(TIỂU LUẬN) đồ án THIẾT kế THIẾT bị điện thiết k ế động cơ điện không đồng bộ roto l ng sóc có các thông s s

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN Sinh viên: Lớp : GV hướng dẫn: Hà Nội, 2021 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN Tên lớp: Họ tên sinh viên: STT Mã SV Họ tên Lớp 3 Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Việt Anh NỘI DUNG Đề tài: Thiết kế động điện không đồng roto lồng sóc có thơng số sau: P = 75 kW, điện áp 380/660 V đấu ∆/Y, tần số 50 Hz, tốc độ đồng n1 = 3000 vg/ph Máy kiểu kín IP55, cách điện cấp F, chế độ làm việc liên tục, chiều cao tâm trục h = 200 mm, tiêu kỹ thuật theo TCVN 1987-94: ŋ=0,9; cosφ=0,88; 𝟏, 𝟐; 𝐌𝐦𝐚𝐱 𝐌đ𝐦 = 𝟐, 𝟐; 𝐈𝐤 𝐈đ𝐦 = 𝟔, 𝟓; YÊU CẦU THỰC HIỆN A Phần thuyết minh Tính tốn kích thước chủ yếu Tính tốn stato, rotor Xây dựng đặc tính mở máy tính tốn tham số khơng tải Tính tốn nhiệt Thiết kế kết cấu động B Bản vẽ kỹ thuật STT Tên vẽ Khổ giấy Số lượng 𝐌𝐤 𝐌đ𝐦 = Sơ đồ hình trải dây quấn A3 01 Sơ đồ lắp ráp động A3 01 Ngày giao đề tài: 14/9/2021 Ngày hoàn thành: 21/12/2021 BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS Phạm Văn Cường ThS Nguyễn Việt Anh LỜI NÓI ĐẦU Động không đồng (KĐB) ba pha rôto 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 nhóm em giao nhiệm vụ thực đề tài : “ Thiết kế động điện không đồng ba pha rơto lồng sóc” cho đồ án mơn học Trong khoảng thời gian ngắn làm nhóm khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong dẫn Thầy giáo, Cô giáo bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn PHẦN I: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I.CẤU TẠO Gồm hai phần chính: -Phần tĩnh (Stator) -Phần quay (Rotor) 1.Phần tĩnh (Stator) Phần tĩnh gồm phận lõi thép dây quấn, có vỏ máy nắp máy Lõi thép Lõi thép stato hình trụ thép kỹ thuật điện dập rãnh bên trong, ghép lại với tạo thành rãnh theo hướng trục Lõi thép ép vào vỏ máy Dây quấn ba pha Dây quấn stato làm dây dẫn điện bọc cách điện (dây điện từ) đặt rãnh lõi thép Dòng điện xoay chiều ba pha chạy ba dây quấn ba pha stato tạo từ trường quay Dây quấn ba pha nối tam giác Vỏ máy Vỏ máy làm nhôm gang, dùng để giữ chặt lõi thép, cố định máy bệ, bảo vệ máy đỡ trục rôto 2.Phần quay(Rotor) Gồm lõi thép, dây quấn trục máy Lõi thép Lõi thép gồm thép kỹ thuật điện dập rãnh mặt ghép lại, tạo thành rãnh theo hướng trục, lỗ để lắp trục Dây quấn Dây quấn rôto máy điện khơng đồng thường có hai kiểu: rơto lồng sóc (rơto ngắn mạch) rơto dây quấn Rơto lồng sóc rãnh lõi thép rơto đặt đồng (hoặc nhôm), đồng thường đặt nghiêng so với trục, hai đầu nối ngắn mạch vịng đồng (nhơm), tạo thành lồng sóc Rơto dây quấn gồm lõi thép dây quấn Lõi thép thép kỹ thuật điện ghép lại với tạo thành rãnh hướng trục Trong rãnh lõi thép rôto, đặt dây quân ba pha Dây quấn rôto thường nối sao, ba đầu nối với ba vòng tiếp xúc đồng (vành trượt), nối với ba biến trở bên để điều chỉnh tốc độ mở máy Động khơng đồng có hai loại: Động rơto lồng sóc động rơto dây quấn II.NGUN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Nguyên lý làm việc động điện không đồng ba pha: Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato tạo từ trường quay với tốc độ n1 = 60f/p Từ trường quay cắt dẫn dây quấn rơto cảm ứng sức điện động Vì dây quấn rơto nối kín mạch, nên sức điện động cảm ứng sinh dòng điện dẫn rôto Lực tác dụng tương hỗ từ trường quay máy với dẫn mang dịng điện rơto, kéo rôto quay với tốc độ n < n1 chiều với n1 Tốc độ quay rôto n luôn nhỏ tốc độ từ trường quay n1 tốc độ dây quấn rơto khơng cịn sức điện động dịng điện cảm ứng, lực điện từ không Hệ số trượt tốc độ: s = (n1-n)/n1 Tốc độ động cơ: n= 60f/p.(1-s) (vịng/phút) III.ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ Phương trình đặc tính Cơng suất điện từ động 𝑃đ𝑡 = I '2 r2 ' s 𝑃đ𝑡 = Mđt n1 Mặt khác: Do đó: 𝑀đ𝑡 = 9.55 I2' r2' s n1 9.55 Mđt: mômen điện từ gồm hai phần Phần nhỏ tổn thất cuộn dây tổn thất ma sát ổ bi, ký hiệu ∆M Phần lớn biến thành mômen quay động M 𝑀đ𝑡 = M +∆M Mà M >> ∆M nên ta bỏ qua ∆M Vậy Mđt ~ M Khi : Mđt = M = 3U 2r2 ' I2' r2' = ' s  s  r2  ' n1  n r     (x  x )  9.55 s  9.55    Biểu thức phương trình đặc tính Được biểu diễn quan hệ M = f(n) hình Đặc tính động không đồng IV.ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.Ưu Điểm: -Trong công nghiệp phần lớn sử dụng động khơng đồng ba pha Vì tiện lợi hơn, với cấu tạo, mẫu mã đơn giản, giá thành hạ so với động chiều -Ngoài động không đồng ba pha dùng trực tiếp với lưới điện xoay chiều ba pha, tốn thêm thiết bị biến đổi Vận hành tin cậy, giảm chi phí vận hành, bảo trì sữa chữa Theo cấu tạo người ta chia động không đồng ba pha làm hai loại -Động roto dây quấn động roto lồng sóc 2.Nhược Điểm: Bên cạnh ưu điểm động không đồng ba pha có nhược điểm sau: Dể phát nóng stato, điện áp lưới tăng roto điện áp lưới giảm Làm giảm bớt độ tin cậy khe hở khơng khí nhỏ Khi điện áp sụt xuống mơmen khởi động mơmen cực đại giảm nhiều mơmen tỉ lệ với bình phương điện áp 3.Ứng dụng động không đồng bộ: Ngày nay, hệ thống truyền động điện sử dụng rộng rãi thiết bị dây chuyền sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải, thiết bị điện dân dụng, Ước tính có khoảng 50% điện sản xuất tiêu thụ hệ thống truyền động điện Hệ truyền động điện hoạt động với tốc độ không đổi với tốc độ thay đổi Hiện khoảng 75 – 80% hệ truyền động loại hoạt động với tốc độ không đổi Với hệ thống này, tốc độ động không cần điều khiển trừ trình khởi động hãm Phần cịn lại, hệ thống điều chỉnh tốc độ để phối hợp đặc tính động đặc tính tải theo yêu cầu Với phát triển mạnh mẽ kỹ thuật bán dẫn công suất lớn kỹ thuật vi xử lý, hệ điều tốc sử dụng kỹ thuật điện tử ngày sử dụng rộng rãi cơng cụ khơng thể thiếu q trình tự động hóa Động khơng đồng có nhiều ưu điểm như: kết cấu đơn giản, làm việc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ, có khả làm việc mơi trường độc hại nơi có khả cháy nổ cao Vì ưu điểm nên động không đồng ứng dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân với cơng suất từ vài chục đến hàngnghìn kW Trong cơng nghiệp, động không đồng thường dùng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ Trong nông nghiệp, dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm Trong đời sống ngày, động không đồng ngày chiếm vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng như: quạt gió, động tủ lạnh, máy quay dĩa, Tóm lại, với phát triển sản xuất điện khí hóa tự động hóa, phạm vi ứng dụng động không đồng ngày rộng rãi So với máy điện DC, việc điều khiển máy điện xoay chiều gặp nhiều khó khăn thơng số máy điện xoay chiều thông số biến đổi theo thời gian, chất phức tạp mặt cấu trúc máy động điện xoay chiều so với máy điện chiều Cho nên việc tách riêng điều khiển moment từ thông để điều khiển độc lập địi hỏi hệ thống tính tốn cực nhanh xác việc qui đổi giá trị xoay chiều biến đơn giản Vì vậy, gần đây, phần lớn động xoay chiều làm việc với ứng dụng có tốc độ khơng đổi phương pháp điều khiển trước dùng cho máy điện thường đắt có hiệu suất Động không đồng không tránh khỏi nhược điểm V.Các phần mềm mô động không đồng Hiện nay, với phát triển công nghệ máy tính, phương pháp PTHH cơng cụ đặc biệt hữu hiệu để tính tốn tốn vi phân điện từ trường máy điện Một số phần mềm phổ biến ứng dụng phương pháp PTHH để giải toán trường điện từ lĩnh vực máy điện nói chung LSPMSM nói riêng thống kê sau: - Finite Elecment Method Magnetics (FEMM) - Ansoft Maxwell 2D/3D (ANSYS Electromagnetics Solutions) - MagNet2D/3D (Infolytica) 1.Finite Elecment Method Magnetics (FEMM) -FEMM phần mềm giải vấn đề liên quan đến điện từ trường tần số thấp hai chiều phạm vi đối xứng trục Error! Reference source not found Hiện nay, chương trình chủ yếu sử dụng để giải tốn điện từ, điều hịa điện từ tuyến tính/phi tuyến tốn truyền nhiệt trạng thái ổn định FEMM chia làm ba phần chính: -Lớp tương tác (femm.exe) Chương trình tiền xử lý với giao diện đa chức hậu xử lý toán giải FEMM Chương trình bao gồm liên kết CAD xác định cấu trúc hình học, đặc tính vật liệu điều kiện biên toán, file DXF tận dụng để phân tích cấu trúc có -Chương trình cho phép người sử dụng khảo sát trường điện từ điểm biểu diễn đặc tính theo dạng người sử dụng mong muốn -Chương trình Triangle.exe Chương trình chia miền toán thành lưới phần tử hữu hạn tam giác, phần lõi phương pháp PTHH Chương trình -Jonathan Shewchuck viết -Các phần mềm phụ trợ (fkern.exe cho toán từ trường, belasolv.exe cho toán điện, hsolv.exe cho toán nhiệt, csolv.exe cho tốn dịng) Mỗi phần mềm phụ trợ chứa file liệu để xử lý tốn phương trình vi phân tương đương -FEMM sử dụng ngơn ngữ lập trình Lua, Lua cho phép xây dựng, phân tích cấu trúc, đánh giá kết sau xử lý Ngoài ưu điểm Lua cho phép thay giá trị số học phương trình tốn học 2.Opera (Cobham) Opera phần mềm hãng Cobham Opera bao gồm phần mềm hướng đối tượng hoàn chỉnh cho toán điện từ trường, dùng để thiết kế, mơ đánh giá đặc tính Error! Reference source not found Opera gồm thư viện mơ hình 2D/3D mạnh để thiết kế cơng cụ mơ PTHH chun mơn hóa cao cho dạng toán khác nhau: + Trường điện từ; + Trường điện tần số thấp; + Trường điện từ tần số cao; + Phân tích nhiệt ứng suất; + Thiết kế máy điện quay tuyến tính; + Nam châm siêu mạnh; + Từ hóa/khử từ NCVC; + Từ trễ vật liệu nam châm; + Điện trường môi trường dẫn điện - cách điện Đối với mơ phỏng, Opera có phần mềm hậu xử lý, cho phép người sử dụng xem phân tích kết mơ phỏng, thực tính tốn phụ trợ Đối với thiết kế, phần mềm có giao diện dễ sử dụng, thiết kế Opera tối ưu hóa cách tự động Theo phụ lục VI ,bảng VI-1 chọn dây quấn tráng men PETV có đường kính (d/dcd= 0,74/0,805 ) có tiết diện S1= 0,430 mm2 12 Kiểu dây quấn Chọn dây quấn lớp bước đủ: 30 𝑍 = 15 = = 2𝑝 ⇒ Hệ số bước ngắn : β = 12/15=0.8 Chọn y = 12, từ rãnh ÷ 11,  = 15 Hệ số dây quấn bước ngắn; Ky1=Sin (3.14/2 *0.8) = 0.95 Hệ số quấn rải: sin(5.12,67/2) sin(𝑞 𝛼/2) = 0,951 = 𝑘𝑟 = 𝑞 sin(𝛼/2) sin(12,67/2) Trong q= α=p.380/Z1=1.360/30=12.67 Hệ số dây quấn Stato: Kd1 = Ky1.Kr = 0,95.0,951 = 0,91 13 Từ thơng khe hở khơng khí 𝜙= 0,98.660 𝐾𝐸 𝑈1đ𝑚 = 0,032 (𝑊𝑏) = 𝐾𝑠 𝑓 𝑊1 𝐾𝑑𝑞1 4.1,11.50.100.0,91 Trong đó: kE = 0,98 ks = 1,11 w1 = 100 kd1 = 0,91 (do P >= 75, 2p =2) 14 Mật độ từ không khe hở không khí 𝐵𝛿 = 𝑎𝛿  𝐼𝛿 𝜙 104 = 0,032 104 = 0,67 (𝑇) 0,64.29,84.24,8 Trong đó: 𝜙 =0,032 (T) 𝑎𝛿 = 0,64  = 29,84 (cm) 𝐼𝛿 = 24.8 (cm) 15 Xác định sơ chiều rộng Stato 0,67.24,8.1,98 𝐵𝛿 I𝛿 𝑡1 , = = 0,75 (𝑐𝑚) = , 𝑏𝑧1 𝐵𝑧1 𝐼1 𝐾𝑐1 1,85.24,8.0,95 Trong đó: I𝛿 = l1 = 24,8 (cm) t1 = 1,98 (cm) 𝐵𝛿 = 0,67 (T) , 𝐵𝑧1 : mật độ từ thông Stato, theo bảng 10.5b , với có cạnh song song Bz1=1,75 ÷1,95 (T), ta chọn sơ B’z1 =1,85 (T) Kc1: hệ số ép chặt lõi sắt Stato, ta chọn Kc1 =0,95 16 Xác định sơ chiều cao gông , = ℎ𝑔1 𝜙.104 2.𝐵𝑔1.𝐼1 𝐾𝐶1 = 0,032.104 2.1,55.24.8.0,95 = 4.38 (cm) Trong đó: Bg1: mật độ từ thơng gơng Stato, Bg1=1,45 - 1,6 (T) Ta chọn Bg1 = 1,55 (T) 17 Kích thước răng, rãnh cách điện rãnh - Diện tích có ích rãnh (tính sơ bộ) là: 𝑛1 𝑢𝑟 𝑑𝑐𝑑 ′ 𝑆𝑟 = 𝑘𝑑 n1 = số sợi dây ghép song song ur = 63 dcđ = 0,805 (mm) - Chọn kiểu rãnh hình thang (răng có cạnh song song) hình vẽ 𝟏 𝟏 (𝐃𝐧 − 𝐃) − 𝐡′𝐠𝐬 = (𝟑𝟒, 𝟗 − 𝟏𝟗) − 𝟒, 𝟑𝟖 = 𝟑, 𝟓𝟕 (𝐜𝐦) 𝟐 𝟐 = 𝟑𝟓, 𝟕 (𝐦𝐦)  Chiều cao rãnh Stato: 𝐡𝐫𝐈 = h’gS = 4.38 (cm) chiều cao gông Stato Dn = 34.9 (cm) đường kính ngồi Stato D = 19 (cm) đường kính Stato  Chiều cao thực Stato: hZ1 = hr1 – h41 = 35,7 – 0,5 = 35,2 (mm)  Bề rộng rãnh Stato: Chọn bề rộng miệng rãnh Stato b 41 =2,5 (mm) =0,25 (cm) h41 =0,5 (mm) =0,05 (cm) 𝑍𝐼 = 1,49 (𝑐𝑚) 𝑍𝐼 − 𝜋 Chiều rộng rãnh Stato phía đáy tròn nhỏ: 𝑑1 = 𝜋(𝐷 − 2ℎ𝑔1 ) − 𝑏𝑧𝐼 Chiều rộng rãnh Stato phía đáy trịn lớn: 𝑍𝐼 = 1,88 (𝑐𝑚) 𝐷2 = 𝜋(𝐷𝑛 − 2ℎ𝑔1 ) − 𝑏𝑧𝐼 𝑍𝐼 + 𝜋 Trong đó: D = 19 (cm) đường kính Stato Dn = 34,9 (cm) đường kính ngồi Stato h’g1 = 4,38 (cm) chiều cao gơng Stato b’Z1 = 0,66 (cm) chiều rộng Stato Z1 = 30 (rãnh) Theo bảng VIII-1 phụ lục VIII chiều dày cách điện rãnh c = 0,4 mm nêm c’= 0,5 mm  Tính hệ số lấp đầy kđ: Diện tích rãnh: 𝑆𝑟′ 𝑑1 𝜋 𝑑12 𝜋 𝑑22 𝑑1 + 𝑑2 + + (ℎ12 − ) = 8 2 14,9 𝜋 14,92 𝜋 18,82 14,9 + 18,8 (18,35 − + + = ) 8 = 409,6(𝑚𝑚2 ) Trong đó: ℎ12 = ℎ𝑟1 − 14,9 18,8 𝑑1 𝑑2 − 0,5 = 18,35 (𝑚𝑚) − − ℎ41 = 35,7 − − 2 2 Diện tích lớp cách điện: 𝜋𝑑1 ′ 𝜋𝑑2 𝑆𝑐𝑑 = [ 𝑐 + ℎ12 + (𝑑1 + 𝑑2 )] 𝑐 + 2 𝜋14,9 𝜋18,8 0,5 + 2.18,35 + (14,9 + 18,8)] 0,4 + =[ 2 = 51,67(𝑚𝑚2 ) Diện tích có ích rãnh: 𝑆𝑟 = 𝑆𝑟′ − 𝑆𝑐đ = 409,6 − 51,67 = 357,93 (𝑚𝑚2 ) Hệ số lấp đầy rãnh Stato: 2.63 (0,805)2 𝑛1 𝑢𝑟 𝑑𝑐đ = 0,22 = 𝑘đ = 357,93 𝑆𝑟 18.Chiều rộng Stato Chiều rơng Stato phía đáy rãnh phẳng: ′ 𝑏𝑍𝐼 = 𝜋(19 + 2.0,05 + 1,49) 𝜋(𝐷 + ℎ41 + 𝑑1 ) − 1,49 = 0,67(𝑐𝑚) − 𝑑1 = 𝑍𝐼 30 Chiều rơng Stato phía đáy rãnh trịn: 𝜋[𝐷 + (ℎ41 + ℎ12)] 𝑏𝑍𝐼 ′′ = = 0,5( 𝑍𝐼 𝑐𝑚) − 𝑑2 = 𝜋(19 + (0,05 + 1,835) − 1,88 30 Chiều rộng Stato trung bình: ′ 0,67 + 0,5 𝑏𝑍𝐼 + 𝑏𝑍𝐼′′ = 0,585(𝑐𝑚) = 𝑏𝑍𝐼 = 2 19.Chiều cao gông từ Stato 34,9 − 19 𝐷𝑛 − 𝐷 − 3,57 + 1,88 = 4,69(𝑐𝑚) − ℎ𝑟1 + 𝑑2 = ℎ𝑔1 = 6 Trong đó: Dn = 34,9 (cm) D = 19 (cm) hr1 =3,57 (cm) d2 = 1,88 (cm) 20.Khe hở khơng khí Khí chọn khe hở khơng khí δ ta cố gắng lấy nhỏ dịng điện khơng tải nhỏ cosφ cao Nhưng khe hở khơng khí nhỏ khó khăn việc chế tạo trình làm việc máy: Stato dễ chạm với Rôto (sát cốt), làm tăng thêm tổn thất phụ, điện kháng tản tạp động tăng lên, Theo công thức 10- 20 trang Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, Nguyễn Hồng Thanh loại động có cơng suất khơng lớn P = 15kW < 20 kW, 2p = ta có: 1,5.19 1,5𝐷 = 0,3285(𝑚𝑚) = 0,3 + 𝛿 ′ ≈ 0,3 + 1000 1000 Tra theo bảng 10.8 tham khảo ta có khe hở khơng khí δ = 0.9(mm) II THIẾT KẾ DÂY QUẤN RÃNH VÀ GÔNG RÔTO Số rãnh Rơto Thiết kế Rơto lồng sóc đúc nhơm, chọn số rãnh Rơto theo bảng 10-6 trang 246, Giáo trình Động không đồng phối hợp số rãnh Stato số rãnh Rôto máy điện không đồng Rơto lồng sóc: 2p =2 rãnh Rơto nghiêng, động làm việc điều kiện bình thường: Z2 = 24 rãnh Đường kính ngồi Rơto D’= D – 2.δ = 19 - 2.0,09 = 18.82 (cm) D = 19 (cm) đường kính stato δ = 0,9 (mm) khe hở khơng khí Đường kính trục Rơto 𝐷𝑡 = 0,3 𝐷 = 0,3.19 = 5,7(𝑐𝑚) Bước Rôto 𝑡2 = 𝜋 𝐷′ 𝜋 17,2 = 2,25 (𝑐𝑚) = 24 𝑍2 5.Xác định sơ chiều rộng Rôto Trong đó: Bδ =0,67 (T) l2 = l1 =24,8 (cm) t2 =2,25 (cm) kC2: hệ số ép chặt lõi sắt Rơto Vì lõi sắt ngắn l2 =24,8 cm , ta chọn hệ số ép chặt kC2 =2 BZ2: mật độ từ cảm Rôto ,ta chọn BZ2 = 1,85 (T) ′ = 𝑏𝑧2 𝐵𝛿 𝑙𝛿 𝑡2 0,67.24,8.2,25 = 0,41 (𝑐𝑚) = 1,85.24,8.2 𝐵𝑍2 𝑙2 𝑘𝑐2 Dịng điện dẫn Rơto 𝐼𝑡𝑑 = 𝐼2 = 𝑘𝑙 𝐼1đ𝑚 𝑚1 𝑊1 𝑘𝑑𝑞1 𝑍2 Trong đó: kdq1 =0,91 2.3.100.0,91 ) = 599,8(𝐴) 40 = 0,92.47,76 ( W1 =100 vòng Z2 =40 (rãnh) m1 =3 số pha dây quấn Stato kI =f(cosϕ): hệ số dịng điện, tra hình 10-5 Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, ứng với cosϕđm =0,91 kI=0,92 Dịng điện vành ngắn mạch = 599,8 𝜋 = 2297 (𝐴) 𝜋𝜌 sin 24 sin 𝑍 Theo cơng thức ta có: 𝐼𝑣 = 𝐼𝑡𝑑 Tiết diện dẫn Với dẫn nhơm J2 = (A/mm2) Tiết diện dẫn: ′ 𝑆𝑡đ = 𝐼𝑡đ 599,8 = 199,93 (𝑚𝑚2 ) = 𝐽2 Tiết diện vành ngắn mạch Chọn sơ mật độ dòng điện vành ngắn mạch: JV=2,5(A/mm2) Thiết kế động không đồng Roto lồng sóc 𝑆𝑣 = 𝐼𝑣 2297 = 918,8(𝑚𝑚2 ) = 2,5 𝐽𝑣 10 Kích thước răng, rãnh Roto * Chiều cao rãnh Rơto (hr 2): Đường kính roto: hr2 = 1,835 (cm) = 18,35 (mm) Chọn bề rộng miệng rãnh Rôto: b42 = (mm) h42 = 0,5 (mm) ′ 𝜋(172 − 2.0,5) − 24.4,1 𝜋 (𝐷′ − ℎ42 ) − 𝑍2 𝑏𝑍2 = 16,16(𝑚𝑚) = 𝑑1 = 24 + 𝜋 𝑍2 + 𝜋 = 1,616(𝑐𝑚) * Chiều rộng rãnh Rơto phía rộng nhất: Trong đó: D’=17,2 (cm) =172 (mm) h42 = 0,5 (mm) Z2 = 24 (rãnh) b’Z2 = 4,1 (mm) Chiều rộng rãnh Roto phía hẹp nhất: 𝜋 𝑍 𝑑21 ( 𝜋2 𝑍+2 2) − 4𝑆′𝑡𝑑 ( −𝜋 𝑑2 = √ 𝜋 Trong đó: 𝜋 + ) − 4.199,93 24 𝜋 𝜋 24 ( − = 12,26(𝑚𝑚) = 1,226(𝑐𝑚) 16,162 ( 𝜋 ) =√ ) d1 = 16,16 (mm) Z2 = 24 (rãnh) S’ = 199,93 (mm2) td  Khoảng cách hai tâm đường trịn đáy rãnh Rơto: h12 = hr2- d1/2-d2/2-h42 = 18,35 – 7,45 – 9,4 – 0,5 = 1,1(mm) 11 Vành ngắn mạch Chiều cao vành ngắn mạch, thông thường lấy sơ bộ: b’V =1,2 hr2 =1,2.18,35 = 22,02 (mm) h’r2 =18,35 (mm) Chiều rộng vành ngắn mạch (sơ bộ): 𝑆𝑣 918,8 = 41,72(𝑐𝑚) = 𝑎′𝑣 = 𝑏𝑣 22,02 Trong đó: SV = 918,8 (mm2) b’V = 22,02 (mm) Từ ta chọn kích thước vành ngắn mạch: SV = aV x bV =42 x 22 = 924 (mm2) 12 Diện tích rãnh Rơto 𝑆𝑟2 = 𝜋 𝑑12 𝜋 𝑑22 𝑑1 + 𝑑2 𝜋 16,162 𝜋 12,262 16,16 + 12,26 1,1 = 177,2(𝑚𝑚2 ) + + + + ℎ12 = 8 8 Trong đó: d1=14,9 mm d2=18,8 mm h12=1,1 mm 13 Tính kích thước thực tế  Chiều cao thực tế Rôto hZ2 = hr2 + d2/6 – h42 = 18,35 + 3,13 – 0,5 = 20,98 (mm)  Bề rộng Rôto: - Bề rộng Rôto chỗ hẹp nhất: ′′ 𝑏𝑍2 = 𝜋 (𝐷′ + 𝑑2 − ℎ𝑍2 ) 𝑍2 − 𝑑2 = 𝜋 (17,2 + 1,226 − 2.2,098) 24 − 1,226 = 0,64 (𝑐𝑚) Bề rộng Rôto chỗ rộng nhất: 𝑏′𝑍2 = 𝜋 (𝐷′ − 𝑑1 − ℎ42 ) 𝑍2 − 𝑑1 = 𝜋 (17,2 − 1,616 − 2.0,05) 24 − 0,98 = 0,41(𝑐𝑚) Bề rộng trung bình roto: bZ2 = (b’Z2+b’’Z2)/2 = (0,64+0,41)/2 = 0.525(cm) Trong đó: Z2 = 24 (rãnh) D’=17,2 (cm) d1 =1,616 (cm) d2 =1,226 (cm) h42 =0,05 (cm) 14 Chiều cao gông Roto Đối với động loại rãnh có đáy trịn, số đơi cực 2p=2 𝐷 ′ − 𝐷2 1 17,2 − = − ℎ𝑟2 + 𝑑2 = − 2,098 + 1,226 = 2,21(𝑐𝑚) 2 Theo công thức ta có: ℎ𝑔2 15 Độ nghiêng rãnh Stato Để giảm bớt biên độ sóng bậc cao, ta làm rãnh Stato, Rơto nghiêng, với cách dùng rãnh nghiêng ta có nghiều kiểu phối hợp rãnh Stato Rôto bn = t1 = 1,98 (cm) III TÍNH TỐN MẠCH TỪ 1.Hệ số khe hở khơng khí Phía Stato: k  t1 t1  v1  2  2,5   b41     0,9   Theo công thức: v1        1, 25 b 2,5  41 5 0,9  Trong đó: b41 = 2,5 (mm) miệng rãnh Stato t1 = 1,98 (cm) bước rãnh Stato δ = 0,9 (cm) khe hở khơng khí Thay số vào ta được: I %  I 100%  30, 25% I 1dm Phía Rơto: k  t2 t  v 2. 2    b42      0,9  Theo công thức: v1        0, b  42 5 0,9  Trong đó: b42 = (mm) miệng rãnh Stato t2 = 2,25 (cm) bước rãnh Stato δ = 0,9 (cm) khe hở khơng khí Thay số vào ta được: t12 2, 25   1, 086  v  2, 25  0, 2.0,9 k  Do => kδ = kδ1.kδ2 = 2,31.1,086 = 2,51 2.Sức từ động khe hở khơng khí Mạch từ có đoạn qua khe hở khơng khí, bề rộng khe hở khơng khí theo hướng hướng kính F  1, 6.B k  10 = 1,6.0,67.2,51.0,09.104 = 2421,648 (A) Trong đó: B =0,67 (T) mật độ từ thơng khe hở khơng khí  =0,09 (cm) bề rộng khe hở khơng khí k = 2,51 3.Mật độ từ thơng Stato Bzl  B l t  2,38(T ) bzl l1 k c1 Trong đó: Bδ= 0,67(T) t1 = 1,98 (cm) bz1= 0,585(cm) kc1= 0,95 4.Cường độ từ trường Stato Theo bảng V- 6, phụ lục V, ta tra : H Z = 77,9 (A/cm) 5.Sức từ động Stato FZ1  2.hZ1 H Z1 =2.3,52.77,9 = 548,42 (A) Trong đó: H Z =35,2 (mm) =3,52 (cm) 6.Mật độ từ thông Rôto Theo công thức: BZ  0,67.24,8.2, 25 B l t   3, 02(T ) bZ l k C 0,525.24,8.0,95 Trong đó: B = 0,67 (T) t = 2,25 (cm) bZ =0,525 (cm) k C 2=0,95 7.Cường độ từ trường trung bình Rơto Theo bảng V- ,trong phụ lục V,ta tra được: H Z = 15,6 (A/cm) 8.Sức từ động Rôto FZ2  2.hZ2 H Z2 =2.2,098.15,6=65,46 (A) Trong đó: H Z =2,098 (cm), chiều cao rãnh Rôto 9.Hệ số bão hồ Tính lại hệ số bão hồ chọn sơ bộ, theo công thức : kZ  F  FZ  FZ 2421, 648  548, 42  65, 46   1, 25 2421, 648 F Trong đó: F = 2421,648 (A) FZ = 548,42 (A) FZ = 65,46 (A) 10.Mật độ từ thông gông Stato Bg  0, 01067.10  0,48(T ) 2.hg 1.l1.kC1 Trong đó: kC1 = 0,95 hg1 = 4,69 (cm) l1=24,8 (cm) 11.Cường độ từ trường gông Stato Theo bảng V- 9, phụ lục V, ta tra : Hg1= 10 (A/cm) 12.Chiều dài mạch từ gông Stato Theo công thức : Lg1    Dn  hg 1 2p    34,90  4,69  47, 45(cm ) 13.Sức từ động gông Stato Fg1 = Lg1.Hg1 = 47,45.10 = 474,5 (A) 14.Mật độ từ thông gông Rôto Bg  0,01067.104 1,03(T ) hg l2 kC2 Trong đó: l2 = 24,8 (cm) kC2 = 0,95 , hg2 = 22,1(mm) = 2,21(cm) 15.Cường độ từ trường gông Rôto Theo bảng V- 9, phụ lục V, ta tra : Hg2 = 3,32 (A/cm) 16.Chiều dài mạch từ gông Rôto Theo công thức: Lg2    Dt  hg   5, 2,21  2p   12,42(cm ) Trong đó: Dt = 5,7 (cm) đường kính trục Rơto hg2 = 2,21 (cm) 17.Sức từ động gông Stato Fg2 =Lg2.Hg2 = 12,42.3,32 = 41,23 (A) 18.Sức từ động tổng tồn mạch Theo cơng thức : F = F + FZ1 + FZ2 + Fg1 + Fg2 Trong đó: F = 2421,648 (A) Sức từ động khe hở khơng khí FZ1 = 548,42 (A) Sức từ động Stato FZ2 = 65,46 (A) Sức từ động Rôto Fg1 = 474,5 (A) Sức từ động gông Stato Fg2 = 41,23 (A) Sức từ động gông Rôto Thay số vào ta được: F = 3551,26 (A) 19.Hệ số bão hoà toàn mạch k  F 3551,26   1, 47 F 2421,648 20.Dòng điện từ hố Theo cơng thức: I  p F   14, 45( A) 0,9.m1.W1.kd1 Trong đó: F =3551,26 (A) W1 100 (vòng) số vòng dây dây quấn Stato kd1 =0,91 hệ số dây quấn Stato  Dòng điện từ hố tính theo đơn vị phần trăm: I %  I 100%  30,25% I 1dm Trong đó: Iđm = 47,76 (A) dòng điện định mức ... biến trở bên để điều chỉnh tốc độ mở máy Đ? ?ng kh? ?ng đ? ?ng có hai loại: Đ? ?ng rơto l? ? ?ng s? ?c đ? ?ng rơto dây quấn II.NGUYÊN L? ? L? ?M VIỆC CỦA Đ? ?NG CƠ KH? ?NG Đ? ?NG BỘ Nguyên l? ? l? ?m việc đ? ?ng điện kh? ?ng đ? ?ng. .. Watts đến vài Megawatts phận hệ truyền đ? ?ng Ng? ?y nay, hiệu suất đ? ?ng dần trở thành tiêu chí áp d? ?ng c? ?ng nghiệp.Vấn đề đặt cho l? ?nh vực thiết k? ?? chế tạo đ? ?ng điện kh? ?ng ng? ? ?ng nghiên cứu, thiết k? ??. .. mơmen tỉ l? ?? với bình phư? ?ng điện áp 3.? ?ng d? ?ng đ? ?ng kh? ?ng đ? ?ng bộ: Ng? ?y nay, hệ th? ?ng truyền đ? ?ng điện s? ?? d? ?ng r? ?ng rãi thiết bị dây chuyền s? ??n xuất c? ?ng nghiệp, giao th? ?ng vận tải, thiết bị điện