Yêu cầu thiết kế: Xác định kích thước chủ yếu, Xác định thông số cuộn dây làm việc: WA; dAdAcđ; KlđA. Xác định kích thước lõi thép stato, rôto, Xác định thông số cuộn dây khởi động: WB; dBdBcđ; KlđB; tụ điện C.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN ====o0o==== ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KĐB MỘT PHA KHỞI ĐỘNG BẰNG TỤ ĐIỆN CĨ CÁC THƠNG SỐ SAU: PĐM= 550 W; UĐM=220 V SỐ ĐÔI CỰC P=2; SỐ PHA M=2; COSΦ= 0,92; Ŋ ≥ 0,66; IMM ≤ 5; MMAX ≥ 1,5; MMM≥ 0,4 Giáo viên hướng dẫn: ThS Đoàn Đức Thắng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tuấn Thành Mã Lớp HP: 20221EE6023004 MSSV: 2019607204 Hà Nội, 2022 i Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN Số: 46 Tên lớp: 20221EE6023004 Họ tên sinh viên: Nguyễn Tuấn Thành Mã sinh viên: 2019607204 Giảng viên hướng dẫn: ThS Đoàn Đức Thắng NỘI DUNG Đề tài: Thiết kế động KĐB pha khởi động tụ điện có thơng số sau: Pđm= 550 W; Uđm =220 V; số đôi cực p=2; số pha m=2; cosφ= 0,92; ŋ ≥ 0,66; Imm ≤ 5; Mmax ≥ 1,5; Mmm≥ 0,4 Yêu cầu thiết kế: Xác định kích thước chủ yếu, Xác định thông số cuộn dây làm việc: WA; dA/dAcđ; KlđA Xác định kích thước lõi thép stato, rôto, Xác định thông số cuộn dây khởi động: WB; dB/dBcđ; KlđB; tụ điện C YÊU CẦU THỰC HIỆN A Phần thuyết minh Tổng quan động KĐB pha khởi động tụ Tính tốn, thiết kế: ➢ Tính tốn mạch từ, dây quấn stato, rơto ➢ Xây dựng đặc tính mở máy tính tốn tham số khơng tải ➢ Tính tốn nhiệt, thiết kế kết cấu động cơ, tính tốn kiểm tra Mô kết thiết kế động KĐB pha phần mềm Nội dung trình bày báo cáo ĐAMH theo quy cách chung (BM03Quy định số 815/QĐ-ĐHCN, ngày 15 tháng năm 2019) B Bản vẽ kỹ thuật STT Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Sơ đồ hình trải dây quấn stato A4 01 Sơ đồ thép mạch từ stato, rôto A4 01 Sơ đồ lắp ráp tổng thể động A4 01 Ngày giao đề tài: 15/9/2022 Ngày hoàn thành: 24/11/2022 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ThS Đoàn Đức Thắng Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động LỜI NĨI ĐẦU Mơn học cịn giúp cho sinh viên ngành kỹ thuật nhà máy chế tạo sửa chữa Máy điện nắm vững kiến thức máy điện quay máy biến áp, cấu trúc dây quấn, nguyên lý tính tốn ứng dụng việc giải tốn thực tế lĩnh vực cơng nghiệp dân dụng Nội dung đề tài mà em nghiên cứu lần này: “Thiết kế động KĐB pha có tụ khởi động” Hiện động điện sử dụng hàng ngày nhiều nghành công nghiệp, giao thông vận tải tỏng thiết bị tự động có loại truyền động thiết bị gia dụng hàng ngày Trong tất loại động động khơng đồng công suất nhỏ sản phẩm công nghiệp đợc sử dụng mạnh mẽ gần nửa kỷ Người ta giới hạn động công suất nhỏ khoảng vài phần ốt đến 750W Nhưng có chế tạo đến 1,5 kW Căn vào cách sử dụng làm việc khởi động chia động thành nhiều loại Động công suất nhỏ loại thông dụng chủ yếu dùng công nghiệp nhẹ, cơng nghiệp thực phẩm, xí nghiệp y tế, nông nghiệp ngành tiểu thủ công nghiệp đặc biệt sử dụng rộng rãi sinh hoạt ngày ngời dân Loại sau dùng trang bị tự động, hàng không tàu thuỷ cấu khống chế khác Động khơng đồng rơto lồng sóc ba pha pha loại phổ biến động xoay chiều cơng suất nhỏ Có thể dùng đồng để truyền động máy công cụ dân dụng như: máy tiện nhỏ, máy ly tâm, máy nén, bơm nước… Theo đề tài “Thiết kế động KĐB pha có tụ khởi động” chúng em phân thành phần: Phần I Tổng quan động KĐB pha có tụ khởi động Phần II Tính tốn thiết kế Phần III Mơ kết Em chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Khoa Điện, Bộ môn Đồ án Thiết kế thiết bị điện hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để nhóm em hồn thành đề tài Trong q trình làm việc khơng tránh khỏi sai sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy, giáo bạn sinh viên để báo cáo đồ án thiết bị điện em hoàn thiện Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động Hà Nội, ngày tháng năm 2022 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KĐB PHA 1.1 Khái niệm 1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 1.2.1 Cấu tạo 1.2.2 Nguyên lý hoạt động 12 1.3 Ứng dụng 13 1.4 Động dùng tụ điện để khởi động 13 1.5 Phạm vi áp dụng 15 1.6 Kết luận 15 CHƯƠNG TÍNH TỐN 16 2.1 Xác định kích thước chủ yếu thơng số pha 16 2.1.1 Tham số công suất tốc độ động 16 2.1.2 Kích thước stato 16 2.1.3 Khe hở khơng khí 17 2.1.4 Chọn số rãnh Stator Rotor 17 2.1.5 Dòng điện định mức 18 2.1.6 Chọn dây quấn 18 2.1.7 Bước stato rotor 19 2.1.8 Hệ số cung cực từ 20 2.2 Xác định tham số stato 20 2.2.1 Chọn vật liệu cho Stator 20 2.2.2 Dạng rãnh kích thước rãnh 20 2.2.3 Mật độ từ thông gông stato 22 2.2.4 Chiều cao gông 22 2.2.5 Kích thước rãnh stato 22 2.2.6 Diện tích rãnh 22 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động 2.2.7 Chiều dài dây quấn stato 23 2.2.8 Kiểm tra mật độ từ cảm gông rang stator 23 2.3 Xác định tham số rotor 24 2.3.1 Kích thước rotor 24 2.3.2 Dạng rãnh rotor 26 2.3.3 Dòng điện tác dụng dẫn Rotor 27 2.3.4 Mật độ từ thông gông roto sơ 27 2.3.5 Tính tốn ngắn mạch 27 2.4 Xác định trở kháng dây quấn Stator Rotor 28 2.4.1 Điện trở stato 28 2.4.2 Điện kháng stato 28 2.4.3 Điện trở rotor 28 2.4.4 Điện kháng dây quấn rotor 29 2.5 Hệ số từ dẫn 29 2.5.1 Hệ số từ dẫn stato 29 2.5.2 Hệ số từ dẫn rotor 30 2.6 Tính tốn mạch từ 30 2.6.1 Sức từ động khe hở không khí 31 2.6.2 Sức từ động gông stator 31 2.6.3 Sức từ động gông Rotor 31 2.6.4 Tổng sức từ động mạch từ 32 2.7 Tính tốn tổn hao trọng lượng 32 2.7.1 Tổn hao sắt stato roto 33 2.7.2 Tổn hao 33 2.7.3 Tổn hao phụ 33 2.7.4 Tổng công suất 33 2.7.5 Trọng lượng stato rotor 33 2.8 Tính tốn đặc tính làm việc 34 2.8.1 Tính hệ số từ kháng mạch điện 34 2.8.2 Điện trở tác dụng, điện kháng thứ tự thuận nghịch mạch điện 34 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động 2.8.3 Suất điện động thứ tự thuận nghịch 36 2.8.4 Dịng điện pha thứ tự thuận nghịch tổn hao gây nên 36 2.8.5 Tốc độ động 37 2.8.6 Công suất điện từ, công suất tác dụng lên trục 37 2.8.7 Momen điện từ, tác dụng 37 2.8.8 Tổng tổn hao stato rotor 37 2.9 Tính toán dây quấn phụ: 38 2.9.1 Điện trở tác dụng 38 2.9.2 Điện trở tác dụng sơ pha phụ 39 2.9.3 Số vòng dây quấn phụ 39 2.9.4 Chiều dài dây dẫn dây quấn phụ 39 2.9.5 Tiết diện dây dẫn pha phụ sơ 39 2.9.6 Dung kháng phần tử khởi động 39 2.9.7 Điện dung tụ khởi động 40 2.10 Kết luận 40 CHƯƠNG MÔ PHỎNG BẰNG PHÂN MỀM 41 3.1 Tổng quan phần mềm ansys maxwell 41 3.1.1 Khái niệm 41 3.1.2 Ứng dụng 41 3.1.3 Các phần giải 41 3.2 Thiết kế sơ lược động phần mềm ANSYS Maxwell 42 3.2.1 Thiết kế stato phần mềm ANSYS Maxwell 42 3.2.2 Thiết kế rôto phần mềm ANSYS Maxwell 43 3.3 Các đặc tính động 45 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Động KĐB pha Hình 2: Cấu tạo động KĐB pha Hình 3: Vỏ động KĐB pha Hình 4: Lõi thép Stator Hình 5: Dây quấn Stator 10 Hình 6: Động Rotor lồng sóc 10 Hình 7: Rotor dây quấn 11 Hình 8:Cơng tắc ly tâm 11 Hình 9: Từ trường xoay chiều 13 Hình 10:Động dùng tụ điện mở máy 14 Hình 11: Động dùng tụ thường trực 14 Hình 1: Dạng rãnh stato 21 Hình 2: Dạng rãnh rotor 24 Hình 1: Thông số động 42 Hình 2: Thơng số stato 42 Hình 3: Thơng số rãnh stato 43 Hình 4: Cấu tạo stato thử nghiệm 43 Hình 5: Thơng số rơto 43 Hình 6: Thơng số rãnh rơto 44 Hình 7: Cấu tạo rôto thử nghiệm 44 Hình 8: Mô men động 45 Hình 9: Dịng điện cảm ứng 45 Hình 10: Điện áp pha dây quấn 45 Hình 11:Từ trường quan sát mô từ trường quay 46 Hình 12::Tốc độ dộng 46 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KĐB PHA 1.1 Khái niệm Động không đồng pha loại động xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay roto n (tốc độ quay máy) nhỏ tốc độ quay từ trường n1 Phần lớn động pha thuộc loại nầy, mặt dù chúng cịn chế tạo với cơng suất đến 7,5kW hai cấp diện áp 110V 220V Trong sản xuất đời sống, động không đồng pha chủ yếu dùng để biến đổi lượng dòng điện xoay chiều thành Loại động dùng phổ biến máy điều hòa, máy giặt, dụng cụ cầm tay, quạt, bơm ly tâm Hình 1: Động KĐB pha 1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 1.2.1 Cấu tạo Cơ cấu động không đồng (ĐCKĐB) pha cịn tùy theo kiểu loại vỏ bọc loại kín hở, hệ thống làm mát sử dụng cánh quạt thơng gió đặt bên hay đưa bên ngồi động Nhìn chung, motor điện pha có phần chính, phần tĩnh (stato) phần quay (rotor) - Stator: Giống với động ba phabao gồm vỏ máy, lõi sắt dây quấn, dây quấn pha + Vỏ máy: dùng để cố định lõi sắt dây quấn không dẫn từ Vỏ máy thường làm gang Đối với máy công suất lớn (>1000 kW) dùng thép hàn lại Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động Hình 2: Cấu tạo động KĐB pha Hình Hình 3: Vỏ động KĐB pha + Lõi thép: để dẫn từ Vì từ trường qua lõi thép từ trường quay nên để giảm tổn hao lõi thép ghép từ thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm 0,5 mm Khi đường kính ngồi > 990 mm phải dùng hỉnh rẻ quạt ghép Để giảm tổn hao dịng điện xốy, thép kỹ thuật đểu phủ sơn cách điện Hình 4: Lõi thép Stator + Dây quấn: dây quấn Stator đặt vào rãnh lõi sắt cách điện với lõi Dây quấn Stator gồm cuộn khởi động (cuộn đề) cuộn làm việc (cuộn việc) Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động Hình 5: Dây quấn Stator - Rotor: giống động ba pha bao gồm lõi thép, trục dây quấn + Lõi thép Rotor: gồm thép kỹ thuật điện ghép lại Mặt ngồi lõi thép có rãnh để đặt dây quấn, có lỗ để lắp trục, có cịn có lỗ thơng gió Trục máy gắn với lõi thép Rotor làm thép tốt Trục đỡ nắp máy nhờ ổ lăn hay ổ bi +Dây quấn: Tùy theo cấu tạo dây quấn phần quay, động không đồng pha chia làm hai loại: động Rotor dây quấn máy động Rotor lồng Sóc • Rotor lồng sóc: rãnh lõi thép đặt đồng, hai đầu nối ngắn mạch hai vòng đồng tạo thành lồng sóc Ở động cơng suất nhỏ, lồng sóc chế tạo cách đúc nhôm vào rãnh lõi thép rotor, tạo thành nhôm, hai đầu đúc vịng ngắn mạch Hình 6: Động Rotor lồng sóc 10 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động r 'RA2 = xmA (2 − s) a + (2 − s) 0, 0361.0,972.258, 05.(2 − 0, 04) = = 4, 65() 0, 03612 + (2 − 0, 04) • Điện kháng thứ tự thuận nghịch mạch điện pha + Thứ tự thuận rRA + s xRA ' xRA = xRA + s2 9,68 0,0361 + 0,042 9,1 = 9,1.0,972 = 153,75() 0,03612 + 0,042 +Thứ tự nghịch rRA + (2 − s ) xRA ' xRA = xRA + (2 − s) 9,68 0,0361 + (2 − 0,04)2 9,1 = 0,972.9,1 = 8,92() 0,03612 + (2 − 0,04) • Tổng trở thứ tự thuận nghịch thay + Thứ tự thuận ' Z RA = r RA1 + j x RA1 = 122, + j153, 75() ' ' + Thứ tự nghịch ' Z RA = r RA + j x RA = 4, 65 + j8.92() ' ' • Tổng trở mạch điện thay thứ tự thuận nghịch + Thứ tự thuận Z A1 = rA1 + j X A1 = (rSA + r 'RA1 ) + j ( X SA + X 'RA1 ) = (13, 26 + 122, 7) + j (9,525 + 153, 75) = 135,88 + j163, 232() + Thứ tự nghịch Z A = rA + j X A = (rSA + r 'RA ) + j ( X SA + X 'RA ) = (13, 26 + 4, 65) + j (9,525 + 8,92) = 17,85 + j18,5() • Thành phần thứ tự thuận nghịch pha dịng điện Stator 35 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động I A1 = I A2 = U dm 220 = Z A1 + Z A2 (135,88 + j163, 232) + (17,85 + j18,5) = 0,5976 − j 0, 7069 = 0,9257.e j50 ( A) I A1 = 0,9257( A) I A1 = 2.0,9257 = 1,8514( A) → Dịng điện pha khơng xét đến tổn hao sắt: ' ' I A = I A1 = I A + j I A = 1,1936 − j1, 4128 = 1,859.e−49,76 (V ) 1.14.3 Suất điện động thứ tự thuận nghịch + Thứ tự thuận E1 = I A1 Z 'RA1 = (0,5976 − j 0,7069).(122,6 − j153,7) = −35,37 + j17, 25 = 181,82.e − j 78,8(V ) + Thứ tự nghịch E = I A2 I 'RA2 = (0,5976 − j 0,7069).(4,65 − j8,87) = −3,56 + j 2, = 4,126.e − j 30,7 (V ) + Tổng suất từ động E = E1 + E = (−35,37 + j17, 25) + ( −3,56 + j 2, 2) = − 38,83 + j180, 54 = 184, 67.e − j 77,94 (V ) 1.14.4 Dịng điện pha thứ tự thuận nghịch tổn hao gây nên + Thứ tự thuận PTS + PTS 16,95 + 0, 0087 = = 0, 0942 ( A) E1 181,82 I A1T = + Thứ tự nghịch I A 2T = PTR1 + PTR 0,153 + 0, 0181 = = 0, 0426 ( A) E2 4,126 + Dòng điện dây quấn stator xét đến tổn hao I SA = ( I A1 + I A1T + I A 2T ) + jI ' A = ( 0,9257 + 0, 0935 + 0, 0426 ) + j1, 4118 = 1, 0597 + j1, 4128 = 1, 7655.e j 53 ( A) → Mật độ dịng điện dây quấn J SA = I SA 1, 7655 = = 6, 247( A / mm ) S SA 0, 283 Trong 𝑆𝑆𝐴 tiết diện dây quấn stator 36 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động 1.14.5 Tốc độ động n = ndb (1 − s) = 1500(1 − 0,04) = 1440 (vong / phut ) 1.14.6 Công suất điện từ, cơng suất tác dụng lên trục • Cơng suất điện từ ' ' Pd t = 0,5.I A2 ( rRA − rRA ) = 0,5.1,8492 (122,65 − 4,65) = 201,885(W ) • Cơng suất tác dụng lên trục PR = Pc − pc − pf = 195, 286 − 27,5 − 4,044 = 163,742(W ) 1.14.7 Momen điện từ, tác dụng • Momen điện từ Mdt = = 97, 4.Pdt 103 ndb 97, 4.201,885.103 = 6554,53 (G.cm) 3000 • Momen tác dụng 97, 4.PR 103 n 97, 4.185,502.103 = = 646,178(G.cm) 2880 MR = 1.14.8 Tổng tổn hao stato rotor • Tổn hao đồng stator rotor - Tổn hao đồng stator: pDS = I SA rSA = 1,76515.13,36 = 41,323(W ) - Tổn hao đồng rotor: pDR = 0,5.I SA (r 'RA1 s + r 'RA (2 − s)) = 0,5.1,76532 (122,6.0,04) + 4,65(2 − 0,04) = 19,75(W ) • Tổng tổn hao sắt PT = PTS1 + PTS + PTR1 + PTR = 16,96 + 0,0088 + 0,155 + 0,0188 = 17, 223 (W ) • Tổng tổn hao 37 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động P = PDS + PDR + PT + p f + pc = 41,323 + 19,75 + 17, 223 + 1,324 + 27,5 = 88,567 (W ) • Cơng suất tiêu thụ PS = PR + P = 185,502 + 88,567 = 274,069 (W ) • Hiệu suất = 1− P = 1− PS 88,567 = 0,68 274,069 • Hệ số cơng suất I' 1,0597 cos = SA = = 0,61 0,66 I SA 1,7655 Xác định hệ số trượt không tải (S0) giải tích việc khó khan nên dung phương pháp đồ thị Do khoảng hệ số trượt nhỏ Pdt =f(s) đường thẳng, nên kéo dài đường thẳng dến s=0 hệ số trượt ứng với giao điểm đường với pco + pf = f ( s) 1− s • Tốc độ định mức ndm = ndb (1 − sdm ) = 3000 (1 − 0,029 ) = 2913 ( vg / ph ) • Momen định mức 97, 4.Pdm 103 97, 4.180.103 M dm = = = 6019(G.cm) ndm 2913 1.15 Tính tốn dây quấn phụ: - Tham số pha phụ động không đồng công suất nhỏ pha định tới đặc tính khởi động động - Nội dung xác định tham số pha phụ phần tử phụ (tụ điện) 1.15.1 Điện trở tác dụng r 'BK = k t.a = 1.1.2 K dqA K dqB rSA + k r 'RAk 0,718 13, 26 + 12.8,96 = 30,93() 0,829 Trong đó: + K, t, a hệ số xác định + r 'RAK : điện trở tác dụng 38 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động 1.15.2 Điện trở tác dụng sơ pha phụ r 'SB 75 = r 'BK − k r 'RAK = 31,93 − 12.8,96 = 22,97 () 1.15.3 Số vòng dây quấn phụ WSB = k WSA = 1.827 kdqA kdqB 0,718 = 716, 26 0,829 Chọn WSB = 717 vòng 1.15.4 Chiều dài dây dẫn dây quấn phụ LSB = LSA WSB WSA = 176, 717 = 137 ( m) 827 - Trong đó: + WSA : số vịng cuộn dây + WSB : số vòng cuộn dây phụ + LSA : tổng chiều dài dây dẫn dây quấn stato 1.15.5 Tiết diện dây dẫn pha phụ sơ S SB = 75 = LSB r 'SB 75 137 = 0,1296(mm ) 46 22,97 - Quy chuẩn tiết diện: S B = 0,1772mm - Đường kính khơng kể cách tiết diện: d = 0,515mm - Đường kính cách điện: dcd = 0, 475mm 1.15.6 Dung kháng phần tử khởi động x 'CV = x 'BK + xBK = 64 + 23, 41 = 87, 41() 39 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động 1.15.7 Điện dung tụ khởi động 106 106 C 'v = = = 36, 45( F ) 2 f x 'cv 2 50,85.87, 45 - Chọn tụ: Cv = 38 F lúc điện kháng khởi động bằng: xCV - 106 106 = = = 83,8() 2 f C 'V 2 50.38 Điện trở pha phụ có phần tử khởi động x 'BK = xCV − xBK = 83,3 − 23, = 60, 4() 1.16 Kết luận Từ kết quản tính tốn chương cho thấy kích thước đường kính D chiều dài l phần ứng kích thước chủ yếu máy điện Kích thước D,l tỷ lệ chúng định trọng lượng giá thành phẩm Các đặc tính kinh tế kỹ thuật độ tin cậy lúc làm việc máy Vì việc xác định kích thước chủ yếu giai đoạn công việc thiết kế máy điện Giá trị đại lượng tính trước có quan hệ mật thiết với phía sau Kết phép tính trước liệu để tính tốn phía sau Hơn việc lựa chọn vật liệu quan trọng Thực tế cho thấy việc nâng cao phẩm chất vật liệu tác dụng , vật liệu cách điện, việc chọn hình dáng hình học máy cách hợp lý, hệ thống quạt gió tốt việc hồn thiện cơng nghệ chế tạo cho phép ngày nâng cao Việc tính tốn mạch từ cần thiết để tạo khe hở khơng khí từ thơng sinh sức điện động xác định dây quấn phần ứng 40 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động MÔ PHỎNG BẰNG PHÂN MỀM 1.17 Tổng quan phần mềm ansys maxwell 1.17.8 Khái niệm Maxwell phần mềm mô phỏng, đánh giá phần mềm mô điện từ hàng đầu giành cho kỹ sư chuyên thiết kế phân tích thiết bị điện từ động cơ, truyền động, máy biến áp, cảm biến cuộn cảm Maxwell sử dụng phần tử hữu hạn để giải vấn đề liên quan đến trường điện từ tĩnh miền tần số biến thiên (theo thời gian) 1.17.9 Ứng dụng Một ưu điểm bật Maxwell tiến trình xử lí tự động vị trí người dùng mong muốn để tao vùng làm việc độc lập, đưa đặc tính vật liệu để trích xuất liệu bên ngồi Nhờ tính độc đáo Maxwell giải vấn đề cách hiệu việc tạo mắt lưới phù hợp, với độ xác cao Điều chứng tỏ thơng qua q trình tương thích tự động mặt lạ, chúng phân tách thành phần phức tạp thu tiến trình xử lí giúp kỹ sư thuận lợi dễ dàng thiết kế Maxwell có khả phát hifi, làm giảm kiểu models cần phân tích thơng qua phương pháp phân tích ứng dụng rộng Simplorer, phần mềm mô hệ thống đa vùng ANSYS Khả cho phép tạo dòng thiết kế điện từ mạnh mẽ, giúp người dùng liên kết xác mạch phức tạp với models cửa Maxwell, tạo hiệu suất cao việc thiết kế hệ thống điện điện công suất 1.17.10 Các phần giải Các thành phần mà Maxwell giải như: Trường tĩnh điện: Trường tĩnh điện, lực momen xoắn, điện dung gây bỡi phân bố điện áp, vật liệu tuyến tính Trường dẫn chiều: Điện áp, trường điện mật độ dòng tính bỡi hiệu điện Ma trận trở kháng thêm vào vật liệu cách điện quanh dây dẫn để tính điện trường bao gồm vật cách điện Trường từ tĩnh: Trường từ tĩnh momen xoắn, lực từ, cảm ứng gây bỡi dòng điện chiều, trường điện tĩnh nam châm Các vật liệu tuyến tính phi tuyến tính 41 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động Dịng điện xốy: Trường điện từ biến đổi điều hịa, lực momen xoắn trở kháng gây bỡi dòng xoay chiều trường từ dao động ngoại (chỉ vật liệu tuyến tính) Trường điện khơng ổn định 1.18 Thiết kế sơ lược động phần mềm ANSYS Maxwell Hình 1: Thơng số động 1.18.1 Thiết kế stato phần mềm ANSYS Maxwell Hình 2: Thông số stato 42 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động Hình 3: Thơng số rãnh stato Hình 4: Cấu tạo stato thử nghiệm 1.18.2 Thiết kế rôto phần mềm ANSYS Maxwell Hình 5: Thơng số rơto 43 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động Hình 6: Thơng số rãnh rơto Hình 7: Cấu tạo rôto thử nghiệm 44 Đồ án TKTBD 1.19 Thiết kế động KĐB với tụ khởi động Các đặc tính động Torque Maxwell2DDesign2 50.00 Curve Info Moving1.Torque Setup1 : Transient Moving1.LoadTorque Imported 37.50 Y1 [mNewtonMeter] 25.00 12.50 0.00 -12.50 -25.00 -37.50 0.00 25.00 50.00 75.00 100.00 Time [ms] 125.00 150.00 175.00 200.00 Hình 8: Mô men động Winding Currents Maxwell2DDesign2 0.05 Curve Info Current(PhaseA) Setup1 : Transient Current(PhaseB) Setup1 : Transient 0.04 Y1 [A] 0.03 0.02 0.01 0.00 -0.01 0.00 25.00 50.00 75.00 100.00 Time [ms] 125.00 150.00 175.00 200.00 Hình 9: Dòng điện cảm ứng XY Plot Maxwell2DDesign2 375.00 Curve Info InducedVoltage(PhaseA) Setup1 : Transient InducedVoltage(PhaseB) Setup1 : Transient 250.00 Y1 [V] 125.00 0.00 -125.00 -250.00 -375.00 0.00 25.00 50.00 75.00 100.00 Time [ms] 125.00 Hình 10: Điện áp pha dây quấn 45 150.00 175.00 200.00 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động Hình 11:Từ trường quan sát mơ từ trường quay XY Plot Maxwell2DDesign2 1441.00 Curve Info Moving1.Speed Setup1 : Transient 1440.75 1440.50 Moving1.Speed [rpm] 1440.25 1440.00 1439.75 1439.50 1439.25 1439.00 0.00 25.00 50.00 75.00 100.00 Time [ms] 125.00 Hình 12::Tốc độ dộng 46 150.00 175.00 200.00 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động KẾT LUẬN Động pha loại động phổ biến sử dụng nhiều đời sống sinh hoạt công nghiệp Nó thuộc loại máy điện quay xoay chiều sử dụng nhiều loại máy điện buộc người học kĩ sư điện phải hiểu rõ trình điện từ để thiết kế, vận hành hiệu Kết mô động thấy chi tiết thiết bị điện với kết tính tốn được, thấy từ tính động mở máy thường khơng nhìn thấy tính tốn khó khăn để tìm ra, chí tính tốn tay có độ xác khơng cao Trong trình làm đồ án, em nỗ lực mình, cộng với hướng dẫn tận tình thầy, em giải yêu cầu mà đề tài đặt hoàn thành tiến độ Nhưng thân cịn gặp nhiều khó khăn trình tìm tài liệu, kiến thức kinh nghiệm thiết kế kinh nghiệm thực tế hạn chế, q trình tính tốn thiết kế cịn nhiều hạn chế, chưa hợp lý Do đó, em mong nhận ý kiến đóng góp xây dựng thầy hồn thiện 47 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động BẢN VẼ 48 Đồ án TKTBD Thiết kế động KĐB với tụ khởi động TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Khánh Hà & Nguyễn Hồng Thanh, “Thiết kế máy điện”, NXB Khoa học & kỹ thuật, 2006 [2] Trần Khánh Hà, Phan Tự Thụ & Nguyễn Văn Sáu, “ Máy điện 1”, NXB Khoa học & kỹ thuật, 2006 49