Động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có thể điều chỉnh tốc được tốc độ trong một chừng mực nhất định, có thể tạo một mômen khởi động lớn mà dòng khởi động không lớn lắm, nhưng chế tạ
Phầ n m ở đầ u
Nhận xét, kết luận chương 1
Chương 2: Thiế t k ế động cơ điệ n không đồ ng b ộ ba pha l ồ ng sóc 110kW,
2.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế
2.2 Xác định kích thước chủ yếu
2.5.Thiết kế lõi sắt rôto
2.6 Tham sốđộng cơ không đồng bộ trong quá trình khởi động
2.7 Xác định đặc tính làm việc và khởi động
2.8 Nhận xét, kết luận chương 2
Chương 3: Kế t lu ậ n, ki ế n ngh ị và hướ ng phát tri ể n c ủa đề tài
3.3 Hướng phát triển của đề tài
3 Các tiêu chuẩn phục vụ tính toán, thiết kếđộng cơ điện không đồng bộ
Quy định về động cơ điện không đồng bộ ba pha TCVN 2280-78; TCVN 7540:2013; TCVN 6627-18-34:2014; TCVN 9229-3 : 2012, …
Quy định về bản vẽ kỹ thuật: TCVN 8:2015,…
4 Các bản vẽ cần thực hiện
STT Tên bản vẽ Khổ giấy Sốlượng
1 Bản vẽ tổng lắp ráp động cơ A3 01
Thực hiện theo biểu mẫu “BM03” về QUY CÁCH CHUNG CỦA BÁO CÁO
TIỂU LUẬN/BTL/ĐỒ ÁN/DỰ ÁN trong Quyết định số 815/ QĐ-ĐHCN ngày 15/08/2019
6 Về thời gian thực hiện đồ án:
Ngày giao đề tài: …/…/2022 Ngày hoàn thành: 03/03/2023
Danh mục từ viết tắt 6
1.1 Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ 7
1.1.2.Cấu tạo của động cơ 8
1.1.3.Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha 9
1.2 Giới thiệu chung về thiết kếđộng cơ không đồng bộ 9
1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kếđộng cơ không đồng bộ 10
1.3.1 Quy trình thiết kế động cơ không đồng bộ: 10
1.3.2 Các tiêu chuẩn áp dụng 10
1.4 Nhận xét, kết luận chương 1 13
Chương 2 : Thiết kế động cơ điện không đồng bộ ba pha lồng sóc 110kW,
2.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế 14
2.2 Xác định kích thước chủ yếu 14
2.5 Thiết kế lõi sắt rôto 26
2.6 Tham sốđộng cơ không đồng bộ trong quá trình khởi động 29
2.7 Xác định đặc tính làm việc và khởi động 42
2.8 Nhận xét, kết luận chương 2 45
Chương 3 : Kết luận, kiến nghịvà hướng phát triển của đề tài 47
3.2 Hướng phát triển của đề tài 48
Danh mục tài liệu tham khảo 49
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Bảng 2.1 Trị số của Dn theo h 15
Bảng 2.2 Trị số của kD 15
Bảng 2.3 Đặc tính làm việc 44
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu tạo của Stato 8
Hình 2.1 Sơ đồ trải dây 19
Hình 2.2 Kích thước rãnh của Stato 22
Hình 2.3 Kích thước rãnh rôto 28
CHƯƠNG 1 : PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ
Xã hội không ngừng phát triển, sinh hoạt của người dân không ngừng được nâng cao nên cần phát triển nhiều loại máy điện mới Đặc biệt là máy điện không đồng bộ
Máy điện không đồng bộ chủ yếu được sử dụng ở chếđộ động cơ Động cơ không đồng bộ được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao và gần như không bảo trì
Gần đây do kĩ thuật điện tử phát triển, nên động cơkhông đồng bộđã đáp ứng được yêu cầu điều chỉnh tốc độ vì vậy động cơ càng sử dụng rộng rãi hơn. Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc cấu tạo đơn giản nhất nên chiếm một số lượng khá lớn trong loại động cơ điện công suât nhỏ và trung bình Nhược điểm của loại này là điều chỉnh tốc độ khó khăn và dòng điện khởi động lớn (thường 6 ÷ 7 lần dòng điện định mức) Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta đã chế tạo động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc nhiều tốc độ và dùng rôto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động, đồng thời tăng mômen khởi động lên Động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có thể điều chỉnh tốc được tốc độ trong một chừng mực nhất định, có thể tạo một mômen khởi động lớn mà dòng khởi động không lớn lắm, nhưng chế tạo có khó hơn so với với loại rôto lồng sóc, do đó giá thành cao hơn, bảo quản cũng khó hơn
Theo kết cấu vỏ, máy điện không đồng bộ có thể chia làm các kiểu chính sau: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ.
Theo kết cấu của rôto, máy điện không đồng bộ được chia làm hai loại: rôto kiểu lồng sóc và rôto kiểu dây quấn
Theo số pha trên dây quấn stato có thể chia làm các loại: một pha, 2 pha và
1.1.2 C ấ u t ạ o c ủa động cơ a Stato (phần tĩnh)
Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép và dây quấn
Hình 1.1 Cấu tạo của Stato
- Vỏ máy: Vỏmáy là nơi cố định lõi sắt, dây quấn và đồng thời là nơi ghép nối nắp hay gối đỡ trục Vỏ máy có thể làm bằng gang, nhôm hay thép
- Lõi sắt: Lõi sắt là phần dẫn từ Lõi sắt được làm từ những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm bề mặt các lá thép có phủ một lớp sơn cách điện mỏng để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, các lá thép được ép lại thành khối
- Dây quấn: Dây quấn stato được đặt vào rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt Dây quấn đóng vai trò quan trọng của máy điện vì nó trực tiếp tham gia các quá trình biến đổi năng lượng điện năng thành cơ năng hay ngược lại b Phần quay (Rôto)
Rôto của động cơ không đồng bộ gồm lõi sắt, dây quấn và trục (đối với động cơ rôto dây quấn còn có vành trượt)
- Lõi sắt: Lõi sắt của rôto bao gồm các lá thép kỹ thuật điện như của stato, điểm khác biệt ởđây là không cần sơn cách điện giữa các lá thép vì tần số làm việc trong rôto rất thấp
- Dây quấn: Kết cấu của loại dây quấn rất khác với dây quấn stato Trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto, đặt các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch bằng đồng hay nhôm Để cải thiện tính năng mở máy, đối với máy có công suất lớn, người ta làm rãnh rôto sâu hoặc dùng lồng sóc kép Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto được làm chéo góc so với tâm trục Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt
- Trục: Trục máy điện mang rôto quay trong lòng stato, vì vậy nó cũng là một chi tiết rất quan trọng Trục của máy điện tùy theo kích thước có thể được chế tạo từ thép cacbon từ 5 đến 45 Trên trục của rôto có lõi thép, dây quấn, và quạt gió
1.1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha
Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato, sẽ tạo ra từ quay p đôi cực, quay với tốc độ là 1 n = 60.f p Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn rôto, cảm ứng các sức điện động Vì dây quấn rôto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn rôto Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện rôto, kéo rôto quay cùng chiều quay từ trường với tốc độ n
1.2 Giới thiệu chung về thiết kế động cơ không đồng bộ
Nhiệm vụ thiết kế được xác định từ hai yêu cầu sau :
- Yêu cầu từ phía nhà nước, bao gồm các tiêu chuẩn nhà nước, các yêu cầu kỹ thuật do nhà nước quy định
- Yêu cầu từ phía nhà máy và người tiêu dùng thông qua các hợp đồng ký kết
Nhiệm vụ của người thiết kế là đảm bảo tính năng kỹ thuật của sản phẩm đạt các tiêu chuẩn nhà nước quy định để tìm khả năng hạgiá thành đểđạt hiệu quả kinh tế cao nhất, nói tóm lại là đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao
1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ không đồng bộ
1.3.1 Quy trình thi ế t k ế động cơ không đồ ng b ộ : a Thiết kế điện từ: Nhiệm vụ của tính toán điện từ một động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc là lựa chọn và tính toán kích thước của lõi sắt stato, rôto, kích thước dây quấn sao cho máy đạt được tính năng mà tiêu chuẩn đã quy định Trong giai đoạn này, người thiết kếxác định một phương án điện từ hợp lý, có thể tính bằng tay, có thể nhờ vào máy tính Quá trình này sẽ tiến hành tính toán, thiết kế các thành phần:
- Xác định các kích thước chủ yếu
- Xác định tham số của động cơ trong quá trình khởi động
- Tính toán đặc tính làm việc và khởi động b Thiết kế kết cấu: Trong giai đoạn này phải tiến hành tính toán nhiệt để xác định kết cấu cụ thể về phương thức thông gió và làm nguội, kết cấu cụ thể về cách bôi trơn ổ đỡ, kết cấu thân máy và nắp máy Để chế tạo được động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc còn phải qua các khâu thiết kế sau :
- Thiết kế thi có nhiệm vụ vẽ tất cả các bản vẽ lắp ráp và chi tiết
- Thiết kế khuôn mẫu và gá lắp dùng gia công các chi tiết của máy
- Thiết kế công nghệ để kiểm tra công nghệ trong quá trình gia công
1.3.2 Các tiêu chu ẩ n áp d ụ ng a Tiêu chuẩn TCVN 2280-78:Phương pháp thử động cơ điện không đồng bộ ba pha công suất từ 100 oát trở lên
Tiêu chuẩn này áp dụng cho đông cơ điện không đồng bộ ba pha công suất 100W và lớn hơn, làm việc trong lưới điện xoay chiều 3 pha với tần số dưới 400Hz
Tiêu chuẩn quy định các phương pháp thử sau:
- Đo điện trở cách điện của các cuộn dây với vỏ máy vàgiữa các cuộn dây với nhau;
- Đo điện trở của các cuộn dây bằng dòng điện một chiều ở trạng thái nguội;
- Xác định hệ số biến áp - đối với các động cơ điện rôto dây cuốn;
- Thử độ bền điện của cách điện các cuộn dây với vỏ máyvà giữa các cuộn dây;
- Thử độ bền điện của cách điện giữa các vòng dây củacuộn dây;
- Xác định dòng điện và tổn hao không tải;
- Xác định dòng điện và tổn hao ngắn mạch, mômen quay khởi động ban đầu và dòng điện khởi động ban đầu;
- Thử khi tăng tốc độ quay;
- Kiểm tra các giá trị hiệu suất, hệ số công suất, hệ số trượt Thủ quá tải ngắn hạn theo dòng điện;
- Xác định mômen quay lớn nhất;
- Xác định mômen quay nhỏ nhất trong quá trìnhkhởi động đối với các động cơ điện rôto ngắn mạch;
- Thử nóng âm. b Tiêu chuẩn TCVN 7540:2013: Động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc - Phần 1: Hiệu suất năng lượng
Tiêu chuẩn này qui định mức hiệu suất năng lượng của động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc một tốc độ sử dụng nguồn điện tần số 50 Hz hoặc 60 Hz
Nội dung chính của tiêu chuẩn:
- Thuật ngữ và định nghĩa
- Mức hiệu suất năng lượng tối thiểu
Thiế t k ế động cơ điện không đồ ng b ộ ba pha l ồ ng sóc 110kW,
Nh ậ n xét, k ế t lu ận chương 2
Chương 3: Kế t lu ậ n, ki ế n ngh ị và hướ ng phát tri ể n c ủa đề tài
3.3 Hướng phát triển của đề tài
3 Các tiêu chuẩn phục vụ tính toán, thiết kếđộng cơ điện không đồng bộ
Quy định về động cơ điện không đồng bộ ba pha TCVN 2280-78; TCVN 7540:2013; TCVN 6627-18-34:2014; TCVN 9229-3 : 2012, …
Quy định về bản vẽ kỹ thuật: TCVN 8:2015,…
4 Các bản vẽ cần thực hiện
STT Tên bản vẽ Khổ giấy Sốlượng
1 Bản vẽ tổng lắp ráp động cơ A3 01
Thực hiện theo biểu mẫu “BM03” về QUY CÁCH CHUNG CỦA BÁO CÁO
TIỂU LUẬN/BTL/ĐỒ ÁN/DỰ ÁN trong Quyết định số 815/ QĐ-ĐHCN ngày 15/08/2019
6 Về thời gian thực hiện đồ án:
Ngày giao đề tài: …/…/2022 Ngày hoàn thành: 03/03/2023
Danh mục từ viết tắt 6
1.1 Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ 7
1.1.2.Cấu tạo của động cơ 8
1.1.3.Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha 9
1.2 Giới thiệu chung về thiết kếđộng cơ không đồng bộ 9
1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kếđộng cơ không đồng bộ 10
1.3.1 Quy trình thiết kế động cơ không đồng bộ: 10
1.3.2 Các tiêu chuẩn áp dụng 10
1.4 Nhận xét, kết luận chương 1 13
Chương 2 : Thiết kế động cơ điện không đồng bộ ba pha lồng sóc 110kW,
2.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế 14
2.2 Xác định kích thước chủ yếu 14
2.5 Thiết kế lõi sắt rôto 26
2.6 Tham sốđộng cơ không đồng bộ trong quá trình khởi động 29
2.7 Xác định đặc tính làm việc và khởi động 42
2.8 Nhận xét, kết luận chương 2 45
Chương 3 : Kết luận, kiến nghịvà hướng phát triển của đề tài 47
3.2 Hướng phát triển của đề tài 48
Danh mục tài liệu tham khảo 49
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Bảng 2.1 Trị số của Dn theo h 15
Bảng 2.2 Trị số của kD 15
Bảng 2.3 Đặc tính làm việc 44
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu tạo của Stato 8
Hình 2.1 Sơ đồ trải dây 19
Hình 2.2 Kích thước rãnh của Stato 22
Hình 2.3 Kích thước rãnh rôto 28
CHƯƠNG 1 : PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ
Xã hội không ngừng phát triển, sinh hoạt của người dân không ngừng được nâng cao nên cần phát triển nhiều loại máy điện mới Đặc biệt là máy điện không đồng bộ
Máy điện không đồng bộ chủ yếu được sử dụng ở chếđộ động cơ Động cơ không đồng bộ được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao và gần như không bảo trì
Gần đây do kĩ thuật điện tử phát triển, nên động cơkhông đồng bộđã đáp ứng được yêu cầu điều chỉnh tốc độ vì vậy động cơ càng sử dụng rộng rãi hơn. Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc cấu tạo đơn giản nhất nên chiếm một số lượng khá lớn trong loại động cơ điện công suât nhỏ và trung bình Nhược điểm của loại này là điều chỉnh tốc độ khó khăn và dòng điện khởi động lớn (thường 6 ÷ 7 lần dòng điện định mức) Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta đã chế tạo động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc nhiều tốc độ và dùng rôto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động, đồng thời tăng mômen khởi động lên Động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có thể điều chỉnh tốc được tốc độ trong một chừng mực nhất định, có thể tạo một mômen khởi động lớn mà dòng khởi động không lớn lắm, nhưng chế tạo có khó hơn so với với loại rôto lồng sóc, do đó giá thành cao hơn, bảo quản cũng khó hơn
Theo kết cấu vỏ, máy điện không đồng bộ có thể chia làm các kiểu chính sau: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ.
Theo kết cấu của rôto, máy điện không đồng bộ được chia làm hai loại: rôto kiểu lồng sóc và rôto kiểu dây quấn
Theo số pha trên dây quấn stato có thể chia làm các loại: một pha, 2 pha và
1.1.2 C ấ u t ạ o c ủa động cơ a Stato (phần tĩnh)
Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép và dây quấn
Hình 1.1 Cấu tạo của Stato
- Vỏ máy: Vỏmáy là nơi cố định lõi sắt, dây quấn và đồng thời là nơi ghép nối nắp hay gối đỡ trục Vỏ máy có thể làm bằng gang, nhôm hay thép
- Lõi sắt: Lõi sắt là phần dẫn từ Lõi sắt được làm từ những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm bề mặt các lá thép có phủ một lớp sơn cách điện mỏng để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, các lá thép được ép lại thành khối
- Dây quấn: Dây quấn stato được đặt vào rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt Dây quấn đóng vai trò quan trọng của máy điện vì nó trực tiếp tham gia các quá trình biến đổi năng lượng điện năng thành cơ năng hay ngược lại b Phần quay (Rôto)
Rôto của động cơ không đồng bộ gồm lõi sắt, dây quấn và trục (đối với động cơ rôto dây quấn còn có vành trượt)
- Lõi sắt: Lõi sắt của rôto bao gồm các lá thép kỹ thuật điện như của stato, điểm khác biệt ởđây là không cần sơn cách điện giữa các lá thép vì tần số làm việc trong rôto rất thấp
- Dây quấn: Kết cấu của loại dây quấn rất khác với dây quấn stato Trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto, đặt các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch bằng đồng hay nhôm Để cải thiện tính năng mở máy, đối với máy có công suất lớn, người ta làm rãnh rôto sâu hoặc dùng lồng sóc kép Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto được làm chéo góc so với tâm trục Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt
- Trục: Trục máy điện mang rôto quay trong lòng stato, vì vậy nó cũng là một chi tiết rất quan trọng Trục của máy điện tùy theo kích thước có thể được chế tạo từ thép cacbon từ 5 đến 45 Trên trục của rôto có lõi thép, dây quấn, và quạt gió
1.1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha
Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato, sẽ tạo ra từ quay p đôi cực, quay với tốc độ là 1 n = 60.f p Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn rôto, cảm ứng các sức điện động Vì dây quấn rôto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn rôto Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện rôto, kéo rôto quay cùng chiều quay từ trường với tốc độ n
1.2 Giới thiệu chung về thiết kế động cơ không đồng bộ
Nhiệm vụ thiết kế được xác định từ hai yêu cầu sau :
- Yêu cầu từ phía nhà nước, bao gồm các tiêu chuẩn nhà nước, các yêu cầu kỹ thuật do nhà nước quy định
- Yêu cầu từ phía nhà máy và người tiêu dùng thông qua các hợp đồng ký kết
Nhiệm vụ của người thiết kế là đảm bảo tính năng kỹ thuật của sản phẩm đạt các tiêu chuẩn nhà nước quy định để tìm khả năng hạgiá thành đểđạt hiệu quả kinh tế cao nhất, nói tóm lại là đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao
1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ không đồng bộ
1.3.1 Quy trình thi ế t k ế động cơ không đồ ng b ộ : a Thiết kế điện từ: Nhiệm vụ của tính toán điện từ một động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc là lựa chọn và tính toán kích thước của lõi sắt stato, rôto, kích thước dây quấn sao cho máy đạt được tính năng mà tiêu chuẩn đã quy định Trong giai đoạn này, người thiết kếxác định một phương án điện từ hợp lý, có thể tính bằng tay, có thể nhờ vào máy tính Quá trình này sẽ tiến hành tính toán, thiết kế các thành phần:
- Xác định các kích thước chủ yếu
- Xác định tham số của động cơ trong quá trình khởi động
- Tính toán đặc tính làm việc và khởi động b Thiết kế kết cấu: Trong giai đoạn này phải tiến hành tính toán nhiệt để xác định kết cấu cụ thể về phương thức thông gió và làm nguội, kết cấu cụ thể về cách bôi trơn ổ đỡ, kết cấu thân máy và nắp máy Để chế tạo được động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc còn phải qua các khâu thiết kế sau :
- Thiết kế thi có nhiệm vụ vẽ tất cả các bản vẽ lắp ráp và chi tiết
- Thiết kế khuôn mẫu và gá lắp dùng gia công các chi tiết của máy
- Thiết kế công nghệ để kiểm tra công nghệ trong quá trình gia công
1.3.2 Các tiêu chu ẩ n áp d ụ ng a Tiêu chuẩn TCVN 2280-78:Phương pháp thử động cơ điện không đồng bộ ba pha công suất từ 100 oát trở lên
Tiêu chuẩn này áp dụng cho đông cơ điện không đồng bộ ba pha công suất 100W và lớn hơn, làm việc trong lưới điện xoay chiều 3 pha với tần số dưới 400Hz
Tiêu chuẩn quy định các phương pháp thử sau:
- Đo điện trở cách điện của các cuộn dây với vỏ máy vàgiữa các cuộn dây với nhau;
- Đo điện trở của các cuộn dây bằng dòng điện một chiều ở trạng thái nguội;
- Xác định hệ số biến áp - đối với các động cơ điện rôto dây cuốn;
- Thử độ bền điện của cách điện các cuộn dây với vỏ máyvà giữa các cuộn dây;
- Thử độ bền điện của cách điện giữa các vòng dây củacuộn dây;
- Xác định dòng điện và tổn hao không tải;
- Xác định dòng điện và tổn hao ngắn mạch, mômen quay khởi động ban đầu và dòng điện khởi động ban đầu;
- Thử khi tăng tốc độ quay;
- Kiểm tra các giá trị hiệu suất, hệ số công suất, hệ số trượt Thủ quá tải ngắn hạn theo dòng điện;
- Xác định mômen quay lớn nhất;
- Xác định mômen quay nhỏ nhất trong quá trìnhkhởi động đối với các động cơ điện rôto ngắn mạch;
- Thử nóng âm. b Tiêu chuẩn TCVN 7540:2013: Động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc - Phần 1: Hiệu suất năng lượng
Tiêu chuẩn này qui định mức hiệu suất năng lượng của động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc một tốc độ sử dụng nguồn điện tần số 50 Hz hoặc 60 Hz
Nội dung chính của tiêu chuẩn:
- Thuật ngữ và định nghĩa
- Mức hiệu suất năng lượng tối thiểu
Kế t lu ậ n, ki ế n ngh ị và hướ ng phát tri ể n c ủa đề tài
Ki ế n ngh ị
3.3 Hướng phát triển của đề tài
3 Các tiêu chuẩn phục vụ tính toán, thiết kếđộng cơ điện không đồng bộ
Quy định về động cơ điện không đồng bộ ba pha TCVN 2280-78; TCVN 7540:2013; TCVN 6627-18-34:2014; TCVN 9229-3 : 2012, …
Quy định về bản vẽ kỹ thuật: TCVN 8:2015,…
4 Các bản vẽ cần thực hiện
STT Tên bản vẽ Khổ giấy Sốlượng
1 Bản vẽ tổng lắp ráp động cơ A3 01
Thực hiện theo biểu mẫu “BM03” về QUY CÁCH CHUNG CỦA BÁO CÁO
TIỂU LUẬN/BTL/ĐỒ ÁN/DỰ ÁN trong Quyết định số 815/ QĐ-ĐHCN ngày 15/08/2019
6 Về thời gian thực hiện đồ án:
Ngày giao đề tài: …/…/2022 Ngày hoàn thành: 03/03/2023
Danh mục từ viết tắt 6
1.1 Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ 7
1.1.2.Cấu tạo của động cơ 8
1.1.3.Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha 9
1.2 Giới thiệu chung về thiết kếđộng cơ không đồng bộ 9
1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kếđộng cơ không đồng bộ 10
1.3.1 Quy trình thiết kế động cơ không đồng bộ: 10
1.3.2 Các tiêu chuẩn áp dụng 10
1.4 Nhận xét, kết luận chương 1 13
Chương 2 : Thiết kế động cơ điện không đồng bộ ba pha lồng sóc 110kW,
2.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế 14
2.2 Xác định kích thước chủ yếu 14
2.5 Thiết kế lõi sắt rôto 26
2.6 Tham sốđộng cơ không đồng bộ trong quá trình khởi động 29
2.7 Xác định đặc tính làm việc và khởi động 42
2.8 Nhận xét, kết luận chương 2 45
Chương 3 : Kết luận, kiến nghịvà hướng phát triển của đề tài 47
3.2 Hướng phát triển của đề tài 48
Danh mục tài liệu tham khảo 49
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Bảng 2.1 Trị số của Dn theo h 15
Bảng 2.2 Trị số của kD 15
Bảng 2.3 Đặc tính làm việc 44
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu tạo của Stato 8
Hình 2.1 Sơ đồ trải dây 19
Hình 2.2 Kích thước rãnh của Stato 22
Hình 2.3 Kích thước rãnh rôto 28
CHƯƠNG 1 : PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ
Xã hội không ngừng phát triển, sinh hoạt của người dân không ngừng được nâng cao nên cần phát triển nhiều loại máy điện mới Đặc biệt là máy điện không đồng bộ
Máy điện không đồng bộ chủ yếu được sử dụng ở chếđộ động cơ Động cơ không đồng bộ được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao và gần như không bảo trì
Gần đây do kĩ thuật điện tử phát triển, nên động cơkhông đồng bộđã đáp ứng được yêu cầu điều chỉnh tốc độ vì vậy động cơ càng sử dụng rộng rãi hơn. Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc cấu tạo đơn giản nhất nên chiếm một số lượng khá lớn trong loại động cơ điện công suât nhỏ và trung bình Nhược điểm của loại này là điều chỉnh tốc độ khó khăn và dòng điện khởi động lớn (thường 6 ÷ 7 lần dòng điện định mức) Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta đã chế tạo động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc nhiều tốc độ và dùng rôto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động, đồng thời tăng mômen khởi động lên Động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có thể điều chỉnh tốc được tốc độ trong một chừng mực nhất định, có thể tạo một mômen khởi động lớn mà dòng khởi động không lớn lắm, nhưng chế tạo có khó hơn so với với loại rôto lồng sóc, do đó giá thành cao hơn, bảo quản cũng khó hơn
Theo kết cấu vỏ, máy điện không đồng bộ có thể chia làm các kiểu chính sau: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ.
Theo kết cấu của rôto, máy điện không đồng bộ được chia làm hai loại: rôto kiểu lồng sóc và rôto kiểu dây quấn
Theo số pha trên dây quấn stato có thể chia làm các loại: một pha, 2 pha và
1.1.2 C ấ u t ạ o c ủa động cơ a Stato (phần tĩnh)
Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép và dây quấn
Hình 1.1 Cấu tạo của Stato
- Vỏ máy: Vỏmáy là nơi cố định lõi sắt, dây quấn và đồng thời là nơi ghép nối nắp hay gối đỡ trục Vỏ máy có thể làm bằng gang, nhôm hay thép
- Lõi sắt: Lõi sắt là phần dẫn từ Lõi sắt được làm từ những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm bề mặt các lá thép có phủ một lớp sơn cách điện mỏng để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, các lá thép được ép lại thành khối
- Dây quấn: Dây quấn stato được đặt vào rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt Dây quấn đóng vai trò quan trọng của máy điện vì nó trực tiếp tham gia các quá trình biến đổi năng lượng điện năng thành cơ năng hay ngược lại b Phần quay (Rôto)
Rôto của động cơ không đồng bộ gồm lõi sắt, dây quấn và trục (đối với động cơ rôto dây quấn còn có vành trượt)
- Lõi sắt: Lõi sắt của rôto bao gồm các lá thép kỹ thuật điện như của stato, điểm khác biệt ởđây là không cần sơn cách điện giữa các lá thép vì tần số làm việc trong rôto rất thấp
- Dây quấn: Kết cấu của loại dây quấn rất khác với dây quấn stato Trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto, đặt các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch bằng đồng hay nhôm Để cải thiện tính năng mở máy, đối với máy có công suất lớn, người ta làm rãnh rôto sâu hoặc dùng lồng sóc kép Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto được làm chéo góc so với tâm trục Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt
- Trục: Trục máy điện mang rôto quay trong lòng stato, vì vậy nó cũng là một chi tiết rất quan trọng Trục của máy điện tùy theo kích thước có thể được chế tạo từ thép cacbon từ 5 đến 45 Trên trục của rôto có lõi thép, dây quấn, và quạt gió
1.1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha
Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato, sẽ tạo ra từ quay p đôi cực, quay với tốc độ là 1 n = 60.f p Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn rôto, cảm ứng các sức điện động Vì dây quấn rôto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn rôto Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện rôto, kéo rôto quay cùng chiều quay từ trường với tốc độ n
1.2 Giới thiệu chung về thiết kế động cơ không đồng bộ
Nhiệm vụ thiết kế được xác định từ hai yêu cầu sau :
- Yêu cầu từ phía nhà nước, bao gồm các tiêu chuẩn nhà nước, các yêu cầu kỹ thuật do nhà nước quy định
- Yêu cầu từ phía nhà máy và người tiêu dùng thông qua các hợp đồng ký kết
Nhiệm vụ của người thiết kế là đảm bảo tính năng kỹ thuật của sản phẩm đạt các tiêu chuẩn nhà nước quy định để tìm khả năng hạgiá thành đểđạt hiệu quả kinh tế cao nhất, nói tóm lại là đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao
1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ không đồng bộ
1.3.1 Quy trình thi ế t k ế động cơ không đồ ng b ộ : a Thiết kế điện từ: Nhiệm vụ của tính toán điện từ một động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc là lựa chọn và tính toán kích thước của lõi sắt stato, rôto, kích thước dây quấn sao cho máy đạt được tính năng mà tiêu chuẩn đã quy định Trong giai đoạn này, người thiết kếxác định một phương án điện từ hợp lý, có thể tính bằng tay, có thể nhờ vào máy tính Quá trình này sẽ tiến hành tính toán, thiết kế các thành phần:
- Xác định các kích thước chủ yếu
- Xác định tham số của động cơ trong quá trình khởi động
- Tính toán đặc tính làm việc và khởi động b Thiết kế kết cấu: Trong giai đoạn này phải tiến hành tính toán nhiệt để xác định kết cấu cụ thể về phương thức thông gió và làm nguội, kết cấu cụ thể về cách bôi trơn ổ đỡ, kết cấu thân máy và nắp máy Để chế tạo được động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc còn phải qua các khâu thiết kế sau :
- Thiết kế thi có nhiệm vụ vẽ tất cả các bản vẽ lắp ráp và chi tiết
- Thiết kế khuôn mẫu và gá lắp dùng gia công các chi tiết của máy
- Thiết kế công nghệ để kiểm tra công nghệ trong quá trình gia công
1.3.2 Các tiêu chu ẩ n áp d ụ ng a Tiêu chuẩn TCVN 2280-78:Phương pháp thử động cơ điện không đồng bộ ba pha công suất từ 100 oát trở lên
Tiêu chuẩn này áp dụng cho đông cơ điện không đồng bộ ba pha công suất 100W và lớn hơn, làm việc trong lưới điện xoay chiều 3 pha với tần số dưới 400Hz
Tiêu chuẩn quy định các phương pháp thử sau:
- Đo điện trở cách điện của các cuộn dây với vỏ máy vàgiữa các cuộn dây với nhau;
- Đo điện trở của các cuộn dây bằng dòng điện một chiều ở trạng thái nguội;
- Xác định hệ số biến áp - đối với các động cơ điện rôto dây cuốn;
- Thử độ bền điện của cách điện các cuộn dây với vỏ máyvà giữa các cuộn dây;
- Thử độ bền điện của cách điện giữa các vòng dây củacuộn dây;
- Xác định dòng điện và tổn hao không tải;
- Xác định dòng điện và tổn hao ngắn mạch, mômen quay khởi động ban đầu và dòng điện khởi động ban đầu;
- Thử khi tăng tốc độ quay;
- Kiểm tra các giá trị hiệu suất, hệ số công suất, hệ số trượt Thủ quá tải ngắn hạn theo dòng điện;
- Xác định mômen quay lớn nhất;
- Xác định mômen quay nhỏ nhất trong quá trìnhkhởi động đối với các động cơ điện rôto ngắn mạch;
- Thử nóng âm. b Tiêu chuẩn TCVN 7540:2013: Động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc - Phần 1: Hiệu suất năng lượng
Tiêu chuẩn này qui định mức hiệu suất năng lượng của động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc một tốc độ sử dụng nguồn điện tần số 50 Hz hoặc 60 Hz
Nội dung chính của tiêu chuẩn:
- Thuật ngữ và định nghĩa
- Mức hiệu suất năng lượng tối thiểu
Hướng phát triển của đề tài
Đề tài đã tính toán thành công các thông số của động cơ nhưng có sai số quá 5% trong quá trình tính toán và thiết kế Vì vậy cần hoàn thiện đề tài và tính toán các thông số với sai số là nhỏ nhất
Bên cạnh đó, với đề tài này chúng ta còn có hướng phát triển là tăng hiệu suất, giảm dòng khởi động để động cơ, tăng bội số momen khởi động đểđộng cơ làm việc ổn định, tránh tổn hao bởi vì động cơ KĐB có công suất lớn rất cần thiết trong quá trình công nghiệp hiện đại
Với đề tài này ta có thể phát triển thêm thiết kế động cơ có cùng công suất nhưng hiệu năng cao hơn, đặc tính làm việc ổn định hơn, chi phí lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng ít hơn.