đồ án tốt nghiệp thiết kế động kđb pha điện dung Mở đầu Động công suất nhỏ ngày đợc sử dụng rộng rÃi nhiều lĩnh vực nh công,nông nghiệp,trong tự động hoávà máy tính,trong hàng không,trong sinh hoạt gia đình Động công suất nhỏ đa dạng phong phú chủng loại chức Tất động không đồng pha công suất nhỏ có nhợc điểm có chốt li tâm rơ le chuyên dụng để ngắt phần tử khởi động Điều dẫn tới làm tăng giá thành động làm giảm ®é tin cËy cđa chóng.Trong trêng hỵp ®é tin cậy động đóng vai trò quan trọng yêu cầu mô men khởi động không cao, ngời ta thờng dùng động pha với tụ làm việc mắc cố định Nghĩa hai dây quấn đợc nối với nguồn pha Cuộn nèi trùc tiÕp víi ngn(Cn A), cn phơ(Cn B) nèi với nguồn qua tụ C Các cuộn dây A B chiÕm sè r·nh nh trªn stato Nh vËy động điện dung đóng vị trí lớn,bởi có u điểm dùng nguồn cấp pha, hƯ sè cos cao, ®é tin cËy cao… Do ứng dụng rộng rÃi nên đặt vấn đề phải cải tiến công nghệ nhằm tạo sản phẩm có chất lợng cao hơn, giá thành rẻ thích hợp với ngời tiêu dùng Cùng với phát triển kinh tế nhu cầu máy điện, động điện dung đợc sử dụng ngày nhiều với số lơng ngày lớn Đặt yêu cầu phải tìm phơng án thiết kế tốt Nhờ có máy tính mà ta tính toán đợc nhiều phơng án chọn phơng án tốt Trong đồ ¸n nµy, nhiƯm vơ cđa em lµ: *TÝnh to¸n, lËp trình thiết kế động cơ, chọn kích thớc rÃnh stato roto cho tổng suất từ động rơi stato roto bé Mục đích làm giảm đợc dòng từ hoá, làm tăng hiệu suất máy điện hệ số cos Em sử dụng phơng pháp duyệt toàn lới trình thiết kế *Nghiên cứu ảnh hởng mômen phụ động không đồng bộ: Phân loại, nguyên nhân cách khắc phục *Một số ý sử dụng động điện dung Do trình độ em hạn chế điều kiện thời gian có hạn nên thiết kế nhiều phần tính toán cha đợc tối u Em mong đợc hớng đồ án tốt nghiệp thiết kế động kđb pha điện dung dẫn bảo tận tình thầy cô giáo để em đợc hiểu sâu máy điện nói chung động điện dung nói riêng Sau thời gian nghiên cứu, học tập đợc giúp đỡ tận tình thầy, cô giáo.Đặc biệt cô giáo-Tiến Sỹ Nguyễn Hồng Thanh môn Thiết Bị Điện-Điện tử, Khoa Điện, Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội đà nhiệt tình hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành tốt nhiệm vụ thiết kế Hà Nội ngày tháng năm Sinh viên thiết kế Mục lục Lời nói đầu Phần i thuật toán thiết kế Sơ đồ mạch điện động điện dung Chơng I Xác định kích thớc chủ thông số pha Chơng II Xác định kích thớc rÃnh stato Chơng III Xác định kích thớc rÃnh roto Chơng IV Tính toán trở kháng stato , roto Chơng V Tính toán mạch từ Chơng VI Tính toán chế độ định mức Chơng VII Tính toán dây quấn phụ đồ án tốt nghiệp thiết kế động kđb pha điện dung Chơng VIII Tính toán tổn hao sắt dòng điện phụ Chơng IX Tính toán chế độ khởi động Phần II Chơng trình thiết kế ngôn ngữ C C++ Phần III Chuyên đề mômen phụ Phần IV Tài liệu tham khảo Phần v phụ lục Phần I Thuật toán thiết kế Sơ đồ mạch điện động điện dung Ul C A IA IB Ch¬ng B sè pha chÝnh xác định kích thớc chủ yếu thông đồ án tốt nghiệp thiết kế động kđb pha điện dung Yêu cầu toán thiết kế động kiểu kín, cách điện cấp B Kích thớc chủ yếu đờng kính D (đờng kính Dn) chiều dài tính toán l lõi sắt Stato Khi xác định kích thớc chủ yếu, ngời ta thờng quy đổi công suất máy pha máy ba pha có kích thớc Lúc công suất máy ba pha quy đổi là: 1.Công suất đẳng trị PđmIII = 1Pđm =1,5.180 =270 W Trong đó: Đối với động điện dung: =(1,25 1,7); Chọn =1,5 2.Công suất tính toán động pha đẳng trị PdmIII 270 459,184 cos , 588 III III PsIII = W Tra bảng (1-1) trang 20 theo tài liệu [1] ta có: III cosIII = 0,588 3.Tèc ®é ®ång bé cđa ®éng c¬ n db 60 f 60.50 3000 p vg/p 4.Đờng kính Stato đợc xác định theo c«ng thøc PSIII P 44 k D B A. n db 44 459,184.1 11,484 , 55 , 115 , 3000 = cm Dn = Trong đó: Từ thông khe hở không khí B = (0.3 1)T: mật độ tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ ; chän B =0,5T Tải đờng A=(90 180) ; chọn A=115 A/cm Hệ sè l D = ( 0,22 1,57 ): tû lệ chiều dài lõi sắt Stato với đờng kính ; chän k HÖ sè D D 0,9 Dn ( 0,485 0,615 ) : hÖ số đờng kính đờng kính ngoài, chọn k D 0,55 Dựa vào bảng 26 theo tài liệu [1] đồ án tốt nghiệp thiết kế động k®b mét pha ®iƯn dung Ta quy chn: Dn = 116 mm Chiều cao tâm trục: H =71 mm 5.Đờng kÝnh Stato D =kD Dn =0,55.116 =63,8 mm 6.Bíc cùc cđa Stato D 63,8 = p = 2.1 =100,17 mm 7.Chiều dài tính toán cña Stato l = xD =0,9 63,8 = 57,42 mm 8.Chiều dài khe hở không khí Chọn khe hở không khí : Khe hở không khí lớn tổn hao không tải hệ số cos nhỏ nhng nh chọn khe hở không khí nhỏ vấn đề công nghệ không đáp ứng đợc làm tăng sóng bậc cao lên =0,2+D/200 mm; Ta chän D/200 mm; Ta chän =0,3 mm 9.§êng kÝnh lõi sắt Roto D =D =63,8 2.0,3 =63,2 mm 10.§êng kÝnh trơc Roto dt =0,3 D = 0,3 63,8 =19,14 mm ViÖc chän sè r·nh Stato Z S động điện dung số rÃnh Roto ZR cã quan hƯ mËt thiÕt víi nhau, chän ta phải xét đến quan hệ sau: - Trên đặc tính momem M= f(n) chỗ lồi, lõm nhiều momem ký sinh đồng không đồng sinh - Động làm việc, tiÕng ån lùc híng t©m sinh nhá nhÊt - Tổn hao phần sinh nhỏ 11.Ta định chọn: ZS = 24 ; ZR = 19 12.Chän d©y qn: Ta chän d©y qn mét líp bớc đủ đồng khuôn phân tán hai mặt phẳng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Y A B X Sơ đồ khai triển dây quấn động KĐB pha điện dung Víi Zs = 24; p = 1; qA = qB =6;AX pha chính; BY pha phụ đồ án tốt nghiệp thiết kế động kđb pha điện dung 13.Động điện dung ngời ta thờng chọn số rÃnh pha chÝnh (pha A) b»ng sè r·nh pha phô (pha B) Z S 24 12 ZA =ZB = rÃnh 14.Số rÃnh dới đôi cực pha ZS 24 qA =qB = 2mp 2.2.1 15.HƯ sè d©y cn Stato 0,707 0,707 q.Sin sin 4.q 4.6 = 0,903 KdqA= Chän =1: BËc cđa sãng søc tõ ®éng 16.Hệ số bÃo hoà kZ = ( 1,1 1,5) ; Chän kZ =1,1 17.HÖ sè cung cùc tõ =0,66 0,73 ; Chän =0,66 HƯ sè nµy phụ thuộc vào độ bÃo hoà Stato Roto 18.Tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ = ..l B.10-4 = 0,66.10,017.5,742.0.5 10-4 =18,981 10-4 wb 19.Sè vßng cđa cn d©y chÝnh Udm.k E 4.k f k dqA 0,82.220 4 = 4.1,1.50.19,981.10 0,903 = 479,42 vßng WSA = Quy chuẩn : WSA = 480 vòng Trong đó: E U HÖ sè KE = dm = (0,70,9) ; Chän KE= 0,82 20 Sè dÉn r·nh WSA 480 p q urA =a =1 1.6 =80 đồ án tốt nghiệp thiết kế động kđb pha điện dung Chọn a=1: số mạch nhánh song song 21 Dòng điện định mức Pdm 180 IđmA = II cos II 2.Udm = 0,407 220 =1,422 A Từ đờng biến thiên hình (1-3) trang 21 theo tài liệu [1] với P= 180 W II.cosII = 0,407 22.Tiết diện dây sơ I dm 1,422 SSA = a.J 1.6 =0,237 mm2 Trong ®ã mËt ®é dßng ®iƯn J= (67) A/ mm2 ; Chän J = A/ mm2 Tõ phô lôc trang 269 theo tµi liƯu [1] Quy chn SSA=0,246 mm Suy ra: - Đờng kính chuẩn dây dẫn không cách điện: d=0,56mm - Đờng kính chuẩn kể cách điện: dcđ=0,615 mm Căn vào tiết diện dây, ta chọn loại dây có kí hiệu B-2 23.Bớc Stato D 63,8 24 ts = Z S 8,347 mm 24.Bớc Roto D ' 63,2 19 Z R tR = 10,445 mm đồ án tốt nghiệp thiết kế động kđb pha điện dung Chơng xác định kích thớc r·nh stato 1.Ta chän thÐp c¸n ngi m· hiƯu 2312 có oxy hoá bề mặt chiều dày thép 0,5 mm, có hệ số ép chặt KC =0,97 2.Xác định dạng rÃnh Stato Stato động điện dung dùng dạng rÃnh sau: Hình lê Hình nửa lê Hình thang - RÃnh hình lê: có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở đáy rÃnh so với rÃnh nhỏ, giảm đợc suất từ động cần thiết - RÃnh hình nửa lê: có diện tích lớn dạng rÃnh hình lê - DiƯn tÝch r·nh h×nh thang lín nhÊt nhng tÝnh công nghệ hai dạng rÃnh 3.Ta chọn dạng rÃnh hình lê 4.Chiều cao miệng rÃnh b4S h4S d1S hrs h12s d2S h4s = (0,5 0,8) mm ; Chän h4s = 0,5 mm 5.ChiỊu réng miƯng r·nh b4S = dc® +D/200 mm; Ta chän (1,1 1,5) = 0,615 +D/200 mm; Ta chän (1,1+D/200 mm; Ta chän 1,5); Chọn b4S = mm 6.Kết cấu cách điện rÃnh: Dùng giấy cách điện có bề dày 0,2mm , chiều cao 2mm đồ án tốt nghiệp thiết kế động kđb pha điện dung 7.Chiều rộng Stato bZS đợc xác định theo kết cấu , tức xét đến : - Độ bền - Gía thành khuân dập, độ bền khuôn - Đảm bảo mật độ từ thông qua nằm phạm vi cho phép - Yêu cầu phần chọn kích thớc ,rÃnh stato cho để sức từ đông rơi stato nhỏ Fs F Fgs Fzs h*rs hrS Đồ thị Fs = f(hrs) 8.Đây thực chất toán tối u hoá tìm chiều cao rÃnh stato (Trên đồ thị điểm h*rs) cho sức từ động rơi stato nhỏ *)Hàm mục tiêu: Fs = Fzs +D/200 mm; Ta chọn Fgs Trong đó: Fs tổng sức từ động rơi stato Fzs sức từ động rơi stato Fgs sức từ động rơi gông stato *)Các buộc: - Hệ số lấp đầy: 0,7 Kld 0,75 - Mật độ từ thông Bzs gông Bgs stato 1,2 Bzs 1,6 T 0,9 Bgs 1,3 T +D/200 mm; Ta chọn Giới hạn giới hạn dới bề rộng răng, chiều cao gông B l t s 0,5.5,742.8,347 bzsmin = B zs max l s k c = 1,6.5,742.0,97 =2,689 mm đồ án tốt nghiệp thiết kế động kđb pha điện dung B l t s 0,5.5,742.8,347 1,2.5,742.0,97 =3,586 mm bzsmax = B zs l s k c hgsmin = 10 0,01898.10 2.B gs max l s k c 2.1,3.5,742.0,97 13,106 mm 10 0,01898.10 2.B gs l s k c 2.0,9.5,742.0,97 hgsmax = 18,932 mm Khi hgsmin th× hrsmax ; hgsmax hrsmin ; Vậy ta có giới hạn giíi h¹n díi cđa chiỊu cao r·nh stato nh sau: Dn D 116 63,8 hrsmin = - hgsmax = - 18,932 = 7,168 mm Dn D 116 63,8 hrsmax = - hgsmin = - 13,106 = 12,994 mm - Điều kiện công nghƯ: bzs 1,8 mm *)BiÕn sè ®éc lËp : ChiỊu cao r·nh stato hrs hrs th× hgs Bgs Hgs Fgs hrs th× hzs th× bzs Bzs Hzs Fzs MiỊn giíi hạn biến số độc lập là: 7,168= hrsmin hzs hrsmax =12,994 mm *)Phơng pháp giải toán: Vì số biến độc lập không lớn (n = 1) miền giới hạn G không rộng nên ta chọn phơng pháp duyệt toàn lới Trên miền giới hạn G phủ lới với bớc xác định hrs max hrs M hrs = mm Tại mắt lới không gian hai chiều xác định véc t¬ X: X = ( d1s, d2s, hrs, hzs, Srs, Bzs, Bgs, ) xác định giá trị hàm buộc hàm mục tiêu Nếu buộc không thoả mÃn ta loại chuyển sang điểm Các điểm thoả mÃn đợc lu lại Điểm tối u điểm có hàm mục tiêu nhỏ *)Lu đồ thuật toán (hình 2) 9.Chiều dài gông :