Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội Nguyễn Thị minh hiền Luận văn thạc sỹ khoa học Ngành: kỹ thuật điện tối u hoá kích thớc thép stato Kỹ thuật điện rôto động không đồng xoay chiều ba pha rôto lång sãc theo hiƯu st 2004 – 2006 Ngun thÞ minh hiỊn Hµ néi 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131624061000000 Luận văn thạc sỹ khoa học Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Lời cam đoan Tôi xin cam đoan nhng kết nghiên cứu đợc trình bầy luận văn thân thực Hà nội ngày 20 tháng 12 năm 2006 Nguyễn Thị Minh Hiền Nguyễn thị minh hiền Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Mục lục Nội dung Trang Các từ viết tắt Danh mục hình vẽ Danh mục bảng Mở ®Çu Ch¬ng 1: Tỉng quan vỊ tổn hao hiệu suất động không đồng ba pha r«to lång sãc 11 1.1 Sù cÇn thiết phải nâng cao hiệu suất 11 1.2 Tổn hao động KĐB pha rôto lồng sóc 17 1.2.1 Tỉn hao c¬ 18 1.2.2 Tỉn hao s¾t 19 1.2.3 Tỉn hao ®ång 25 1.2.4 Tỉn hao phơ 27 1.2.5 Các nghiên cứu giảm tổn hao tăng hiệu suất động cơ.28 1.3 Hiệu suất 29 1.4 KÕt luËn 30 Chơng 2: Phơng pháp thiết kÕ tèi u 39 2.1 C¬ së lý thut vỊ thiÕt kÕ tèi u 39 2.2 C¸c phơng pháp tính tối u 40 2.2.1 Nhóm phơng pháp tìm kiếm toàn cục 41 2.2.1.1 Phơng pháp duyệt toàn lới 41 2.2.1.2 Phơng pháp thử nghiệm thống kê độc lập.43 4.3 2.2.2 Phơng pháp tìm cực trị địa phơng 45 2.3 KÕt luËn 48 Ngun thÞ minh hiền Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Chơng Xác định sức từ động thép hiệu suất động không đồng xoay chiỊu ba pha r«to lång sãc 49 3.1 Xây dựng thuật toán tối u kích thớc thép theo sức từ động49 3.1.1 Lu đồ thuËt to¸n 51 3.1.2 Kết tính toán 57 3.2 X©y dựng đặc tính làm việc khởi động 61 3.2.1.Thuật toán xây dựng đặc tÝnh lµm viƯc 61 3.2.2 Thuật toán tính toán kiểm tra đặc tính khởi động 68 3.3 KÕt luËn 71 KÕt luËn chung 72 Tµi liƯu tham kh¶o 75 Phô lôc 76 Ngun thÞ minh hiền Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Các từ viết tắt ĐC Động Kđb Không đồng STĐ Sức từ động Nguyễn thị minh hiền Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Danh mục hình vẽ TT Tên bảng Trang Hình 1-1: Giản dồ lợng động KĐB ba pha rôto lồng sóc 17 Hình 1-2: Mối quan hệ tổn hao đồng, sắt với tiết diện rÃnh 26 Hình 1-3 Quan hệ sức từ động chiều cao rÃnh F = (h r ) Hình 1-4: quan hệ biến công suất a- cos dòng điện Hình 1-4: quan hệ biến công suất b- hiệu suất hệ số trợt Hình 1-4 quan hệ biến công suất c- mômen Hình 1-5 a, độ từ thẩm tổn hao 1,5 T 27 Hình 1-5,b Đờng cong B-H thép 8050 5350 H Hình 2-1: Đồ thị biểu diễn mắt lới phơng 35 10 pháp duyệt toàn lới 33 33 34 35 42 51 11 H×nh 3-1 : BiĨu đồ lới toán thiết kế tối u kích thớc thép Hình 3-2 : Hình dạng mạch từ ĐC 30 KW 12 Hình 3-3 : Kết tính sức từ động thép 59 13 Hình 3-4: Kích thớc tối u thép stato 60 14 Hình 3-5: Kích thớc tối u thép rôto 60 15 64 16 Hình 3-6 Mạch điện thay động KĐB công suất 30 KW Hình 3-7 a: Đặc tÝnh hiƯu st η = f(P2) 17 H×nh 3-7 b: Đặc tính tốc độ s = f (P 2) 65 18 Hình 3-7 c Đặc tính làm việc P = f (P2 ) 66 Ngun thÞ minh hiỊn 58 65 Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 19 Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 3-7 d Đặc tính cos = f (P 2) 66 Danh mục bảng TT Tên bảng Trang Bảng1-1: Tiêu chuẩn hiệu suất động NEMA Bảng1-2: Dự thảo tiêu chuẩn hiệu suất động KĐB ba pha kiểu IP44 Bảng 1-3: Tiêu chuẩn Việt Nam1987-1994 TCVN 315-85 động KĐB ba pha kiểu IP44 Bảng 1-4: Tỷ lệ phân phối trung bình thành phần tổn hao động Bảng 1-5: Gía trị biến, hàm mục tiêu ràng buộc thiết kế tối u tác giả thiết kế ban đầu cho ĐC KĐB hp B¶ng 1-6: KÕt qu¶ kiĨm tra hiƯu st tổn hao 13 62 Bảng 3-1: So sánh kết tính sức từ động tổng F dòng điện từ hoá Ià Bảng 3-2 So sánh thành phần tổn hao Bảng 3-3 : So sánh đặc tÝnh khëi ®éng 72 Ngun thÞ minh hiỊn 16 17 19 33 37 68 Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Mở đầu Xà hội không ngừng phát triển, sinh hoạt nhân dân không ngừng đợc nâng cao nên cần phát triển nhiều loại máy điện Tốc độ phát triển sản xuất công nông nghiệp nớc đòi hỏi tốc độ phát triển tơng ứng ngành công nghiệp điện lực, ngành chế tạo máy điện Động điện loại máy điện xoay chiều đóng vai trò phần phát minh tiến KHKT thiết bị điện đợc sư dơng réng r·i nhÊt hƯ thèng c«ng nghiƯp thơng mại với chức biến đổi lợng điện thành lợng cơ, chúng trở nên đặc biệt quan trọng kinh tế quốc dân Động KĐB ba pha đặc biệt động KĐB ba pha rôto lồng sóc đợc dùng phổ biến công nghiệp (vì có u điểm độ tin cậy cao, giá thành thấp, trọng lợng nhẹ, kết cấu đơn giản, chắn, dễ sửa chữa bảo dỡng), với dải công suất từ hàng trăm Watts đến Megawatts phận hệ truyền động Từ năm 1990 trở trớc, hiệu suất ĐC tiêu thứ yếu Vào năm 90 kỷ 20 hiệu suất động đợc quan tâm, khoảng thời gian này, giới đà xuất nhiều công trình nghiên cứu thiết kế tối u hiệu suất động đà mang lại nhiều kết đáng kể Hiện nguồn lợng giới bị cạn kiệt dần tăng giá lợng nói chung nên hiệu suất ĐC đà dần trở thành tiêu chí áp dụng ngành công nghiệp Nó mang lại lợi ích lớn không mặt tiết kiệm lợng kinh tế mà giảm đáng kể hiệu ứng nhà kính Do vậy, nâng cao hiệu suất ĐC trở nên vô cần thiết Có nhiều biện pháp để nâng cao hiệu suất ĐC nh công nghệ chế tạo phù hợp, thay đổi vật liệu chế tạo ngày mới, thay đổi thông số kết cấu (cấu trúc răng, rÃnh, khe hở không khí ) sử dụng thuật toán thiết kế để giảm nhỏ tổn hao Nguyễn thÞ minh hiỊn Líp Cao häc 2004 - 2006 Ln văn thạc sỹ khoa học 10 Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Với phát triển nhanh chóng kĩ thuật máy tính, cách mạng kĩ thuật công tác thiết kế đạo sản xuất sản phẩm bùng nổ đợc ứng dụng rộng rÃi Do kĩ thuật thiết kế dựa vào máy tính CAD kết hợp đợc đặc điểm tính nhanh xác máy tính với lực phân tích tổng hợp ngời thiết kế nên gia tăng trình thiết kế, rút ngắn thời gian thiết kế, nâng cao chất lợng sản phẩm, thích ứng với yêu cầu đa dạng sản phẩm có sản lợng So với thiết kế cũ theo kinh nghiệm giá thành chế tạo sản phẩm giảm xuống nhiều, rút ngắn thời gian chuẩn bị sản xuất nâng cao lực sản xuất nhiều lần Với phân tích trên, luận văn sử dụng thuật toán thiết kế tối u kích thớc thép theo sức từ động, nhằm giảm tổn hao sắt tổn hao đồng, nâng cao hệ số cos hiệu suất ĐC Với mục đích đó, luận văn đà sử dụng công cụ máy tính để xây dựng thuật toán tính toán tự động, việc thiết kế linh hoạt hơn, giảm thời gian thiết kế ứng dụng vào sản xuất ĐC điện nhà máy chế tạo Bản luận văn bao gồm ba chơng Chơng 1: Tổng quan tổn hao hiệu suất động không đồng ba pha rôto lồng sóc Chơng 2: Phơng pháp thiết kế tối u Chơng Xác định sức từ động thép hiệu suất động không đồng xoay chiều ba pha rôto lồng sóc Xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo môn Thiết Bị Điện - Điện Tử, trung tâm Đào Tạo & Bồi Dỡng SĐH trờng ĐHBK Hà Nội cô giáo TS.Nguyễn Hồng Thanh đà tận tình giúp đỡ hoàn thành luận văn Trong thời gian có hạn, luận văn tránh khỏi thiÕu sãt RÊt mong sù ®ãng gãp ý kiÕn cđa thầy, cô bạn đồng nghiệp Nguyễn thị minh hiền Lớp Cao học 2004 - 2006 Luận văn thạc sỹ khoa học 11 Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Chơng1: tổng quan tổn hao hiệu suất động Không đồng ba pha rôto lồng sóc 1.1Sự cần thiết phải nâng cao hiệu suất * Nhu cầu chung toàn giới: Theo đánh giá bé Hoa Kú (United States Department of Engnery) ®· cã tỷ động đớc sử dụng công việc hàng ngày, có từ 70 -90%đợc dùng công nghiệp Với hệ thống công suất điện Mỹ khoảng 700 GW 60% nguồn công suất đợc sử dụng cho động pha ba pha.Tổn hao động hàng năm (chỉ tính riêng nớc Mỹ) gần 400 tỷ kWh tính tổn thất gần tỷ đô la cho năm [8] Vì thế, có giảm thấp tiêu thụ lợng động nói chung động KĐB ba pha nói riêng nguồn tiết kiệm lợng quan trọng Thậm chí cần tăng phần nhỏ hiệu suất động có ý nghĩa việc tiết kiệm lợng tác động đến kinh tế Đứng trớc vấn đề Mỹ tiêu chuẩn hiệu suất cho hầu hết dÃy động điện áp thấp đà đợc thông qua vào 10/1997 NEMA (National Electrical Manufactures Association) MG1-1993, phần 15.59 đợc so sánh với dÃy tiêu chuẩn đà hành Mỹ [13] ( bảng 1-1) Nguyễn thị minh hiền Lớp Cao học 2004 - 2006