ) 0,158 (2.107) Tính theo đơn vị tương đối: x1 * x1 I1 12,11 2,97 0,164( ) U1 220 (2.108) 2.5.15 Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto λ r2 r [ h1 b h b2 (1 ) 0,66 42 ].k 42 3b 8.Sr 2.b b42 15, 42 62 1 [ (1 ) 0, 66 ].1 3.6 8.133,11 2.6 2, 23 (2.109) Trong đó: h1 15,42( mm ) b d 6( mm ) S r 133,11( mm ) k 1 b42 1( mm ) h42 1( mm ) 39 Đồ án thiết kế thiết bị điện 2.5.16 Hệ số từ dẫn tản tạp rôto 0,9.t (q k d2 )2 ρ t2 k t2 σ λ t2 = k δ2 δ 0,9.1, 41.(2,333.1) 1.1.0, 0168 1,03.0, 03 3, 755 (2.110) Trong đó: q = Z2 28 2,333 2.m.p 2.3.2 k 1,03;kd k d 1;kt 0,0168 theo bảng 5-2c (Tr.136_TKMĐ) 2.5.17 Hệ số từ dẫn tản phần đầu mối λ d2 = 2,3.D v 4,7.D v lg a+2.b Z2 l Δ (2.111) 2, 3.91 4, 7.91 lg 0, 23 3, 2.2, 28.12, 23.0, 44 2.5.18 hệ số từ tản rãnh nghiêng λ rn =0,5.λ t2 ( bn 1,1 ) 0,5.3,755.( ) 1,8775 t1 1,1 (2.112) 2.5.19 Hệ số tản rôto Σ λ2 = λr2 + λt2 + λd2 + λrn (2.113) = 2,23+ 3,755 +0,23+1,8775 = 8,0925 2.5.20 Điện kháng tản dây quấn rôto X = 7,9.f l Σ 10-8 1 λ2 = 7,9.50.12,23.8,0925.10 -8 = 4,79.10 4 () (2.114) 2.5.21 Điện kháng rôto quy đổi X'2 = γ.X = 8190.4,79.10 -4 = 3,92(Ω) 40 (2.115) Đồ án thiết kế thiết bị điện I 12,11 0, 216 Tính theo đơn vị tương đối: X 2* =X'2 3,92 220 U1 2.5.22 Điện kháng hổ cảm X12 X 12 = U1 - I μ x1 220 - 3,97.2,97 = = 52,44(Ω) Iμ 3,97 (2.116) Tính theo đơn vị tương đối: I 12,11 X 12* = X 12 = 52,44 = 2,89 U1 220 (2.117) 2.5.23 Tính lại k E kE = U1 -Iμ x1 220 3,97.2,97 0,946 U1 220 (2.118) Trị số không sai khác so với giả thiết ban đầu k E = 0,975 nên khơng cần tính lại 2.6 TÍNH TỐN TỔN THẤT TRONG ĐỘNG CƠ Động điện làm việc sinh tổn hao làm giảm hiệu suất máy Tổn hao dĩ nhiên nên người ta ln tìm cách giảm tổn hao xuống thấp để nâng cao hiệu suất tăng công suất đầu trục * Tổn hao động điện gồm có: - Tổn hao sắt: Tổn hao sinh lõi thép stato rơto Nó phụ thuộc vào vật liệu dẫn từ (mã hiệu thép, chiều dài cách điện) mật độ từ cảm Khi tính ta bỏ tổn hao rơto làm việc, tốc độ quay rôto gần tốc độ quay từ trường nên tổn hao không đáng kể - Tổn hao đồng: Tổn hao sinh dây quấn stato rôto hiệu ứng JunLenz - Tổn hao cơ: Do ma sát ổ đở, quạt gió - Tổn hao bề mặt: bề mặt stato rôto gia công không nhẵn làm khe hở không sinh tổn hao bề mặt Nó phụ thuộc vào chất lượng gia công - Tổn hao đập mạch: sinh tượng đập mạch từ thông từ sang 41 Đồ án thiết kế thiết bị điện phần rãnh ngược lại, phụ thuộc vào kích thước miệng rãnh, bước khe hở khơng khí v v… - Tổn hao phụ: tổn hao sinh vỏ máy chi tiết khác, tổn hao đập mạch phần đầu nối v v… Tổn hao lớn làm máy công suất đồng thời làm tăng nhiệt động 2.6.1 Trọng lượng stato rôto GZ1 = g Fe bZ1 Z1 h'Z1 l1 kc 10-3 = 7,8.0,53.36.1,43.12,23.0,95.= 2,47 kg (2.119) Trong đó: - γ Fe =7,8 kg/ dm3 tỷ trọng sắt - b Z1 = 0,53 (cm) chiều rộng stato - Z1 = 36 số rãnh stato - h'Z1 =1,43 chiều cao stato - l1 =12,23 cm chiều dài lõi thép stato - k c =0,95 hệ số ép chặt 2.6.2 Trọng lượng gông từ stato Gg1 = g Fe l1 Lg1 hg1 2.p.kc 10 -3 = 7,8.12,23.13,78.9,05.2.2.0,95 = 45,21 kg (2.120) 2.6.3 Tổn hao sắt lõi sắt stato -Trong răng: -3 PFeZ1 = k gc PFeZ1 BZ1 G 10 Z1 (2.121) = 1,8.2,5 2,47.= 0,03 kW Trong đó: k gc = 1,8 máy điện không đồng (hệ số gia công sắt) PFeZ1 = 2,5 (w/kg) suất tổn hao thép tần số từ hóa f = 50(Hz) (tra theo bảng V.14 trang 618 sách TKMĐ tác giả Trần Khánh Hà Nguyễn HồngThanh.) Trong gông: -3 PFeg1 =k gcg PFeg1.Bg1 G 10 g1 (2.122) 1, 6.2, 45, 21 0, 41 kW 42 Đồ án thiết kế thiết bị điện k gcg =1,6 máy không đồng (hệ số gia công gông) -Trong lõi sắt stato: P'Fe =PFeZ1 +PFeg1 0, 03 0,41 0, 44 kW (2.123) 2.6.4 Tổn hao bề mặt rôto Khi máy điện quay, đối diện với rôto máy không đồng xuất dao động mật độ từ thông, biên độ dao động từ thơng lớn khe hở khơng khí nhỏ miệng rãnh to Tần số dao động phụ thuộc vào số tốc độ quay Vì tần số dao động cao nên dịng điện xốy cảm ứng thép điếu tập trung lên lớp mỏng bề mặt lõi thép, tổn hao gây nên dịng điện xốy gọi tổn hao bề mặt Ở máy điện khơng đồng bộ, tổn hao bề mặt lớn khe hở khơng khí nhỏ Tổn hao chủ yếu đập trung bề mặt rơto cịn bề mặt stato miệng rãnh rôto bé Pbm =2.p.τ t -b42 l2 pbm 10-7 t2 (2.124) 2.2.9,89 12, 23.185, 0, 0026 kW Trong đó: p bm =0,5.k (Z1.n1.10-4 )1,5 (10.B0 t1 ) 0,5.2 (36.1500 (10.1,1.0, 35 185,9 kW (2.125) Với k = hệ số kinh nghiệm: - Đối với stato ( k =1,4 1,8) - Đối với rôto ( k =1,7 2) B0 = b0 k B = 0,4.1,26.0,69 = 0,35 T β =0,4 (2.126) b41 = =1(tra hình 6-1, trang 141_TKMĐ) δ 0,3 2.6.5 Tổn hao đập mạch rôto Pdm = 0,11.( Z1 n1 10.Bdm )2 GZ2 10-3 10000 36.1500 = 0,11.( 10.0,12)2 2,74.10 -3 = 0,013 kW 10000 43 (2.127) Đồ án thiết kế thiết bị điện Trong đó: Bdm = v1 6,67.0,03 BZ2 = 1,65 = 0,12 2.t2 2.1,41 (2.128) Gz2 = Fe Z h'Z2 b'Z2 l2 kc 10 -3 = 7,8.28.1,83.0.59.12,23.0,95.10 -3 = 2,74 kg (2.129) 2.6.6 Tổng tổn hao thép PFe = P' Fe + Pbm + Pdm = 0,44 +0,013+0,0026 = 0,4556 kW (2.130) 2.6.7 Tổn hao Khi khơng có rãnh thơng gió hướng kính Pco = K co ( n Dn -3 ) ( ) 10 1000 10 (2.131) 1500 19,1 -3 = ( ) ( ) 10 = 0,03 kW 1000 10 Trong đó, K co tính theo đường kính ngồi phần ứng Dn sau: Dn (mm) 2p K co 250 250 4 250 250 4 Nhưng động khơng đồng kiểu kín IP44 thì: K co =1 2p 2.6.8 Tổn hao không tải P0 = PFe + Pco = 0,4556 + 0,03 = 0,4856 kW (2.132) 2.7 TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 2.7.1 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt ngồi với s =1 - Tính hệ số quy đổi chiều cao rãnh rôto mở máy (s = 1): 0, 067.a s 0, 067.19.1 1, 273 (2.133) Trong đó: 44 Đồ án thiết kế thiết bị điện a hr h42 20 19mm (2.134) - Theo hình 10-13 (Tr.256_TKMĐ) 1, 273 0, 9, 0,3 Với k R 0,3 1, h1 rr 2 [ 3.b (1 k R 0,3 1,3 rtd kR rtd 1,3.4, 7.105 6,11.105 () (2.135) - Điện trở rôto xét đến hiệu ứng mặt với s=1: 6 2.r 2.0, 904.10 r2 rtd v 6,11.10 5 7, 04.105 ( ) 0, 442 (2.136) - Điện trở rôto quy đổi: r2 ' r2 3420,5.7,04.105 0, 24() (2.137) - Hệ số từ dẫn rãnh rơto xét đến hiệu ứng mặt ngồi với s=1: rr 2 [ h1 b 2 b h (1 ) 0, 66 42 ) 42 3.b 8.Sc 2.b b42 21, 3,14.5.52 1 [ (1 ) 0, 66 ).0,9 2, 62 3.5 8.139 2.5 (2.138) Trong đó: h1 =21,6(mm); Sc = S r =139 ( mm2 ) - Tổng hệ số từ dẫn rơto xét đến hiệu ứng mặt ngồi với s=1: r2 r2 r2 n 2, 62 2, 46 0,38 0, 76 6, 22 (2.139) - Điện kháng rơto xét đến hiệu ứng mặt ngồi: X ' 2 X ' 2 1,3 6, 22 1, 26() 6, (2.140) - Tổng trở ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài: (2.141) rn r1 r2 ' 0,3 0, 24 0,54() X n X X 2 ' 1, 41 1, 26 2, 67() Z n rn X n 0,542 2, 672 2, 72() 45 (2.142) (2.143) Đồ án thiết kế thiết bị điện - Dòng điện ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài: I n U1 220 80,88( A) Z n 2, 72 (2.144) 2.7.1 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt ngồi bão hịa mạch từ tản s=1: Sơ chọn hệ số bão hòa k bh = 1,44 - Dòng điện ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt I nbhx = kbh + I nx = 1,44.80,88 = 116,46(A) (2.145) - Sức từ động trung bình rãnh stator Fzbh = 0,7 I nbhx ur Z (kb + k y kd ) a1 Z2 116,46.33 36 = 0,7 (0,85+0,94.0,9024 )= 2610,35 28 (2.146) Trong đó: u r = 33 Số dẫn tác dụng rãnh stator a1 = Số mạch nhánh song song kβ =0,85 Hệ số tính đến sức từ động nhỏ bước ngắn lấy theo hình 10-14trang 259_TKMĐ k y =0,94 hệ số bước ngắn dây quấn k d =0,9024 Hệ số dây quấn Cbh = 0,64+ 2,5 B = d 0,05 = 0,64+ 2,5 = 0,935 t1 +t2 1,57 + Fztb 10 -4 2610,35.10 -4 = = 3,45(T) 1,6.Cbh 1,6.0,935.0,05 (2.147) (2.148) Theo hình 10-15(Tr.260_TKMĐ): Chọn: χ δ =0,64 C1 = (t1 - b41 ).(1- )= (1,57 - 0,3).(1- 0,64)= 0,457 46 (2.149) Đồ án thiết kế thiết bị điện l1bh = h41 +0,58.h3 C1 b41 C1 +1,5.b41 0,05+0,58.0,47 0,457 = = 0,54 0,3 0,457 +1,5.0,3 (2.150) - Hệ số từ tản rãnh xét đến bảo hòa mạch từ tản: r1bh = r1 - 1bh = 1,4 - 0,54 = 0,86 (2.151) - Hệ số từ tản tạp stator xét đến bảo hòa mạchtừ tản: t1bh = t1 = 5,17.0,64 = 3,3088 (2.152) - Tổng hệ số từ tản stator xét đến bão hòa mach từ tản: 1bh = r1bh + t1bh + d1 = 0,86 + 3,3088+0,73 = 4,62 (2.153) - Điện kháng stator xét đến bão hòa mach từ tản: x1bh x1 1bh 1, 41 4, 62 0,89 7, (2.154) C2 = (t2 - b42 ).(1- xd )= (2 - 0,1).(1- 0,64)= 0,68 2bh h42 C2 0,1 0,68 = = 0,82 b42 C2 +1,5.b42 0,1 0,68 +1,5.0,1 (2.155) (2.156) - Hệ số từ tản rôto xét đến bão hòa mạch từ tản hiệu ứng mặt ngoài: r 2 bh r 2 2bh = 2,64 - 0,82 = 1,8 (2.157) - Hệ số từ tản tạp rôto xét đến bão hòa mạch từ tản: t 2bh r x = 2,64.0,64 = 1,57 (2.158) - Hệ số từ tản rãnh nghiêng rơto xét đến bão hịa mạch từ tản: t 2bh r x = 0,76.0,64 = 0,48 (2.159) - Tổng hệ số từ tản rơto xét đến bão hịa mạch từ tản hiệu ứng mặt ngoài: bh 2 bh t 2bh d mbh (2.160) = 1,8 +1,57 +0,38 +0,48 = 4,23 - Điện kháng rơto xét đến hiệu ứng mắt ngồi bão hòa từ mạch từ tản: 47 Đồ án thiết kế thiết bị điện x ' 2 bh x2 ' bh 1,3 4, 23 0,85 6, (2.161) 2.7.2 Các tham số ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngồi bão hịa nạch từ tản : rn = r1 + r2 =0,3+0,24=0,54 () (2.162) X n bh = X 1bh + X'2 bh = 0,89+0,85=1,4() (2.163) Z n bh = r n + x n bh = 0,54 +1,74 = 1,82(W) (2.164) 2.7.3 Dòng điện khởi động ik = U1 220 = = 119,89(A) Z n bh 1,85 (2.165) 2.7.4 Bội số dòng điện khởi động: ik = Ik 120,88 = = 4,8(A) I dm 25,4 (2.166) -Điện kháng hổ cảm xét đến bão hoà : X 12n = X 12 k = 25,55.1,5 = 38,325 C2 bh = 1+ I'2k = x2 x12n Ik C2 bh = = 1+ 1,26 = 1,033 38,325 120,88 = 117,02 1,033 (2.167) (2.168) (2.169) 2.7.5 Bội số momen khởi động: mk = ( I'2k r'2 117,02 0,24 ) Sdm = ( ) 0,024 = 1,5 (2.170) I'2dm r'2 25,4 0,19 48 Đồ án thiết kế thiết bị điện CHƯƠNG Mô động phần mềm Ansys Maxwell 3.1 Thiết lập thông số động vào phần mềm Bước 1: Khởi động phần mềm Bước 2: Chọn biểu tượng để chọn loại máy điện cần mô Bước 3: Thiết lập thông số chung máy chọn Bước 4: Thiết lập thông số stato chọn ; ; Bước 5: Thiết lập thông số rôto chọn ; ; Bước 6: Thiết lập analysis - Chọn add selution setup Bước 7: Chọn Create Maxwell Design để bắt đầu chạy tốn Hình 1: Hình ảnh động trước mô 3.2 Kết mơ 3.2.1 Điện áp dịng điện Hình 2: đồ thị biểu thị dòng điện điện áp pha A 49 Đồ án thiết kế thiết bị điện Ta thấy dòng điện đạt giá trị ổn định sau khởi động động 3.2.2 Kết tốc độ động Hình 3: đồ thị biểu thị tốc độ động b, Tốc độ quay động cơ: -Ta thấy tốc độ quay ổn định 800 vòng/phút 3.2.3 Phân bố mật độ từ trường kẽ ống khí Hình 4: phân bố mật độ từ trường kẽ ống khí => Giá trị điện áp mô gần thực tế Tài liệu tham khảo [1]: Thiết kế máy điện -Trần Khánh Hà, Nguyễn Hồng Thanh 50 ... trọng 13 Đồ án thiết kế thiết bị điện CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KĐB PHA RƠTO LỒNG SĨC Tính tốn, thiết kế động KĐB xoay chiều ba pha rôto lồng sóc có: Pđm = 5,5 kW; U đm =2 20 /38 0-Δ/Y; f=50... khởi động: ik = Ik 120,88 = = 4,8(A) I dm 25,4 (2.166) -Điện kháng hổ cảm xét đến bão hoà : X 12n = X 12 k = 25,55 .1,5 = 38 ,32 5 C2 bh = 1+ I'2k = x2 x12n Ik C2 bh = = 1+ 1,26 = 1, 033 38 ,32 5... động KĐB xoay chiều ba pha rơto lồng sóc có P đm = 5,5 kW; Uđm=220 /38 0-Δ/Y; f=50 hz; 2p=4; ? ?=0 ,85 YÊU CẦU THỰC HIỆN A Phần thuyết minh Tổng quan động khơng đồng rơto lồng sóc Tính tốn thiết kế: