Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc (nguyễn ngọc hồng)

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1.1 Phân loại .10 1.1.2 Cấu tạo động không đồng 10 1.1.3 Khe hở .12 1.1.4 Nguyên lý làm việc động điện không đồng xoay chiều pha 12 1.1.5 Công dụng 14 1.2 YÊU CẦU CỦA THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KĐB PHA RƠ TO LỒNG SĨC .14 1.2.1 Nhiệm vụ phạm vi thiết kế 14 1.2.2 Các bước thiết kế gồm có 15 1.2.3 Vật liệu thường dùng thiết kế 16 1.3 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 18 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 2.1 Số đơi cực .20 2.2 Đường kính ngồi stato 20 2.3 Đường kính stato 20 2.4 Cơng suất tính tốn (P’) 21 2.5 Chiều dài tính tốn lõi sắt stato (l1) .21 2.6 Bước cực ()………………………………………………………22 2.7 Dòng điện pha định mức …………………………………… 23 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng CHƯƠNG THIẾT KẾ STATO 3.1 Mã hiệu thép bề dầy thép .24 3.2 Số rãnh stato Z1 24 3.3 Bước rãnh stato 25 3.4 Số dẫn tác dụng rãnh ur1 .25 3.5 Số vòng dây nối tiếp pha 25 3.6 Tiết diện đường kính dây dẫn 25 3.7 Kiểu dây quấn 26 3.8 Hệ số dây quấn .27 3.9 Từ thông khe hở không khí Ф 29 3.10 Mật độ từ thơng khe hở khơng khí Bδ 29 3.11 Sơ định chiều rộng bz1 29 3.12 Sơ chiều cao gông stato hg1 .29 3.13 Kích thước rãnh cách điện .30 3.14 Diện tích rãnh trừ nêm S’r 31 3.15 Bề rộng stato bz1 31 3.16 Chiều cao gông stato 32 3.17 Khe hở khơng khí .32 CHƯƠNG THIẾT KẾ RƠTO 4.1 Số rãnh rơto Z2 .33 4.2 Đường kính ngồi rơto D’ 33 4.3 Bước rôto t2 34 4.4 Sơ định chiều rộng rôto b’z2 34 4.5 Đường kính trục rơto Dt .34 4.6 Dòng điện dẫn rôto Itd .34 4.7 Dòng điện vòng ngắn mạch Iv .35 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 4.8 Tiết diện dẫn vịng nhơm S’td .35 4.9 Mật độ dòng điện vòng ngắn mạch .35 4.10 Chiều cao gông rôto sơ 35 4.11 Kích thước rãnh rơto vòng ngắn mạch 35 4.12 Chiều cao vành ngắn mạch hv 37 4.13 Đường kính trung bình vành ngắn mạch Dv .37 4.14 Bề rộng vành ngắn mạch bv 37 4.15 Diện tích rãnh rơto Sr2 37 4.16 Bề rộng rôto bz2 37 4.17 Chiều cao gông rôto hg2 38 4.18 Làm nghiêng rãnh rôto bn 38 CHƯƠNG TÍNH TỐN MẠCH TỪ VÀ XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 5.1 TÍNH TOÁN MẠCH TỪ .39 5.1.1 Hệ số khe hở khơng khí 39 5.1.2 Dùng thép KTĐ cán nguội 2211 .40 5.1.3 Sức từ động khe hở khơng khí Fδ 40 5.1.4 Mật độ từ thông stato Bz1 .40 5.1.5 Sức từ động stato .41 5.1.6 Mật độ từ thông rôto Bz2 41 5.1.7 Sức từ động rôto Fz2 41 5.1.8 Hệ số bão hòa kz 41 5.1.9 Mật độ từ thông gông stato Bg1 42 5.1.10 Cường độ từ trường gông stato Hg1 .42 5.1.11 Chiều dài mạch từ gông stato Lg1 42 5.1.12 Sức từ động gông stato Fg1 42 5.1.13 Mật độ từ thông gông rôto Bg2 42 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 5.1.14 Cường độ từ trường gông rôto Hg2 .43 5.1.15 Chiều dài mạch từ gông rôto Lg2 .43 5.1.16 Sức từ động gông rôto Fg2 43 5.1.17 Tổng sức từ động mạch từ F .43 5.1.18 Hệ số bão hịa tồn mạch kμ 43 5.1.19 Dòng điện từ hóa Iμ 43 5.1.20 Dịng điện từ hóa phần trăm 44 5.2 THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 5.2.1.Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato Lđ1 ……………… 44 5.2.2 Chiều dài trung bình nửa vịng dây quấn stato ltb 44 5.2.3 Chiều dài dây quấn pha stato L1 45 5.2.4 Điện trở tác dụng dây quấn stato r1 .45 5.2.5 Điện trở tác dụng dây quấn rôto rtd .45 5.2.6 Điện trở vòng ngắn mạch rv 46 5.2.7 Điện trở rôto r2 46 5.2.8 Hệ số quy đổi γ 46 5.2.9 Điện trở rôto quy đổi 47 5.2.10 Hệ số từ dẫn tản rãnh stato λr1 47 5.2.11 Hệ số từ dẫn tản tạp stato 48 5.2.12 Hệ số từ tản phần đầu nối λđ1 dẫn tản stato .48 5.2.13 Điện kháng dây q 49 5.2.14 Tổng hệ số từ uấn stato x1 .49 5.2.15 Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto λr2 49 5.2.16 Hệ số từ dẫn tản tạp rôto 50 5.2.17 Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối 50 5.2.18 Hệ số từ tản rãnh nghiên 51 5.2.19 Tổng hệ số từ tản rôto .51 5.2.20 Điện kháng tản dây quấn rôto 51 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 5.2.21 Điện kháng rôto quy đổi .51 5.2.22 Điện kháng hổ cảm x12 52 5.2.23 Tính lai kE 52 5.3 TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ 5.3.1 Trọng lượng stato: ………………………….… ……… 53 5.3.2.Trọng lượng gông từ stato 53 5.3.3 Tổn hao sắt lõi sắt stato 54 5.3.4 Tổn hao bề mặt rôto 54 5.3.5 Tổn hao đập mạch rôto 55 5.3.6 Tổng tổn hao sắt 56 5.3.7 Tổn hao 56 5.3.8 Tổn hao không tải 56 CHƯƠNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ KHỞI ĐỘNG 6.1 ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC 57 6.1.1 Hệ số C1 .57 6.1.2 Thành phần phản kháng dòng điện chế độ đồng 57 6.1.3 Thành phần tác dụng dòng điện chế độ đồng .57 6.1.4 Sức điện động E1 .57 6.1.5 Hệ số trượt momen cực đại…………………………………….57 6.1.6 Hệ số trượt định mức 58 6.1.7 Bội số momen cực đại .60 6.2 TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 60 6.2.1 Tham số động xét đến hiệu ứng mặt 61 6.2.2 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt bão hòa mạch từ tản s = 62 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 6.2.3 Dòng điện khởi động 65 6.2.4 Bội số dòng điện khởi động 66 6.2.5 Bội số momen khởi động 66 CHƯƠNG TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG 7.1 Trọng lượng thép silic cần chuẩn bị .67 7.2 Trọng lượng đồng dây quấn stato 67 7.3 Trọng lượng nhôm rôto 68 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO - Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng LỜI NĨI ĐẦU Động khơng 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 cơng 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 Khoa Bộ mơn giao nhiệm vụ thực đề tài : “ Thiết kế động điện không đồng ba pha rôto lồng sóc” cho đồ án tốt nghiệp cuối khố Nôi dung đồ án gồm chương: Chương 1: Đại cương động điện không đồng Chương 2: Xác định kích thước chủ yếu Chương 3: Thiết kế stato Chương 4: Thiết kế rơto Chương 5: Tính toán mạch từ xác định tham số động chế độ định mức Chương 6: Đặc tính làm việc khởi động Chương 7: Trọng lượng vật liệu tác dụng tiêu sử dụng Em xin bày tỏ lịng biết ơn Thầy, Cơ giáo mà đặc biệt Thầy cô giáo khoa Kỹ thuật & Công Nghệ giúp đỡ bảo em tận tình năm học tập trường Đại Học Quy Nhơn Cho em gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Đoàn Đức Tùng – người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng Trong khoảng thời gian ngắn đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi thiếu sót Em mong dẫn Thầy giáo, Cô giáo bạn Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên Nguyễn Ngọc Hồng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng CHƯƠNG ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ Máy điện khơng đồng kết cấu đơn giản, làm việc chắn, sử dụng bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân, loại công suất 100 kW Động điện khơng đồng rơto lồng sóc cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy chiếm số lượng lớn loại động công suất nhỏ trung bình Nhược điểm động điều chỉnh tốc độ khó khăn dịng điện khởi động lớn thường 5-7 lần dòng điện định mức Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta chế tạo đơng khơng đồng rơto lồng sóc nhiều tốc độ dùng rơto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dịng điện khởi động, đồng thời tăng mơmen khởi động lên Động điện không đồng rôto dây quấn điều chỉnh tốc độ phạm vi định, tạo mơmen khởi động lớn mà dịng khởi động khơng lớn lắm, chế tạo có khó so với với loại rơto lồng sóc, giá thành cao hơn, bảo quản khó Động điện khơng đồng sản xuất theo kiểu bảo vệ IP23 kiểu kín IP44 Những động điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng quạt gió hướng tâm đặt hai đầu rơto động điện Trong động rơto lồng sóc đúc nhơm cánh quạt nhơm đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch Loại động điện theo cấp bảo vệ IP44 thường nhờ vào cánh quạt đặt ngồi vỏ máy để thổi gió mặt ngồi vỏ máy, tản nhiệt có với loại IP23 bảo dưỡng máy dễ dàng Hiện nước sản xuất động điện không đồng theo dãy tiêu chuẩn Dãy động không đồng công suất từ 0,55 - 90 KW ký hiệu K theo tiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994 ghi bảng 10-1 [3] Theo Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng tiêu chuẩn này, động điện không đồng dãy điều chế tạo theo kiểu IP44 Ngồi tiêu chuẩn cịn có tiêu chuẩn TCVN 315-85, quy định dãy công suất động điện khơng đồng rơto lồng sóc từ 110 kW-1000 kW, gồm có cơng suất sau: 110,160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 1000 kW Ký hiệu động điện khơng đồng rơto lồng sóc ghi theo ký hiệu tên gọi dãy động điện, ký hiệu chiều cao tâm trục quay, ký hiệu kích thước lắp đặt 1.1.1 Phân loại: Theo kết cấu vỏ, máy điện khơng đồng chia làm kiểu sau: Kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phịng nổ Theo kết cấu rôto, máy điện không đồng chia làm hai loại: rơto kiểu lồng sóc rơto kiểu dây quấn Theo số pha dây quấn stato chia làm loại: pha, pha ba pha 1.1.2 Cấu tạo động không đồng Động không đồng cấu tạo chia làm hai loại: Động khơng đồng rơto lồng sóc động rôto dây quấn 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 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 10