Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo động cơ 3 tốc độ

Ở Việt Nam động cơ nhiều tốc độ được sử dụng chủ yếu trong các thiết bị nâng hạ cầu trục, cẩu tháp..., băng tải vận chuyển nguyên liệu sản xuất xi măng, băng tải trong các dây chuyền sơn

Bộ Công thương Tổng công ty thiết bị điện việt nam

Công ty cổ phần chế tạo máy điện

Việt nam – hungari

************

Báo cáo tổng kết đề tài:

“Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo

ĐộNG CƠ 3 TốC Độ”

Chủ nhiệm đề tài: KS Hà Đình Minh

8194

Hà Nội – 12/2010

Bộ Công thương Tổng công ty thiết bị điện việt nam

Công ty cổ phần chế tạo máy điện

Việt nam – hungari

************

Báo cáo tổng kết đề tài:

“Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo

ĐộNG CƠ 3 TốC Độ”

Thực hiện theo Hợp đồng Đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ, số 60.10.RD/HĐ-KHCN ngày 09 tháng 02 năm 2010 giữa Bộ Công Thương và Công ty cổ phần chế tạo máy điện Việt Nam – Hungari

Chủ nhiệm đề tài: KS Hà Đình Minh

Các thành viên tham gia:

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ 3 TỐC ĐỘ 6

1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 61.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 6

2.1 SƠ LƯỢC VỀ ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ NHIỀU CẤP TỐC ĐỘ Ở THỊ TRƯỜNG

VIỆT NAM

8

2.1.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ 3 tốc độ trên cần cẩu tháp QTZ5015 102.2 TÍNH TOÁN TẢI CHO ĐỘNG 3 TỐC ĐỘ CỦA CẦN CẨU THÁP QTZ5015 112.2.1 Tính toán tải cho động cơ 3 tốc độ sử dụng trên cẩu QTZ5015 112.2.2 Tính toán lựa chọn các thông số động cơ 3 tốc độ sử dụng trên cẩu QTZ5015 112.3 THIẾT KẾ ĐIỆN TỪ CHO ĐỘNG 3 TỐC ĐỘ 24/24/5,4kW TỐC ĐỘ

1500/750/187,5r/min

12

2.3.1 Trình tự tính toán thiết kế động cơ 3 tốc trên phần mềm SPEED 13

2.3.3 Lựa chọn tiết diện dây quấn stato và rôto 172.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3 TỐC ĐỘ 192.4.1 Công nghệ chế tạo phần điện từ của động cơ điện 19

2.5 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CHỦ YẾU ĐỘNG CƠ 242.5.1 Tiêu chí đánh giá chất lượng động cơ 242.5.2 Các hạng mục thử nghiệm động cơ 242.6 HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG ĐỘNG CƠ 25

2.6.2 Bảo dưỡng và bảo quản 25

PHỤ LỤC I: BẢNG SO SÁNH CHẤT LƯỢNG CHỦ YẾU CỦA ĐỘNG CƠ 3

TỐC ĐỘ

28

PHỤ LỤC II: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ 3 TỐC ĐỘ TRÊN PHẦN MỀM

THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ SPEED

MỞ ĐẦU

Động cơ nhiều cấp tốc độ hay còn gọi là động cơ nhiều tốc độ (động cơ đa tốc), trong tiếng Anh gọi là Multi Speed Motor đã được phát triển và ứng dụng từ nhiều năm nay trong các ứng dụng cần thay đổi tốc độ mà không có yêu cầu về “độ mịn” điều tốc

Ở Việt Nam động cơ nhiều tốc độ được sử dụng chủ yếu trong các thiết bị nâng

hạ (cầu trục, cẩu tháp ), băng tải vận chuyển nguyên liệu sản xuất xi măng, băng tải trong các dây chuyền sơn các chi tiết nhựa của xe máy, băng chuyền trong công nghệ sản xuất gạch ốp lát, sản xuất bê tông, dây chuyền cán thép

Xuất phát từ thực tiễn nhu cầu sử dụng động cơ điện nhiều tốc độ như trên và mục tiêu kinh tế - xã hội Công ty cổ phần chế tạo máy điện Việt Nam – Hungari đặt ra: Nội địa hóa sản phẩm, tạo thêm nguồn thu cho ngân sách nhà nước, tiết kiệm ngoại

tệ nhập khẩu cho đất nước; Tạo thêm việc làm cho người lao động trong nước, giảm chi phí đầu tư sản xuất, chi phí vận chuyển, vận hành bảo dưỡng cho các đơn vị sản xuất có liên quan do sử dụng sản phẩm sẵn có trong nước Công ty cổ phần chế tạo máy điện Việt Nam – Hungari được Bộ Công Thương phê duyệt thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo động cơ điện 3 tốc độ” theo Hợp đồng số

60.10.RD/HĐ-KHCN, ký ngày 09 tháng 02 năm 2010 của Bộ trưởng Bộ Công Thương về việc thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ năm 2010, là sự hỗ trợ kịp thời đối với Công ty cổ phần chế tạo máy điện Việt nam – Hungari, tạo điều kiện để Công ty mở rộng dãy sản phẩm, nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường

Căn cứ theo Hợp đồng Công ty cổ phần chế tạo máy điện Việt nam – Hungari sẽ phải hoàn thành các sản phẩm khoa học công nghệ sau:

Mức chất lượng

Dự kiến

số lượng sản phẩm tạo ra (Cái)

Số lượng sản phẩm chế tạo (Cái) Mẫu tương tự

Tài liệu: Hoàn thành đầy đủ các thiết kế: Tính toán thiết kế điện từ, các bản vẽ

thiết kế kết cấu, các chỉ dẫn công nghệ gia công chi tiết, chỉ dẫn công nghệ điện, kết quả thử nghiệm, báo cáo định kỳ, báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài

Trong bản báo cáo tổng kết này sẽ lần lượt trình bày chi tiết các nội dung đã thực hiện trong đề tài Nhóm thực hiện đề tài rất mong được sự quan tâm và góp ý xây dựng của các chuyên viên thuộc Bộ Công Thương, các nhà khoa học và các đồng nghiệp đã tác nghiệp trong quá trình thực hiện đề tài Đặc biệt, chúng tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Văn Doanh đã có những ý kiến đóng góp quý báu cho bản báo cáo này

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG BÁO CÁO

kW: Đơn vị công suất

Nm: Đơn vị mômen quay

r/min: Đơn vị tốc độ vòng quay trên 1 phút theo quy định về đơn vị đo lường Quốc gia

SWG: Tiêu chuẩn dây Quốc tế (Standard Wire Gause)

AWG: Tiêu chuẩn dây của Mỹ (Amarican Wire Gause)

BWG: Tiêu chuẩn dây của Anh (Bristish Wire Gause)

PETV, PET-155: Tiêu chuẩn dây của Nga

B: Mật độ từ thông hay còn gọi là từ cảm

G: Đơn vị từ cảm theo hệ Anh

T: Đơn vị từ cảm theo hệ SI

Oe: Đơn vị cường độ từ trường theo hệ Anh

mức động cơ

Upha-vỏ, Rpha-pha, Rpha-vỏ: Điện áp thử cao áp pha-vỏ và điện trở cách điện pha-pha; pha-vỏ động cơ

men khởi động trên mômen định mức

n(r/min): Tốc độ trên đầu trục động cơ

s(%): Hệ số trượt của động cơ

Σp(W): Tổng công suất tổn hao

độ môi trường là t2(0C)

TÓM TẮT NHIỆM VỤ

1 Phương pháp thực hiện nhiệm vụ:

- Khảo sát và phân tích kết quả sản phẩm động cơ điện nhiều tốc độ lắp cho cẩu trục

- Nghiên cứu, thiết kế sản phẩm dựa trên kết quả phân tích thực nghiệm, số liệu khảo sát sản phẩm mẫu và các giải pháp công nghệ, vật liệu phù hợp với sản xuất trong nước

- Chế tạo thử nghiệm (chế thử loạt nhỏ), thí nghiệm, đánh giá chất lượng của sản phẩm chế tạo được và so sánh với sản phẩm mẫu cùng loại

- Hoàn thiện thiết kế, hoàn thiện sản phẩm để sản phẩm tạo ra có chất lượng tương đương với sản phẩm mẫu

2 Kết quả đạt được:

- Bộ bản vẽ thiết kế, bộ bản vẽ quy trình công nghệ chế tạo sản phẩm của động

cơ điện 3 tốc độ công suất 24/24/5,4 kW ; tốc độ 1500/750/187,5 r/min

- Đã chế tạo thành công động cơ điện 3 tốc độ công suất 24/24/5,4 kW ; tốc độ 1500/750/187,5 r/min (số lượng 02 sản phẩm), có các tham số chính:

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ 3 TỐC ĐỘ 1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước:

Ngày nay, việc điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ đã dễ dàng hơn do sử dụng biến tần Tuy nhiên, bộ biến tần sử dụng công nghệ cao với giá thành đầu tư tốn kém chỉ được sử dụng chủ yếu ở những nơi yêu cầu độ chính xác cao về ổn định tốc

độ, dải điều chỉnh tốc độ rộng Ở một vài nơi cần điều chỉnh tốc độ trơn nhưng yêu cầu sai số định tốc độ ở mức độ trung bình người ta thường sử dụng động cơ VS Động cơ nhiều tốc độ với ưu điểm là thay đổi tốc độ đơn giản bằng cách đổi nối

từ ít cực sang nhiều cực hay ngược lại Tùy theo ứng dụng cụ thể mà động cơ nhiều tốc độ được thiết kế để chạy: 2 tốc độ, 3 tốc độ và tối đa là 4 tốc độ với tỷ lệ dải tốc độ tới 1:8, động cơ có thể thiết kế để chạy với chế độ mômen không đổi hay công suất không đổi

Hãng Siemens có động cơ nhiều tốc kiểu 1LA7 060–0AA xx phổ biến là 2 tốc độ

và 3 tốc độ, dải công suất chế tạo từ 0,15 kW đến 31 kW

Hãng Teco có AEEV, AEUV, Trung Quốc có dãy động cơ YZTD Động cơ nhiều tốc độ được sử dụng vào các ứng dụng như băng tải, thiết bị cẩu, thiết bị tời, cẩu tháp, máy mài, máy đánh bóng, quạt gió, máy nén khí, v.v,

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước:

Nước ta là nước đang phát triển, những năm gần đây tốc độ tăng trưởng về sản xuất công nghiệp và tốc độ xây dựng tăng mạnh, nhu cầu về động cơ điện nói chung ngày càng tăng, trong đó có động cơ nhiều tốc Vì vậy, phát triển các sản phẩm phụ trợ phục vụ cho các ngành sản xuất công nghiệp và ngành xây dựng trong nước là rất cần thiết

Qua việc khảo sát thị trường tiêu thụ động cơ nhiều tốc độ trong nước ở các ngành sản xuất thép, sản xuất xi măng, sản xuất gạch, băng chuyền, v.v, , ước tính mỗi năm tiêu thụ khoảng 1000 động cơ nhiều tốc độ các loại, trong đó có động cơ 3tốc

độ chiếm khoảng 200 chiếc Nắm bắt được nhu cầu sử dụng động cơ nhiều tốc độ trong các ứng dụng thay đổi tốc độ đơn giản, giá thành đầu tư hợp lý, dễ bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế, phục vụ cho các nhà sản xuất thiết bị và nơi sử dụng trong nước, Công ty VIHEM đã chủ động nghiên cứu tính năng của các động cơ 3 tốc độ trên các thiết bị cần cẩu tháp, động cơ băng chuyền, băng tải của nước ngoài do khách hàng mang đến sửa chữa, từ đó nghiên cứu phương án thiết kế và công nghệ chế tạo phù hợp với công nghệ hiện có của Công ty

Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo động cơ điện 3 tốc độ” do Công ty VIHEM chủ trì xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trên và đã được Bộ Công Thương giao thực hiện trong năm 2010 Đề tài thực hiện thành công sẽ góp phần:

- Nâng cao năng lực cạnh tranh của chế tạo máy điện Việt Nam;

- Nâng cao tỷ lệ nội địa, giảm nhập siêu trong lĩnh vực xây dựng;

- Phát triển công nghệ xây dựng trong nước;

- Thúc đẩy phát triển Khoa học và Công nghệ trong nước;

- Tạo việc làm cho lực lượng lao động trong nước;

* Liệt kê danh mục các công trình có liên quan:

- Đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo động cơ điện phanh từ;

- Đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo động cơ điện VS;

- Dự án: Hoàn thiện thiết kế và công nghệ chế tạo động cơ điện phòng nổ có cấp công suất đến 45 kW;

- Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế và công nghệ chế tạo động cơ điện tiết kiệm năng lượng”

* Các tài liệu chính sử dụng cho tính toán thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo và thử nghiệm gồm:

+ Máy Điện - A.V.IVANOV SMOLENSKI (Vũ Gia Hanh - Phan Tử Thụ - biên dịch) + Máy Điện - Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ

+ WinSPEED Manual, 24 March 2004, UNIVERSITY OF GLASGOW,

Department of Electronics and Electrical Engineering

+ The Induction Machine Handbook (Electric Power Engineering Series)

Publisher: CRC, Publication Date: 2001-11-29, By Ion Boldea, Syed A Nasar + Energy-Efficient Electric Motors, Third Edition, ALI EMADI, Illinois Institute of Technology, Chicago, Illinois

+ Tiêu chuẩn IEC-34 (gồm 14 tập từ IEC-34-1 đến IEC-34-14)

+ Website động cơ nhiều tốc độ của các nước: www.toshiba.com, www.teco.com www.cndedong.com, v.v,

+ Catalogue cần cẩu tháp của các nước

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM

2.1 SƠ LƯỢC VỀ ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ NHIỀU CẤP TỐC ĐỘ Ở THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM

Trên thị trường Việt Nam động cơ nhiều tốc độ được sử dụng chủ yếu trong các thiết bị nâng hạ như cầu trục, cẩu tháp, băng tải vận chuyển nguyên liệu sản xuất xi măng, băng tải trong dây chuyền sơn các chi tiết nhựa của xe máy, băng chuyền trong công nghệ sản xuất gạch ốp lát, sản xuất bê tông, dây chuyền cán thép, v.v,

Xét qua các loại tải sử dụng động cơ nhiều tốc, tải cẩu trục được coi là loại tải nặng nề Trong đề tài này, chúng tôi lấy tải cẩu tháp như một trường hợp điển hình để nghiên cứu tính toán động cơ 3 tốc độ

Cần cẩu tháp là thiết bị nâng chủ yếu dùng để vận chuyển vật liệu và lắp ráp trong các công trình xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp, các công trình thủy điện… Cần cẩu tháp có vị trí rất quan trọng, trong các thiết bị nâng dùng trong xây dựng Cần cẩu tháp có đủ các cơ cấu nâng hạ vật, thay đổi tầm quay với, quay và di chuyển

Tải trọng của cần cẩu tháp thay đổi theo tầm với Thông số đặc trưng cơ bản của cần cẩu tháp là mômen tải trọng và phụ thuộc vào tải trọng nâng và tầm với

Thông số kỹ thuật cần thiết khi chọn cẩu gồm: sức nâng, mô men cẩu, tầm với, chiều cao nâng móc cẩu lớn nhất, khả năng vượt dốc của cần trục, trọng lượng cần trục, tốc độ làm việc của cần trục tháp

Hiện nay cần cẩu tháp phổ biến trên thị trường Việt Nam là các model từ QTZ4812 đến QTZ7055, tải trọng đầu cần 1,2 tấn đến 3 tấn tương ứng tầm với xa nhất

từ 48 mét đến 70 mét, lực nâng lớn nhất có thể nâng từ 3 tấn đến 12 tấn, chiều cao nâng từ 30 mét đến 221 mét tuỳ từng Model

Hình 2.1 Trong đó cần cẩu tháp dạng QTZ5015 được sử dụng phổ biến nhất

2.1.1 Thông số của cần cẩu tháp QTZ5015:

Trọng

lượng

Kết cấu tĩnh tấn 35 Bán kính xoay tối đa m 51,43

Kết cấu nâng là thiết bị bắt buộc có trong cầu trục dạng tháp cẩu vật nặng hoặc

các thiết bị ròng rọc hoặc tời quay khác Cơ cấu nâng gồm có động cơ nhiều tốc độ,

1cụm hộp số, ống quay cáp, phanh thủy lực và các chi tiết phụ khác Dưới đây ta xét

sơ đồ điều khiển động cơ 3 tốc trong cần cẩu tháp QTZ5015

2.2 TÍNH TOÁN TẢI CHO ĐỘNG 3 TỐC ĐỘ CỦA CẦN CẨU THÁP QTZ5015: 2.2.1 Tính toán tải cho động cơ 3 tốc độ sử dụng trên cẩu QTZ5015:

Theo thông số của cẩu QTZ5015: tải trọng cực đại của cẩu mà động cơ 3 tốc độ phải kéo lần lượt là: 3 tấn; 3 tấn và 1,5 tấn tại các cấp tốc độ dài 8,4 m/min; 40 m/min

và 80 m/min tại cấp giảm tốc a=2; hay 6 tấn; 6 tấn và 3 tấn tại các cấp tốc độ dài 4,2 m/min; 20 m/min và 40 m/min, ứng với các cấp tốc độ quay tương ứng là 187,5 r/min;

750 r/min và 1500 r/min Theo công thức tính công suất di chuyển của vật chuyển động thẳng, ta tính được công suất tải tại các cấp tốc độ như sau:

60 / min) / ( ) ( ) / ( ) ( )

2.2.2 Tính toán lựa chọn các thông số động cơ 3 tốc độ sử dụng trên cẩu QTZ5015:

tương đương trong việc tính toán bộ dây và lõi thép động cơ điện

kỳ) được tính như sau:

N D

+

=

Trong đó:

N: Thời gian vận hành với tải không đổi

R: Thời gian nghỉ

2.3 THIẾT KẾ ĐIỆN TỪ CHO ĐỘNG 3 TỐC ĐỘ 24/24/5,4kW TỐC ĐỘ 1500/750/187,5r/min

Hiện nay, trong nước chưa có tài liệu thiết kế bằng tiếng Việt nào có chỉ dẫn cụ thể cách tính toán động cơ nhiều tốc độ mà chỉ nêu ra nguyên lý chuyển đổi tốc độ, nguyên lý đấu dây, kiểu đổi nối tam giác/sao kép theo mục tiêu giữ mômen không đổi hay công suất không đổi Trong các tài liệu thiết kế viết bằng tiếng Anh của các tác giả nước ngoài cũng chỉ dừng lại ở việc phân tích sức từ động khi thực hiện đổi nối, không có các ví dụ tính toán cụ thể Bản thân phần mềm tính toán động cơ SPEED do trường đại học GLASGOW thuộc Vương quốc Anh thiết kế cũng không có phần tính toán động cơ nhiều tốc độ

Bởi vậy, trong quá trình làm việc tại Công ty, nhóm thiết kế đã được tiếp xúc với các động cơ nhiều tốc độ(thường là 2tốc độ) do khách hàng mang đến sửa chữa từ đó thí nghiệm lấy thông số về tính năng, thông số nhãn từ đó tính toán kiểm nghiệm lại để tìm

ra các hệ số quan trọng trong thiết kế mà các nhà chế tạo động cơ nhiều tốc độ đã chọn

điện từ hóa lõi thép ở mỗi cấp tốc độ, chế độ làm việc và kiểu bảo vệ

Để tính toán thiết kế động cơ nhiều tốc độ, người thiết kế phải tính toán riêng dây quấn ở từng tốc độ trên cùng lõi thép đã định trước rồi mới tiến hành hiệu chỉnh dây quấn của từng tốc độ trên chương trình tính toán và sau cùng là hiệu chỉnh kích thước răng rãnh và lõi thép sao cho động cơ có tính năng tốt nhất ở mọi tốc độ tính toán và có thể tích phù hợp với yêu cầu lắp đặt của khách hàng

Các tham số chính của động cơ 3 tốc độ:

Nguyên lý thay đổi tốc độ của động cơ 3tốc độ:

Bằng cách thay đổi số cực từ của stato ta có thể thay đổi tốc độ động cơ một cách đơn giản bằng các thiết bị chuyển mạch, mà không phải dùng đến thiết bị chuyển đổi Theo công thức tính tốc độ đồng bộ của động cơ không đồng bộ ta có:

=Trong đó:

n1: là tốc độ đồng bộ (r/min)

f1: là tần số lưới, ở nước ta là 50 Hz

p: là số đôi cực từ

1500 r/min ; 750 r/min và 187,5 r/min Vậy ta dùng 3 trị số cặp cực là : p = 2; 4 và 16

Sơ đồ đấu dây: Có 9 đầu dây ra bản cực để đấu nối chạy động cơ ở một trong 3 tốc độ khác nhau: 1500 r/min; 750 r/min và 187,5 r/min theo cách đấu tam giác, sao kép và sao

2.3.1 Trình tự tính toán thiết kế động cơ 3 tốc trên phần mềm SPEED:

Việc tính toán động cơ 3 tốc trên phần mềm SPEED gồm các bước chính:

thước răng rãnh, các bộ dây;

+ Nạp các thông số đã tính sơ bộ vào phầm mềm để tính kiểm nghiệm;

+ Thay đổi các thông số đã chọn để máy có tính năng tốt nhất, thể tích hợp lý

2.3.1.1 Lựa chọn răng rãnh:

hợp lý sẽ hạn chế được các mômen phụ đồng bộ, mômen phụ do sóng điều hòa bậc cao do đó giảm được nguy cơ gây rung và ồn [1]

Thông thường với động cơ một tốc độ ta có thể dễ dàng chọn được phối hợp răng

liệu thiết kế

Bảng tra răng rãnh Z1/Z2 theo 2p [1]

Z2 2p Z1

với tất cả các tốc độ của động cơ, do vậy người thiết kế dày dặn kinh nghiệm mới xử

lý tốt mối quan hệ này

Ở đây, với động cơ 3 tốc 24/24/5,4 kW cấp tốc độ: 1500/750/187,5 r/min ta chọn

2.3.1.2 Xác định các kích thước cơ bản quyết định thể tích máy:

tích của máy Với động cơ 3 tốc độ 24/24/5,4 kW cấp tốc độ 1500/750/187,5 r/min thì việc lựa chọn các tham số phải phù hợp cho “ba động cơ trong một lõi thép” và đây

là khó khăn chính của người thiết kế Trong đó cấp tốc độ 1500 r/min và 750 r/min có chung bộ dây quấn stato, chỉ khác cách đấu nối để thay đổi số đôi cực, do vậy bộ dây phải phù hợp với cả tốc độ 1500 r/min và tốc độ 750 r/min, cấp tốc độ 187,5 r/min thiết kế bộ dây riêng nhưng phải dựa trên “lõi thép chung”

2.3.1.3 Xác định đường kính ngoài D n , đường kính trong D và chiều dài lõi thép Lδ:

Động cơ 3 tốc độ 24/24/5,4 kW tốc độ 1500/750/187,5 r/min, chọn chiều cao tâm

trên với 2p = 4; 2p = 8; 2p = 32;

Như vậy ta có 3 dải trị số kD , nhưng ở đây ta ưu tiên chọn theo công suất chủ yếu

Trong đó đường kính trong D và chiều dài lõi thép L liên hệ với nhau qua tỷ số λ[2]:

2p 2 4 6 8

D L

2

*

* π λ

=+ Với 2p = 4; λ= 1,2 ÷ 1,8 ta có L = 263,76 ÷ 395,64 mm

công thức tính công suất tính toán toàn phần của máy:

đm đm

đm

E P k P

ϕ

* '=

Chiều dài lõi thép tính theo thể tích máy:

1

2 1

' 7

* , 6 )

(

n D B A k k

P mm

D(mm): là đường kính trong lá tôn stato

Trong đó giá trị lớn thường chọn ở công suất lớn

chọn 250A/cm ≤ A ≤ 400 A/cm Sau nhiều lần tính toán và hiệu chỉnh ta chọn được L

= 315 mm phù hợp nhất cho cả 3 tốc độ 1500r/min; 750 r/min và 187,5 r/min;

2.3.1.4 Chọn khe hở không khí theo số đôi cực [1]

= δ

p

D

845 , 0 ) 4

9 1 ( 1200

260 ) 2

9 1 (

= δ

Dòng điện từ hóa lõi thép[1] :

1

1 * *

* 9 , 0

*

dq

S k W m

F p

Iµ =

từ hóa không quá cao ở tốc độ 187,5 r/min và theo kinh nghiệm thiết kế ở Công ty VIHEM, ta chọn khe hở không khí δ = 0,6 mm cho động cơ 3 tốc 24/24/5,4 kW tốc độ 1500/750/187,5 r/min

2.3.1.5 Chọn đường kính trong rôto:

Đường kính trong rôto chính là đường kính trục chỗ ép lõi thép rôto, theo công thức kinh nghiệm, đường kính trong rôto được chọn theo đường kính trong stato:

2

) (

* )

*

*

*

* 4

* ) (

f E

dq s s

U K

f k k vg

=

a W vg

Trong đó:

Φ(Wb): là từ thông khe hở không khí

Lop: số lớp dây quấn trong một rãnh

ứng với số cực từ 2p =4; 8; 32 lần lượt là: 8; 4 và 1

Sau khi nạp số liệu chạy và hiệu chỉnh trên phần mềm tính toán ta chọn được số vòng dây quấn như sau:

nối tam giác 380V;

bước lồng y = 1÷ 4;

2.3.3 Lựa chọn tiết diện dây quấn stato và rôto:

đồng ở stato, thông thường chiếm đến 40% tổn hao trên động cơ và quyết định một phần tuổi thọ của bộ dây Nếu chọn mật độ dòng điện quá nhỏ sẽ làm tăng thể tích máy, tăng giá thành sản xuất, tăng trọng lượng máy, không hợp lý cho thiết bị cẩu

tùy theo chế độ vận hành và loại tải mà ta chọn mật độ dòng điện tối ưu nhất

Sau khi chọn mật độ dòng điện của từng bộ dây, ta tính chọn tiết diện dây dẫn cho từng bộ dây của từng tốc độ theo công thức:

) / (

* ) ( )

1

1 1

2

a A I mm

ϕ

* ) (

* 3

) ( )

(

1 1

V U

W P A

π

) (

* 4 ) (

2

1 mm S

mm

Cu =

thì ta tính tiết diện dây dẫn bằng tổng tiết diện các sợi chập như sau:

) (

* )

(

* )

2 2

2 1 1

2

Tổng tiết diện dây quấn của từng bộ dây trên một rãnh stato:

) (

*

* )

(r/min) và nối sao kép ở 750 (r/min);

Tổng tiết diện dây dẫn trong một rãnh là: 4 28,26( )

1

* 2

* 9

05 , 1

* 2

* 24

542 , 41 26 , 28 )

(

) ( )

(

2

2 32 2

2 4

=

mm S

mm S

mm S

K

rS

p p

lapday

Kết quả tính toán động cơ 3 tốc độ: 24/24/5,4 kW tốc độ 1500/750/187,5 (r/min) trên phần mềm SPEED xem ở Phụ lục II

2.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3 TỐC ĐỘ

Công nghệ chế tạo động cơ 3 tốc độ tương tự như công nghệ chế tạo động cơ thông thường hiện có của VIHEM bao gồm các quy trình thể hiện trong bảng 5.1 dưới đây:

Bảng 5.1 Các quá trình công nghệ gia

Gia công cắt gọt cơ khí

- Công nghệ chế tạo bối dây, gia

- Rôto đúc nhôm, quạt gió trong

- Lá tôn stato, rôto, nắp che quạt gió

- Thân động cơ, nắp động cơ, nắp mỡ, thân nắp hộp cực, trục v v

- Quấn, bọc cách điện bối dây và cuộn dây, tẩm cách điện và ép bối dây, hàn đấu dây

- Cắt gọt nêm rãnh, giấy cách điện

- Các chi tiết: Thân, nắp, nắp mỡ, quạt gió, hộp cực, rôto, lòng trong stato v v

- Lắp ráp cụm chi tiết và lắp ráp hoàn chỉnh động cơ điện

2.4.1 Công nghệ chế tạo phần điện từ của động cơ điện:

Phần điện từ trong động cơ điện bao gồm: lá tôn stato, lá tôn rôto, lõi thép stato, lõi thép rôto, bối dây stato Công nghệ chế tạo phần điện từ gồm các bước:

2.4.1.1 Công nghệ chế tạo lá tôn:

- Vật liệu làm lá tôn là tôn silíc của Nga 2212, δ = 0,5 mm

- Các lá tôn được dập nguội trên máy dập xoay có lực dập phù hợp đảm bảo tôn ít

bị biến dạng, khuôn dập được chế tạo trên máy CNC có độ chính xác cao để lá tôn dập

ra độ ba via nhỏ

2.4.1.2 Công nghệ ép lõi thép:

Quy trình công nghệ ép lõi thép của động cơ điện 3 tốc độ cũng giống như động

cơ điện thông dụng, lõi thép được ép đúng kích thước thiết kế, đạt hệ số ép chặt

* Công nghệ đúc nhôm rôto:

- Rôto lồng sóc được đúc ly tâm

- Rôto sau khi đúc được kiểm tra độ điền đầy, rỗ khí bằng máy máy kiểm tra đa chức năng H2/CPS

* Công nghệ chế tạo bối dây stato:

Bối dây stato của động cơ điện là một trong những bộ phận quyết định tuổi thọ của động cơ, bởi vậy cuộn dây stato được chế tạo và kiểm tra rất cẩn thận, quy trình công nghệ của động cơ điện được mô tả dưới đây:

- Dây quấn stato là dây đồng cách điện cấp F, ký hiệu: PEW của Hàn Quốc, Nhật, Singapor

- Bin dây được quấn trên máy quấn dây chuyên dùng có cơ cấu đếm số vòng dây Lồng đấu bối dây vào động cơ:

- Lót cách điện rãnh stato bằng bìa cách điện cấp F

- Lồng bin dây vào rãnh

- Lót cách điện giữa các tổ bối dây, giữa các pha bằng bìa cách điện cấp F

- Nêm miệng rãnh bằng Téctôlít thuỷ tinh

- Hàn đấu các tổ bối dây của động cơ trên máy hàn chuyên dùng

- Cách điện các mối nối bằng gen sợi thuỷ tinh tẩm sơn cách điện

- Đầu bin dây được băng cách điện thuỷ tinh

- Kiểm tra cách điện pha-pha, pha-vỏ bằng máy H2 CPS

- Thử cao áp bằng máy thử cao áp HS 0110, điện áp thử 1760 V

* Tẩm sấy stato lồng dây:

- Sấy mộc cụm stato lồng dây

- Tẩm sơn cách điện bằng sơn (SPV128) của Hàn Quốc, sấy cụm stato lồng dây trong lò sấy tuần hoàn SZLB 112

2.4.1.3 Ép stato lồng dây vào thân

2.4.1.4 Kiểm tra cao áp và đo điện trở một chiều của động cơ

2.4.2 Công nghệ chế tạo các chi tiết cơ khí:

2.4.2.1 Công nghệ chế tạo thân động cơ điện:

Thân động cơ là bộ phận cơ bản nhất quyết định hình dáng bên ngoài và độ bền kết cấu của động cơ, bởi vậy thân động cơ điện phải đạt được các yêu cầu:

- Đối với thân động cơ được chế tạo bằng phương pháp đúc phải có hệ thống rót đảm bảo dẫn kim loại vào khuôn êm

- Kết cấu của thân phải đảm bảo các chỗ chuyển tiếp từ thành dày sang thành mỏng không đột ngột vì khi nguội đi sẽ gây ra ứng lực bên trong ở những chỗ thành mỏng

• Lưu đồ chế tạo thân động cơ:

được Đúc trên khuôn cát

- Trung tâm gia công ngang MINIMATIC

- Đạt được các kích thước như bản vẽ

- Trung tâm gia công

- Trung tâm gia công ngang MINIMATIC

- Đạt được các kích thước như bản vẽ

- Đạt được các yêu cầu như bản vẽ chi tiết

2.4.2.2 Công nghệ chế tạo nắp động cơ:

Yêu cầu kỹ thuật của công nghệ chế tạo nắp:

- Công nghệ đúc không nên có những chuyển tiếp đột ngột từ thành vách dày sang thành vách mỏng

- Có độ cứng vững cao để không bị biến dạng do kẹp chặt khi gia công và để đảm bảo độ đồng tâm giữa gờ nắp và lỗ lắp ổ bi

• Lưu đồ chế tạo nắp:

được Đúc trên khuôn cát

- Dung sai đúc cấp chính xác II theo TCVN385-70

- Không rỗ, nứt, cong vênh

- Đạt được các yêu cầu như bản vẽ chi tiết