đồ án tố nghiệp đại học MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2p=4, 37kW VỚI ANSYSMAXWELL Động cơ điện không đồng bộ ba pha là máy điện quay biến đổi điện năng thành cơ năng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp cũng như trong đời sống hằng ngày của người dân. Sở dĩ nó được sử dụng rông rãi là vì cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn, giá thành lại rẻ… Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, của quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá, các sản phẩm công nghệ yêu cầu phải tinh xảo, chất lượng, đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng, để làm được điều đó người kỹ sư thiết kế phải không ngừng nghiên cứu, tìm hiểu, nắm bắt sự phát triển của xã hội để chế tạo ra những loại máy điện phù hợp với xu thế phát triển của thời đại. Có nhiều ứng dụng hỗ trợ kỹ sư trong công việc thiết kế cũng như khảo sát tính toán động cơ, ANSYS MAXWELL là một trong những ứng dụng được ưa chuộng. Trong học kỳ này, nhóm em được giao đề tài “Mô hình hoá và mô phỏng hiệu suất động cơ không đồng bộ 2p=4, 37 kW với AnsysMaxwell” do thầy giáo TS. Lê Anh Tuấn hướng dẫn. Vì là lần đầu tiên, chưa có đầy đủ kinh nghiệm nên không thế tránh được thiếu sót trong thiết kế, tính toán, vậy mong thầy cô giáo sau khi xem xét đồ án có gì thiếu sót cho nhóm chúng em xin đánh giá để chúng em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Lê Anh Tuấn đã hướng dẫn nhóm em hoàn thành tốt đồ án.
NGUYỄN TÚ – PHẠM QUỐC TUẤN – LƯU MINH TÂN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TÊN ĐỀ TÀI MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HIỆU SUẤT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2p=4, 37kW VỚI ANSYSMAXWELL CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CBHD: TS Lê Anh Tuấn Nhóm sinh viên: Nguyễn Tú: 2019600462 Phạm Quốc Tuấn: 2019600218 Lưu Minh Tân: 2019600219 LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp này, em nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cô, anh chị, bạn Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc em xin bày tỏ lời cám ơn trân thành tới: Ban giám hiệu trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, Khoa Điện thầy cô giáo giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt q trình hồn thành đồ án tốt nghiệp Đặc biệt, em xin tỏ lòng biết ơn đến thầy TS Lê Anh Tuấn hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, lời cảm ơn chân thành đến người thân toàn thể bạn bè giúp đỡ, động viên em suốt thời gian học tập thực đồ án tốt nghiệp Em xin chúc thầy cơ, anh chị tồn thể bạn bè sức khỏe dồi dào, đạt nhiều thành công công việc, học tập nghiên cứu Hà nội, ngày…tháng…năm 2023 Nhóm sinh viên thực MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .6 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: BẢN TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ PHẦN MỀM ANSYS/MAXWELL .9 1.1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM ANSYS/MAXWELL 2D 1.1.1 Lịch sử phát triển 10 1.1.2 Ứng dụng .13 1.2 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 13 1.2.1 Cấu tạo 14 1.2.2 Nguyên lý làm việc động không đồng 15 1.2.3 Các trị số định mức .16 1.2.4 Ưu nhược điểm động không đồng ba pha 17 1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 18 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC CƠNG CỤ THIẾT KẾ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ TRONG PHẦN MỀM ANSYS/MAXWELL2D 19 2.1 ROTATING MACHINERY EXPERT (RMXPRT) 20 2.1.1 Giới thiệu chung 20 2.1.2 Các thư mục RMxprt Designn .21 2.1.3 Các bước làm việc với RMxprt 21 2.2 CÔNG CỤ MÔ PHỎNG 2D .22 2.2.1 Giới thiệu chung 22 2.2.2 Cách khởi tạo 2D Design 22 2.2.3 Các bước làm việc với 2D Design 23 2.3 CÔNG CỤ MÔ PHỎNG 3D .24 2.3.1 Giới thiệu chung 24 2.3.2 Cách khởi tạo 3D Design 25 2.3.3 Các bước làm việc với 3D Design 26 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 27 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG TÍNH TỐN VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2p=4, 37kW 28 3.1 THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ 28 3.2 TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ 28 3.2.1 Tính tốn thơng số chủ yếu .29 3.2.1.1 Xác định tốc độ động .29 3.2.1.2 Đường kính ngồi stato 29 3.2.1.3 Đường kính stato 29 3.2.1.4 Công suất tính tốn .30 3.2.1.5 Chiều dài tính tốn lõi sắt stato 30 3.2.1.6 Bước cực 31 3.2.1.7 Lập phương án so sánh 31 3.2.1.8 Dòng điện pha định mức 31 3.2.2 Tính tốn thơng số stato 32 3.2.2.1 Số rãnh stato 32 3.2.2.2 Bước rãnh stato .32 3.2.2.3 Số cạnh tác dụng rãnh .32 3.2.2.4 Số vòng dây nối tiếp pha 32 3.2.2.5 Tiết diện đường kính dây dẫn 33 3.2.2.6 Hệ số quấn dây .34 3.2.2.7 Từ thơng khe hở khơng khí 35 3.2.2.8 Mật độ từ thơng khe hở khơng khí .35 3.2.2.9 Sơ định chiều rộng 35 3.2.2.10 Sơ định chiều cao gông stato 36 3.2.2.11 Kích thước rãnh cách điện .36 3.2.2.12 Bề rộng stato 38 3.2.2.13 Chiều cao gông stato 38 3.2.2.14 Khe hở khơng khí .38 3.2.3 Tính tốn thơng số roto 39 3.2.3.1 Số rãnh roto: 39 3.2.3.2 Đường kính ngồi roto: 39 3.2.3.3 Bước roto: .39 3.2.3.4 Sơ định chiều rộng stato: 39 3.2.3.5 Đường kính roto: 40 3.2.3.6 Dòng điện dẫn roto: 40 3.2.3.7 Dòng điện vành ngắn mạch: .40 3.2.3.8 Tiết diện vành ngắn mạch: 40 3.2.3.9 Tiết diện dẫn nhôm: 40 3.2.3.10 Kích thước rãnh roto vành ngắn mạch: 41 3.2.3.11 Kích thước roto: 41 3.2.3.12 Kích thước vành ngắn mạch .41 3.2.3.13 Bề rộng roto 1/3 chiều cao răng: .42 3.2.3.14 Diện tích rãnh roto: 42 3.2.3.15 Chiều cao gông roto: 42 3.2.4 Tính tốn mạch từ 42 3.2.4.1 Hệ số khe hở khơng khí: .42 3.2.4.2 Trọn loại thép .43 3.2.4.3 Sức từ động khe hở khơng khí: 43 3.2.4.4 Mật độ từ thông stato: .43 3.2.4.5 Cường độ từ trường stato: .44 3.2.4.6 Sức từ động stato: 44 3.2.4.7 Mật độ từ thông roto: 44 3.2.4.8 Cường độ từ trường roto: 44 3.2.4.9 Sức từ thông roto: 44 3.2.4.10 Hệ số bão hòa răng: 45 3.2.4.11 Mật độ từ thông gông stato: 45 3.2.4.12 Cường độ từ trường gông stato: 45 3.2.4.13 Chiều dài mạch từ gông stato: 45 3.2.4.14 Sức từ động gông stato: 46 3.2.4.15 Mật độ từ thông gông roto: 46 3.2.4.16 Cường độ từ trường gông roto: .46 3.2.4.17 Chiều dài mạch từ gông roto: 46 3.2.4.18 Sức từ động gông roto: 46 3.2.4.19 Tổng sức từ động mạch từ: 46 3.2.4.20 Hệ số bão hịa tồn mạch: 47 3.2.4.21 Dịng điện từ hóa 47 3.2.4.22 Dòng điện từ hóa phần trăm: 47 3.2.5 Tổn hao thép tổn hao 47 3.2.5.1 Trọng lượng stato: 48 3.2.5.2 Trọng lượng gông từ stato: 49 3.2.5.3 Tổn hao sắt lõi sắt stato .49 3.2.5.4 Tổn hao bề mặt roto 50 3.2.5.5 Tổn hao đập mạch roto 51 3.2.5.6 Trọng lượng roto 52 3.2.5.7 Tổng tổn hao thép 52 3.2.5.8 Tổn hao 52 3.3 THIẾT KẾ SƠ LƯỢC TRÊN ANSYS MAXWEL 54 3.4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .63 3.4.1 Hình ảnh mơ 2D động 63 3.4.2 Hình ảnh mô 3D động 63 3.4.3 Đường đặc tính momen động từ -> 1,4s .64 3.4.4 Tốc độ động 65 3.4.5 Dòng điện vào cuộn dậy stato .66 3.4.6 Công suất đầu vào công suất sinh động 67 3.4.7 Hiệu suất động 68 3.4.8 Nhận xét chung .69 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Động khơng đồng pha 13 Hình 1.2: Lõi thép stator .14 Hình 1.3: Nguyên lý làm việc động không đồng 15 Hình 1.4: Đặc tính động khơng đồng 17 Hình 2.1: Màn hình làm việc ứng dụng Ansys Maxwell 19 Hình 2.2: Các kiểu máy điện mơ RMxprt 21 Hình 2.3: Các mục RMxprt Design .21 Hình 2.4: Khởi tạo 2D Design từ thiết lập RMxprt .23 Hình 2.5: Kết mô 2D Design .24 Hình 2.6: Khởi tạo 3D Design từ thiết lập RMxprt .26 Hình 2.7: Kết mô 3D Design .27 Hình 3.1: Các thơng số thoại “Machine” .54 Hình 3.2: Các thơng số có hộp thoại “Stator” .55 Hình 3.3: Các thơng số hộp thoại “Slot” .56 Hình 3.4: Các thơng số hộp thoại “Winding” 57 Hình 3.5: Các thơng số hộp thoại “Rotor” 58 Hình 3.6: Các thơng số hộp thoại “Slot” .59 Hình 3.7: Các thơng số hộp thoại “Winding” 60 Hình 3.8: Các thơng số hộp thoại “Setup” 60 Hình 3.9: Bảng “Validation Check” 61 Hình 3.10: Thơng báo lỗi phần mềm .61 Hình 3.11: Bảng tạo thiết kế file .62 Hình 3.12: Chỉnh sửa thơng số mục “Setup 1” mục 2D Design 62 Hình 3.13: Hình ảnh mơ 2D động phân chia pha .63 Hình 3.14: Hình ảnh mơ 3D chi tiết động .63 Hình 3.15: Đường đặc tính momen động khoảng từ -> 2S 64 Hình 3.16: Đường tốc độ động 65 Hình 3.17: Dòng điện vào cuộn dây stator 66 Hình 3.18: Cơng suất đầu vào công suất sinh động 67 Hình 3.19: Hiệu suất động 68 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT KÍ HIỆU RMxprt Diễn giải Rotating machinery expert EM FEM KĐB Bộ giải trường Phương pháp xác phần tử hữu hạn Động không đồng pha LỜI MỞ ĐẦU Động điện không đồng ba pha máy điện quay biến đổi điện thành sử dụng rộng rãi sản xuất công nghiệp đời sống ngày người dân Sở dĩ sử dụng rơng rãi cấu tạo đơn giản, làm việc chắn, giá thành lại rẻ… Cùng với phát triển mạnh mẽ kinh tế, q trình cơng nghiệp hố - đại hố, sản phẩm cơng nghệ u cầu phải tinh xảo, chất lượng, đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, để làm điều người kỹ sư thiết kế phải khơng ngừng nghiên cứu, tìm hiểu, nắm bắt phát triển xã hội để chế tạo loại máy điện phù hợp với xu phát triển thời đại Có nhiều ứng dụng hỗ trợ kỹ sư công việc thiết kế khảo sát tính tốn động cơ, ANSYS MAXWELL ứng dụng ưa chuộng Trong học kỳ này, nhóm em giao đề tài “Mơ hình hố mơ hiệu suất động khơng đồng 2p=4, 37 kW với AnsysMaxwell” thầy giáo TS Lê Anh Tuấn hướng dẫn Vì lần đầu tiên, chưa có đầy đủ kinh nghiệm nên khơng tránh thiếu sót thiết kế, tính tốn, mong thầy giáo sau xem xét đồ án có thiếu sót cho nhóm chúng em xin đánh giá để chúng em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Lê Anh Tuấn hướng dẫn nhóm em hồn thành tốt đồ án