Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án đã bao gồm file báo cáo và bản vẽ cad. Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá nhằm đưa đất nước tiến kịp với các nền kinh tế của các nước trong khu vực và trên thế giới. Tốc độ phát triển kinh tế của một quốc gia phụ thuộc vào tốc độ phát triển của ngành năng lượng. Thường tốc độ phát triển của ngành công nghiệp phải cao hơn tốc độ phát triển chung của nền kinh tế. Do đó ngành chế tạo máy điện đòi hỏi phải luôn đi trước 1 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).
ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - - BÀI BÁO CÁO Môn học: đồ án CDIO Đề tài: thiết kế động ba pha không đồng roto dây quấn Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thanh Hùng Lớp: EE 447 A Nhóm sinh viên thực hiện: Huỳnh Hữu Tuấn Bùi Quang Tùng Đà Nẵng, ngày 03 tháng 10 năm 2021 Trang ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng Mục lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I :ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1 Phân loại .4 1.2 Kết cấu Phần tĩnh hay stato .4 Các lượng định mức .7 Công dụng máy điện không đồng .7 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN ĐIỆN TỬ 2.1 Tính tốn kích thước chủ yếu 2.1.1 Tìm hiểu chung 2.1.2 Lựa chọn tính tốn kích thước chủ yếu a.Các số liệu định mức b.Xác định kích thước chủ yếu 2.2.Thiết kế stato khe hở khơng khí .12 2.2.1.Tìm hiểu dây quấn lõi sắt stato .12 2.2.2.Tính toán dây quấn lõi sắt stato: 12 2.3 Dây quấn , rãnh gông rôto 22 2.3.1.Tìm hiểu dây quấn lõi sắt rôto 22 2.3.2.Tính tốn dây quấn, rãnh gơng rơto: 22 2.4.Tính toán mạch từ 27 2.4.1.Tìm hiểu mạch từ máy điện không đồng 27 2.4.2.Tính tốn mạch từ 27 2.5.Tham số động điện chế độ định mức .31 2.5.1.Tìm hiểu tham số động điện 31 2.5.2.Tính tốn tham số động điện 31 2.6.Các loại tổn hao động đặc tính làm việc .38 Trang ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng 2.6.1.Tìm hiểu loại tổn hao động điện 38 2.6.2.Tính tổn hao thép tổn hao .39 2.7.Đặc tính làm việc 42 1.Các thông số : 42 2.Các thông số cần tính : 43 3.Các thông số định mức: 43 4.Hệ số trượt định mức hệ số trượt momen cực đại : 43 5.Bội số mô men cực đại: 43 2.8.Tính tốn nhiệt 44 2.8.1.Tìm hiểu phát nóng máy điện 44 2.8.2.Tính tốn nhiệt theo phương pháp đơn giản 44 Độ tăng nhiệt dây quấn stato .44 Độ tăng nhiệt dây quấn roto: .46 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KẾT CẤU .47 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .48 TÀI LIỆU THAM KHẢO : .49 Trang ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng 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 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) Với tiêu kinh tế, kỹ thuật bảng số liệu qua tính tốn đạt yếu cầu đề Trong trình thiết kế em dẫn tận tình thầy Nguyễn Thanh Hùng, thầy giáo khoa 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 không tránh khỏi sai sót, em mong thơng cảm ý kiến thầy cô bạn Sinh viên thực Huỳnh Hữu Tuấn Bùi Quang Tùng Trang ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng CHƯƠNG I :ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1 Phân loại Theo kết cấu vỏ, máy điện khơng đồng chia thành kiểu sau: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phịng nổ, v.v… + Kiểu hở khơng có trang bị bảo vệ tiếp xúc ngẫu nhiên phận quay phận mang điện, khơng có trang bị bảo vệ vật bên ngồi rơi vào máy Theo cấp bảo vệ loại IP00 Loại chế tạo theo kiểu tự làm nguội Loại thường đặt nhà, có người trơng coi khơng cho người ngồi đến gần + Kiểu bảo vệ có bảo vệ chống tiếp xúc ngẫu nhiên phận quay hay mang điện, bảo vệ vật nước rơi vào theo góc độ khác Loại thường tự thơng gió Theo cấp bảo vệ kiểu thuộc cấp bảo vệ từ IP11 đến IP33 + Kiểu kín loại máy mà khơng gian bên máy mơi trường bên ngồi cách ly Tùy theo mức độ kín mà cấp bảo vệ từ IP44 trở lên Kiểu kín thường tự thơng gió cách thổi gió mặt ngồi vỏ hay thơng gió độc lập cách đưa gió vào máy đường ống Thường dùng loại môi trường nhiều bụi, ẩm ướt, v.v… - Theo kết cấu rôto, máy điện không đồng chia làm hai loại: loại rôto kiểu dây quấn loại rôto kiểu lồng sóc Theo số pha dây quấn stato chia thành loại: pha, hai pha ba pha 1.2 Kết cấu Máy điện không đồng bao gồm phận phần tĩnh hay stato phần quay hay rôto Phần tĩnh hay stato Trên stato máy điện khơng đồng có vỏ, lõi sắt dây quấn a Vỏ máy Trang ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn từ Thường vỏ máy làm gang Tuỳ theo cách làm nguội mà vỏ chế tạo dạng khác Loại gang đúc phân làm hai loại: loại có gân loại khơng có gân Loại khơng có gân thường dùng máy điện cỡ nhỏ kiểu kín, lúc lưng lõi sắt áp sát vào mặt vỏ truyền nhiệt trực tiếp lên vỏ máy Loại có gân có đặc điểm lúc gia công, tốc độ cắt gọt chậm phơi liệu bỏ loại có gân Đối với máy có cơng suất tương đối lớn ( 1000kW ) thường dùng thép hàn lại làm thành vỏ b Lõi sắt Lõi sắt phần dẫn từ Vì từ trường qua lõi sắt từ trường quay nên để giảm tổn hao, lõi sắt làm thép kĩ thuật điện dày 0,5 mm ép lại Khi đường kính ngồi lõi sắt stato nhỏ 990 mm dùng trịn ép lại Khi đường kính ngồi lớn 1000 mm phải dùng hình rẻ quạt ghép lại thành khối trịn Mỗi thép kĩ thuật điện có phủ sơn cách điện bề mặt để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên Nếu lõi sắt ngắn 25 đến 30 cm ghép lại thành khối Nếu lõi sắt dài trị số thường ghép thành thếp ngắn, thếp dài đến cm, đặt cách cm để thơng gió cho tốt c Dây quấn Dây quấn stato gồm nhiều phần tử nối với theo quy luật Phần tử đay bối dây đặt vào rãnh lõi sắt cách điện tốt với lõi sắt Bối dây quấn xó thể vịng dây (được gọi dây quấn kiểu dẫn , bối dây thường chếtạo dạng 1/2 phần tử tiết diện thường lớn) , có nhiều vịng dây (tiết diện nhỏ gọi qây quấn kiểu vòng dây).Số vòng dây bối, số bối pha cách nối lại phụ thuộc vào công suất, điện áp, tốc độ, điều kiện làm việc máy q trình tính tốn điện từ u cầu dây quấn sau: Điện áp ba pha dây quấn ba pha , điện áp ba pha lệch 1200 góc độ điện Điện trở điện kháng mạch song song ba pha Có thể đấu thành mạch song song cách dễ dàng cần thiết Dùng vật liệu dây dẫn điện nhất.Phần đầu nối ngắn tốt để thu ngắn chiều dài máy đỡ tốn vật liệu Dễ chế tạo sửa chữa Trang ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng Cách điện vòng dây, pha với đất tốn chắn Kết cấu chắn, chịu ứng lực máy bị ngắn mạch đột ngột hay khởi động Trang ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng Phần quay hay rôto Phần gồm hai phận lõi sắt dây quấn a Lõi sắt Người ta dùng thép kĩ thuật điện giống stato Lõi sắt ép trực tiếp lên trục máy lên giá rơto máy Phía ngồi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn b Rôto dây quấn rơto Rơto có hai loại là: rơto kiểu dây quấn rơto kiểu lồng sóc - Loại rơto kiểu dây quấn: Rơto có dây quấn giống dây quấn stato Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp bớt dây đầu nối, kết cấu dây quấn rôto chặt chẽ Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm lớp Dây quấn ba pha rơto thường đấu hình sao, cịn ba đầu nối vào ba vành trượt thường làm đồng đặt cố định đầu trục thông qua chổi than đấu với mạch điện bên ngồi Đặc điểm loại động điện rôto kiểu dây quấn thơng qua chổi than đưa điện trở phụ hay sức điện động phụ vào mạch điện rơto để cải thiện tính mở máy, điều chỉnh tốc độ cải thiện hệ số công suất máy Khi máy làm việc bình thường dây quấn rơto nối ngắn mạch - Loại rơto kiểu lồng sóc: Kết cấu loại dây quấn rôto khác với dây quấn stato Trong rãnh lõi sắt rôto đặt dẫn đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt nối ngắn mạch hai đầu hai vành ngắn mạch đồng hay nhôm làm thành lồng mà người ta quen gọi lồng sóc Dây quấn lồng sóc khơng cần cách điện với lõi sắt Để cải thiện tính mở máy, máy công suất tương đối lớn, rãnh rơto làm thành dạng rãnh sâu làm thành hai rãnh lồng sóc hay cịn gọi lồng sóc kép Trong máy điện cỡ nhỏ rãnh rơto thường làm chéo góc so với tâm trục c Khe hở Vì rơto khối trịn nên khe hở Khe hở máy điện không đồng nhỏ để hạn chế dịng điện từ hố lấy từ lưới vào làm cho hệ số công suất máy cao Trang ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng Các lượng định mức Máy điện không đồng có trị số định mức đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật máy Các số nhà máy thiết kế, chế tạo quy định ghi nhãn máy Vì máy điện khơng đồng chủ yếu làm việc chế độ động điện nên nhãn máy ghi trị số định mức động điện tải định mức Các trị số thường bao gồm: cơng suất định mức đầu trục Pđm (kW hay W), dòng điện dây định mức Idm (A), điện áp dây định mức Udm (V), cách đấu dây ( Y hay Δ ), tốc độ quay định mức nđm ( vg/ph ), hiệu suất định mức ηđm hệ số công suất định mức cosϕđm,… Công dụng máy điện không đồng Máy điện không đồng loại máy điện xoay chiều chủ yếu làm động điện Do kết cấu đơn giản, làm việc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động không đồng loại máy dùng rộng rãi nghành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kilơoat Trong cơng nghiệp thường dùng máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, động lực cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ, v.v…Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió Trong nông nghiệp dùng để làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm Trong đời sống hàng ngày, máy điện không đồng chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, máy quay đĩa, động tủ lạnh, v.v…Tóm lại theo phát triển sản xuất điện khí hố, tự động hố sinh hoạt hàng ngày, phạm vi ứng dụng máy điện không đồng ngày rộng rãi Tuy vậy, máy điện khơng đồng có nhược điểm sau: cosϕ máy thường khơng cao đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên ứng dụng máy điện khơng đồng có phần bị hạn chế Máy điện khơng đồng dùng làm máy phát điện đặc tính khơng tốt so với máy phát điện đồng bộ, nên số trường hợp cần nguồn điện phụ hay tạm thời có ý nghĩa quan trọng Trang ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN ĐIỆN TỬ 2.1 Tính tốn kích thước chủ yếu 2.1.2 Lựa chọn tính tốn kích thước chủ yếu a.Các số liệu định mức 1.Công suất định mức: Pđm = 55 kW 2.Điện áp định mức: Uđm = 220/380 V đấu Δ/Υ 3.Tần số: f= 50 Hz 4.Tốc độ đồng bộ: nđb = 1500[vòng /phút] 5.Kiểu máy : kiểu bảo vệ IP23 6.Chế độ làm việc: liên tục 7.Cấp cách điện : cấp B 8.Số đôi cực : p = 60f/nđb = 60.50/1500=2 9.Dòng điện pha định mức: I 1= P 10 ,A m1 U ηđm cos φđm Thay số ta có: 55.10 I 1= =100,1 A 3.220 0,925 0,91 Trong : m1 -là số pha dây quấn stato; P - công suất định mức động cơ(kW); I1- dòng điện pha định mức dây quấn stato(A); U1- điện áp pha định mức đặt vào dây quấn stato(V); ηđm - hiệu suất định mức động cơ; Trang 10 ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng d 1= π (26,6 +2.2,43 )−0,841.48 ≈ 1,143 cm 48+ π Chọn d1=1,14 cm =11,4 mm - Tính chiều cao hr2 hr2 = hr1- h41 – d1/2 =24,3 - 0,5 – 11,4/2=18 mm • Tính tiết diện rãnh: +Diện tích rãnh trừ nêm: S 'r = S' r = ( ) π ( d22 +d 22 ) d 1+ d d2 + h 12 − mm 2 2 π ( 9,67 +11,4 ) 11,4 +9,67 9,67 + 18− =226,45m m 2 ( ) +Diện tích cách điện rãnh: Theo bảng VIII-1 phụ lục VIII với chiều cao tâm trục h=225mm ta tra chiều dày cách điện rãnh c= 0,4 mm chiều dày cách điện hai lớp c’ = 0,5 mm Trang 17 ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng Scb = Scd = [ [ ] π d1 π d2 ' + 2h12 + ( d +d ) c + c 2 ] π 11,4 π 9,67 +2.18+ ( 9,67 +11,4 ) 0,4+ 0,5=37,58 m m2 2 +Diện tích có ích rãnh stato: Sr=S’r-Scđ = 226,45- 37,58 =188,87 mm2 Trang 18 ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng 31.Bề rộng stato: Bề rộng stato phía đáy trịn nhỏ (d2) Từ hình học ta π (D+2 h41 +d 2)≈( b z '+ d 2)Z biến đổi ta có ' b z 1= π ( D+ 2h 41+ d 2) Z1 −d ¿ π ( 26,6+2.0,05+ 0,967 ) −0,967=0,8438 cm 48 Bề rộng stato phía đáy trịn lớn(d1) Từ hình học ta (b z ' ' +d )Z ≈ π ¿ biến đổi ta có '' b z 1=π ¿ ¿ ¿ π ¿¿ Trang 19 ĐỒ ÁN CDIO EE447A GVHD: ThS Nguyễn Thanh Hùng Bề rộng trung bình stato '' b z ' +b z 0,8438+ 0,8402 b z 1= = =0,94195 cm 2 32.Chiều cao gông stato: h g 1= D n−D 39,2−26,6 −hr 1+ d 1= −2,43+ 1,143 6 ¿ 4,0608 cm 33.Khe hở khơng khí: Khi 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 11- 27b trang 277, Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà Đối với loại Động có cơng suất lớn : P= 55 KW >20 (KW), 2p=2 ta có: δ≈ ( ) ( ) D 266 1+ = 1+ =0,72mm 1200 p 1200 Tra theo bảng 10.8(trang 253) sách “TKMĐ” ta chọn khe hở khơng khí δ=0,85 mm Trang 20