Đồ án thiết kế thiết bị điện đề tài thiết kế động cơ điện không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc

GVHD : Nguyễn Văn ĐoàiTên sinh viên : Nguyễn Văn HảoMã sinh viên : 2021602577Lớp : EE6110.1

HÀ NỘI_ 2024

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA ĐIỆN

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU GIAO BTL THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN

Họ và tên SV:

1 2021602577 Nguyễn Văn Hảo 20233EE6110001 CNKTĐ-ĐT Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Văn Đoài Khoa: Điện.

TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc

1.Số liệu phục vụ tính toán, thiết kế động cơ điện không đồng bộ

Công suất định mức: Pđm= 22 kW; Số pha: m =3; Tần số f = 50 hZ

Điện áp định mức: Uđm= 380V; Số cực: 2p = 2 ; Sơ đồ nối dây: Y

Hệ số công suất: cosφ = 0,91; Hiệu suất: η= 88,5 %; Kiểu kín IP44 Cấp cách điện : B Chế độ làm việc liên tục

Chiều cao tâm trục: h= 225 mm Ik/Iđm= 7; Mk/Mđm= 1,4; Mmax/Mđm= 2,2 2.Yêu cầu tính toán, thiết kế động cơ điện không đồng bộ

Chương 1: Phần mở đầu

1.1 Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ

1.2 Giới thiệu chung về thiết kế động cơ không đồng bộ 1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ không đồng bộ 1.4 Nhận xét, kết luận chương 1

Chương 2: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ ba pha lồng sóc 22 kW, 380V

2.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế 2.2 Xác định kích thước chủ yếu 2.3 Thiết kế Stato

2.4 Thiết kế lõi sắt rô to

3.3 Hướng phát triển của đề tài

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 Ngày hoàn thành: :

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nguyễn Văn Đoài

1.2 Giới thiệu chung về thiết kế động cơ không đồng bộ 10

1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ không đồng bộ 13

1.4 kết luận, nhận xét chương I 21

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA LỒNG

3.3 Hướng phát triển của đề tài 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại hiện nay khi mà cuộc sống của con người ngày càng được cải thiện, chất lượng đời sống của con người ngày càng nâng cao, điều đó dẫn đến nhu cầu của con người về cuộc sống cũng ngày càng nâng cao Để đáp ứng được nhu cầu đó thì nền khoa học và công nghiệp cũng phải luôn không ngừng phát triển sao cho phù hợp với nhu cầu của con người, thời đại Và ngành điện là một trong những ngành quan trọng góp phần vào sự phát triển đó.

Trong ngành điện thì khâu thiết kế máy điện là một trong những khâu quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của nền công công nghiệp hiện đại Nhờ có sự phát triển của khâu thiết kế máy điện mà năng suất của các nhà máy được nâng cao

Máy điện không đồng bộ đóng một vai trò to lớn trong vận hành một dây chuyền sản xuất của nhà máy, cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu tư ít, giá thành hạ, trọng lượng, kích thước nhỏ hơn khi cùng công suất định mức so với động cơ một chiều Sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha Tuy nhiên việc điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn hơn, các

động cơ KĐB lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu (dòng khởi động lớn,mômen khởi động nhỏ).

Với đề tài : “Thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng

sóc”chúng ta sẽ hiểu rõ hơn về quá trình thiết kế một động cơ điện nói chung và động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc nói riêng.

Trong quá trình nghiên cứu làm đồ án chúng em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong khoa và đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Đoài khoa Điện Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình nghiên cứu làm đồ án mặc dù chúng em đã cố gắng rất nhiều vẫn không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, vì vậy chúng em rất mong nhận được sự nhận xét, góp ý cũng như sự khích lệ của thầy cô, anh(chị) và các bạn.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng em, đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Nguyễn Văn Đoài đã tạo điều kiện để chúng em tìm hiểu kiến thức phục vụ cho việc học tập tốt hơn.

CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ ba pha mà chủ yếu là loại rôto lồng sóc với dải công suất từ vài tram Watts đến hàng Megawatts được dùng phổ biến trong công nghiệp vì là bộ phận chính trong các hệ thống truyền động Sự phát triển của nền kinh tế và quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa làm cho nhu cầu sử dụng chúng ngày càng nhiều Ở các nước có nền công nghiệp phát triển hoặc quy mô công nghiệp lớn như Mỹ, Trung Quốc, Châu Âu, Ấn Độ và ngay ở Việt Nam nguồn năng lượng mà chúng tiêu thụ cũng tăng đáng kể.

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.

1.1.1 Phân loại

Theo kết cấu của vỏ, máy điện không đồng bộ có thể chia thành các kiểu chính sau: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ

Theo kết cấu của ro to, máy điện không đồng bộ được chia làm hai loại: loại roto kiểu dây quấn và roto kiểu lồng sóc.

Theo số pha trên dây quấn stato có thể chia làm các loại sau: một pha, hai pha và ba pha.

1.1.2 Kết cấu

a, Phần tĩnh hay stato

hình 1.1: cấu tạo stator

Trên stato có vỏ, lõi sắt và dây quấn

- Vỏ máy: để cố định lõi thép và dây quấn, không dùng làm mạch dẫn từ Thường làm bằng gang hay thép tấm hàn lại Để chế tạo vỏ máy người ta có thể đúc, hàn, rèn Vỏ máy có hai kiểu: vỏ kiểu kín và vỏ kiểu bảo vệ Vỏ máy kiểu kín yêu cầu phải có diện tích tản nhiệt lớn người ta làm nhiều gân tản nhiệt trên bề mặt vỏ máy Vỏ kiểu bảo vệ thường có bề mặt ngoài nhẵn, gió làm mát thổi trực tiếp trên bề mặt ngoài lõi thép và trong vỏ máy.

- Lõi thép: là phần dẫn từ, được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,35 ÷ 0,5mm ép lại Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên (hạn chế dòng điện phuco).

- Dây quấn: được đặt trong rãnh của lõi thép và được cách điện tốt với rãnh 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, đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấn cũng chiếm một phần khá cao trong toàn bộ giá thành máy.

b, Phần quay hay rôto

hình 1.2: cấu tạo rotor động cơ không đồng bộ

- Lõi thép: dẫn từ, làm bằng những lá thép kỹ thuật điện, phía ngoài có xẻ rãnh.

- Dây quấn:

Roto dây quấn: quấn giống stato Đặc điểm của loại động cơ kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào

mạch rôto để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hay cải thiện hệ số công suất của máy.

Hình 1.3: rôto dây quấn

Roto lồng sóc: trong mỗi rãnh đặt vào thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm dài ra khỏi lõi thép và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch 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

1.1.3 Nguyên lý hoạt động

Khi đấu dây quấn ba pha vào lưới điện ba pha, trong dây quấn sẽ có các dòng điện chạy, hệ thống dòng điện này tạo ra từ trường quay, quay với vận tốc:

101\* MERGEFORMAT (.) Trong đó:

- f1: tần số nguồn điện

- p: số đôi cực của dây quấn.

Phần quay nằm trên trục bao gồm lõi thép rôto Dây quấn rôto bao gồm một số thanh dẫn đặt trong các rãnh của mạch từ, hai đầu được nối bằng hai vành ngắn mạch.

Hình.1: Từ trường quay trong máy điện trong đồng bộ.

Từ trường quay của stato cảm ứng trong dây rôto tạo ra sức điện động E, vì dây quấn stato kín mạch nên có dòng điện chạy qua Sự tác dụng tương hỗ giữa các thanh dẫn mang dòng điện với từ trường của máy tạo ra lực điện từ Fdt tác dụng lên thanh dẫn có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái Tập hợp các lực tác dụng lên thanh dẫn theo phương tiếp tuyến với bề mặt của rôto tạo ra mômen quay rôto.

Như vây thấy điện năng lấy từ lưới điện đã được biến thành cơ năng trên trục động cơ Nói cách khác, động cơ không đồng bộ là một thiết bị điện từ, có khả năng biến điện năng lấy từ lưới điện thành cơ năng đưa ra trên trục của nó Chiều quay của rôto là chiều quay của từ trường, vì vậy nó phụ thuộc vào thứ tự pha của điện áp lưới đặt trên dây quấn stato Tốc độ của rôto n2 là tốc độ làm việc và luôn luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường và chỉ trong trường hợp đó mới xảy ra cảm ứng điện động trong dây quấn rôto Hiệu số tốc độ quay của từ trường và rôto được đặc trưng bằng một đại lượng gọi là hệ số trượt s:

202\* MERGEFORMAT (.) Khi s = 0 nghĩa là n1 = n2, tốc độ rôto bằng tốc độ từ trường,chế độ này gọi là chế độ không tải lý tưởng Ở chế độ không tải thực s ~ 0 vì có một ít sức cản của gió, ma sát do ổ bi.

Khi hệ số trượt s = 1, lúc đó rôto đứng yên (n2 = 0), mômen trên trục bằng mômen mở máy.

Hệ số trượt ứng với tải định mức gọi là hệ số trượt định mức Tương ứng với hệ số trượt này gọi tốc độ động cơ là tốc độ định mức.

Tốc độ động cơ không đồng bộ:

303\* MERGEFORMAT (.) Một đặc điểm quan trọng của động cơ không đồng bộ là dây quấn rôto không được nối trực tiếp với lưới điện, sức điện động và dòng điện trong rôto có được là do cảm ứng, chính vì vậy mà người ta cũng gọi động cơ này là động cơ

Động cơ không đồng bộ có thể làm việc ở chế độ máy phát điên nếu ta dùng một động cơ khác quay nó với tốc độ đồng bộ, trong khi các đầu ra của nó được nối với lưới điện Nó cũng có thể làm việc độc lập nếu trên đầu ra của nó được kích bằng các tụ điện.

Động cơ không đồng bộ có thể cái tạo thành động cơ một pha Động cơ một pha không thể tự mở máy được, vì vậy để khởi động cơ một pha cần có các phần tử khởi động như tụ điện, điện trở…

1.1.3 Ứng dụng của động cơ không đồng bộ

Máy điện không đồng bộ là máy điện chủ yếu dùng làm động cơ điện Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành rẻ, dễ bảo quản … Nên động cơ không đồng bộ là loại máy điện được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất vài chục W đến hàng chục kW.

Trong công nghiệp: Động cơ không đồng bộ thường được dùng làm nguồn động lực cho các máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ

Trong nông nghiệp: Được dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm

Trong đời sống hằng ngày: Động cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng như: quạt gió, động cơ trong tủ lạnh, máy quay dĩa

Ngày nay, các hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ không đồng bộ được ứng dụng rất rộng rãi trong các thiết bị hoặc dây chuyền sản xuất công nghiệp, trong giao thông vận tải, trong các thiết bị điện dân dụng.

Các hệ truyền động điện có thể hoạt động với tốc tốc độ không đổi hoặc với tốc độ thay đổi được Hiện nay khoảng 75 – 80% các hệ truyền động là loại hoạt động với tốc độ không đổi.

Với các hệ thống này, tốc độ của động cơ hầu như không cần điều khiển trừ các quá trình khởi động và hãm Phần còn lại, là các hệ thống có thể điều chỉnh được tốc độ để phối hợp đặc tính động cơ và đặc tính tải theo yêu cầu.

Với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật bán dẫn công suất lớn và kỹ thuật vi xử lý, các hệ điều tốc sử dụng kỹ thuật điện tử ngày càng được sử dụng rộng rãi và là công cụ không thể thiếu trong quá trình tự động hóa.

Tóm lại, cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện khí hóa và tự động hóa, phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộ ngày càng rộng rãi.

1.1.4 Ưu nhược điểm của động cơ không đồng bộ Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản nên giá thành rẻ - Vận hành dễ dàng, bảo quản thuận tiện.

- Sử dụng rộng rãi và phổ biến trong phạm vi công suất nhỏ và vừa.

- Sản xuất với nhiều cấp điện áp khác nhau (từ 24 V đến 10 kV) nên rất thích nghi cho từng người sử dụng.

Nhược điểm:

- Hệ số công suất thấp gây tổn thất nhiều công suất phản kháng của lưới điện - Không sử dụng được lúc non tải hoặc không tải.

- Khó điều chỉnh tốc độ.

- Đặc tính mở máy không tốt, dòng mở máy lớn (gấp 6-7 lần dòng định mức) - Momen mở máy nhỏ.

1.2 Giới thiệu chung về thiết kế động cơ không đồng bộ 1.2.1 Nhiệm vụ của việc thiết kế:

Nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế tối ưu nhằm nâng cao hiệu suất động cơkhông đồng bộ ba pha rôto lồng sóc Trên cơ sở đó xây dựng thuật chương trình và phương pháp thiết kế động cơ không cơ có hiêu suất tối thiểu đạt tiêu chuẩn TCVN 7540–1:2005, đồng thời đưa ra các giải pháp có thể nâng cao hiệu suất động cơ bằng tiêu chuẩn của Mỹ và Châu Âu.

Thiết kế động cơ không động bộ rôto lồng sóc nhằm cải thiện đặc tính khởi động, xây dựng module tính toán và mô hình khảo sát đặc tính động của động cơ khi tham số của động cơ thay đổi trong quá trình làm việc, từ đó có thể tìm được các chỉ tiêu động của động cơ ngay trong quá trình thiết kế.

1.2.2 Mục tiêu thiết kế

Mục tiêu thiết kế: thiết kế động cơ điện không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc dựa trên số liệu phục vụ tính toán.

- Các thông số, số liệu ban đầu được cung cấp:

- Sơ đồ nối dây: Y

- Hệ số công suất: cosφ = 0,91; - Hiệu suất: η = 88,5 %;

- Kiểu máy: Kiểu kín

- Kết cấu roto: roto lồng sóc

- Tỉ số dòng khởi động và dòng định mức Ik/Iđm= 7;

- Tỉ số Momen khởi động và Momen định mức Mk/Mđm= 1,4; - Tỉ số Momen mở máy và Momen định mức Mmax/Mđm= 2,2;

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 kế xác 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 - Thiết kế stato

- Thiết kế rôto.

- Xác định tham số của động cơ điện ở chế độ định mức - 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 công, có nhiệm vụ vẽ tất cả các bản vẽ lắp ráp và chi tiết + Thiết kế khuôn mẫu và gá lắp dùng trong gia công các chi tiết của máy + Thiết kế công nghệ, dùng để kiểm tra công nghệ trong quá trình gia công 1.2.4 Vật liệu thường dùng trong thiết kế

a, Vật liệu dẫn từ:

Để chế tạo các phần của hệ thống mạch từ của động cơ, người ta thường dùng các loại thép lá kỹ thuật điện hay còn gọi là tôn si líc Hàm lượng silic trong thép lá kỹ thuật điện có ảnh hưởng quyết định đến tính năng của nó Cho silic vào thép có thể làm cho điện trở suất tăng cao, do đó hạn chế được dòng điện xoáy nên tổn hao thép sẽ thấp xuống, nhưng khi có silic thì cường độ từ cảm

1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế động cơ không đồng bộ 1.3.1 Quy trình thực hiện thiết kế:

Quá trình thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc các modul thiết kế, mỗi module là một bài toán thiết kế nhỏ mà đầu ra của chúng là các thông số trong bài thiết kế và đưa vào chế tạo Các modul đó có thể đưa ra như sau:

- Xác định kích thước chủ yếu: là xác định đường kính trong stato D và chiều

dài lõi sắt l Các kích thước này có quan hệ mật thiết với tải điện tử là tải đường A và mật độ từ thông khe hở không khí

- Tính toán dây quấn stato: trong phần này tính toán các thông số dây quấn

như vòng dây, kích thước dây…

- Thiết kế lõi sắt stato: mục đích là xác định kích thước răng rãnh trên là thép

- Thiết kế lõi sắt rôto: thiết kế lõi sắt rôto là xác định kích thước răng rãnh.- Tính toán mạch từ: là xác định mật độ từ thông và sức từ ở rang, gong của

- Xác định các thông số của sơ đồ mạch điện thay thế: phần này xác định điện

trở, điện kháng trong các mạch của stato, rôto và nhanh từ hóa.

- Tính toán kiểm tra chế độ định mức: là tính toán và xác định dòng tiêu thụ,

các thành phần tổn hao, hiệu suất, hệ số công suất, và độ bội momen cực đại.

- Tính toán kiểm tra chế độ khởi động: là xác định bội số dòng điện khởi động

(ik) và bội số momen khởi động (mk).

- Tính toán kiểm tra nhiệt: xác định phương thức thông gió tản nhiệt sao cho

tăng nhiệt độ tăng nhiệt phù hợp với tiêu chuẩn 1.3.2 Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồng bộ

1.1.51.1.61.1.7

a, Các tiêu chuẩn về động cơ không đồng bộ

1 Tiêu chuẩn TCVN 2280-78: phương pháp thử

Tiêu chuẩn này áp dụng cho động cơ điện không đồng bộ ba pha công suất 100 W và lớn hơn, làm việc trong lưới điện xoay chiều 3 pha với tần số dưới 400 Hz.

Tiêu chuẩn quy định các phương pháp thử sau:

- Đo điện trở cách điện của các cuộn dây với vỏ máy và giữa các cuộn dây với nhau.

- Đo điện trở của các cuộn dây bằng dòng diện 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 máy và giữa các cuộn dây.

- Thử độ bền điện của cách điện giữa các vòng dây của cuộn dây - Xác định dòng diện 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 - Thử phát nóng.

- Kiểm tra các giá trị hiệu suất, hệ số công suất, hệ số trượt - Thử quá tải ngắn hạn theo dòng điện.

- Xác định mômen quay lớn nhất.

- Xác định mômen quay nhỏ nhất trong quá trình khởi động đối với các động cơ điện rôto ngắn mạch.

Tiêu chuẩn này qui định mức hiệu suất năng lượng của động cơ điện không đồng bộ ba pha roto lồng sóc một tốc độ sử dụng nguồn điện tần số 50 Hz và/hoặc 60 Hz và:

- Có điện áp danh định UN đến 1 000 V.

- Có công suất ra danh định PN từ 0,75 kW đến 150 kW - Có 2, 4 hoặc 6 cực;

- Hoạt động ở kiểu chế độ S1 (chế độ liên tục) - Làm việc trực tiếp trên lưới.

- Có khả năng vận hành trong các điều kiện làm việc nêu trong Điều 6 của TCVN 6627-1 (IEC 60034-1).

Động cơ có mặt bích, đế và/hoặc trục có kích thước cơ khí khác với TCVN 7862-1 (IEC 60072-1) cũng thuộc phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này.

Động cơ có trang bị hộp số có thể tháo rời hoặc cơ cấu hãm cũng thuộc phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này mặc dù trong các động cơ này có thể sử dụng các trục và mặt bích đặc biệt.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho:

- Động cơ có hộp số lắp liền (không thể tháo rời mà không bị hỏng động cơ)

- Động cơ được chế tạo riêng để sử dụng với bộ biến đổi điện theo IEC 60034-25.

- Động cơ được tích hợp hoàn toàn trong một máy (ví dụ máy bơm, quạt và máy nén) mà không thể thử nghiệm riêng rẽ với máy đó.

- Động cơ được chế tạo riêng để vận hành trong môi trường có khí nổ theo IEC 60079-0.

- Động cơ được thiết kế riêng dùng cho các yêu cầu đặc biệt của máy được truyền động (chế độ khởi động nặng nề, số lượng lớn các chu kỳ khởi động/dừng, quán tính của rôto rất nhỏ).

- Động cơ được thiết kế riêng dùng cho một số đặc tính đặc biệt của nguồn lưới (ví dụ dòng khởi động hạn chế, dung sai lớn về điện áp và/hoặc tần số).

Động cơ được thiết kế riêng dùng cho các điều kiện môi trường đặc biệt (không thuộc các điều kiện làm việc qui định trong Điều 6 của TCVN 6627-1 (IEC 60034-1)).

Phần 2: phương pháp xác định hiệu suất năng lượng Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định mức hiệu suất năng lượng của động cơ điện không đồng bộ ba pha roto lồng sóc một tốc độ sử dụng nguồn điện tần số 50 Hz và/hoặc 60 Hz và:

- Có điện áp danh định UN đến 1 000 V.

- Có công suất ra danh định PN từ 0,75 kW đến 150 Kw - Có 2,4 hoặc 6 cực.

- Hoạt động ở kiểu chế độ S1 (chế độ liên tục) - làm việc trực tiếp trên lưới.

- Có khả năng vận hành trong các điều kiện làm việc nêu trong Điều 6 của TCVN 6627-1 (IEC 60034-1).

Động cơ có mặt bích, đế và/hoặc trục có kích thước cơ khí khác với TCVN 7862-1 (IEC 60072-1) cũng thuộc phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này.

Động cơ có trang bị hộp số có thể tháo rời hoặc cơ cấu hãm cũng thuộc phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này mặc dù trong các động cơ này có thể sử dụng các trục và mặt bích đặc biệt.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho

- Động cơ có hộp số lắp liền (không thể tháo rời mà không bị hỏng động cơ).

- Động cơ được chế tạo riêng để sử dụng với bộ biến đổi điện theo IEC 60034-25.

- Động cơ được tích hợp hoàn toàn trong một máy (ví dụ máy bơm, quạt và máy nén) mà không thể thử nghiệm riêng rẽ với máy đó.

- Động cơ được chế tạo riêng để vận hành trong môi trường có khí nổ theo IEC 60079-0.

- Động cơ được thiết kế riêng dùng cho các yêu cầu đặc biệt của máy được truyền động (chế độ khởi động nặng nề, số lượng lớn các chu kỳ khởi động/dừng, quán tính của rôto rất nhỏ).

- Động cơ được thiết kế riêng dùng cho một số đặc tính đặc biệt của nguồn lưới (ví dụ dòng khởi động hạn chế, dung sai lớn về điện áp và/hoặc tần số).

- Động cơ được thiết kế riêng dùng cho các điều kiện môi trường đặc biệt (không thuộc các điều kiện làm việc qui định trong Điều 6 của TCVN 6627-1 (IEC 60034-1)).

3 Tiêu chuẩn TCVN 6627-18-34:2014 máy điện quay - phần 18-34: đánh giá chức năng của hệ thống cách điện - quy trình thử nghiệm dây quấn định hình - đánh giá độ bền cơ nhiệt của hệ thống cách điện.

Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này đưa ra các quy trình thử nghiệm để đánh giá độ bền cơ nhiệt của hệ thống cách điện của dây quấn định hình.

Trong đánh giá này, tính năng của hệ thống cách điện cần đánh giá được so sánh với tính năng của hệ thống cách điện chuẩn với kinh nghiệm vận hành đã được chứng minh.

4 Tiêu chuẩn TCVN 9229-3 : 2012 rung cơ học - đánh giá rung động của máy bằng cách đo trên các bộ phận không quay

Phần 3: máy công nghiệp công suất danh nghĩa trên 15 kw và tốc độ danh nghĩa giữa 120 r/min và 15000 r/min khi đo tại hiện trường

Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn TCVN 9229-3 (ISO 10816-3) quy định các chuẩn mực đánh giá mức độ rung động của máy khi đo thử nghiệm tại hiện trường Chuẩn mực quy định trong tiêu chuẩn này áp dụng cho máy hợp bộ, có công suất trên 15 kW và tốc độ vận hành giữa 120 r/min và 15000 r/min.

Nhóm máy đề cập trong phần tiêu chuẩn này bao gồm: - Nhóm tuốc bin hơi nước công suất đến 50 MW.

- Nhóm tuốc bin hơi nước công suất trên 50 MW và tốc độ dưới 1500 rpm hoặc trên 3600 r/min (không đề cập trong ISO 10816-2);

- Máy nén quay.

- Tuốc bin khí công nghiệp công suất đến 3 MW - Máy phát.

- Động cơ điện các loại.

- Quạt gió hoặc máy thổi không khí.

CHÚ THÍCH: - Tuy nhiên, chuẩn mực rung động giới thiệu trong tiêu chuẩn

TCVN 9229 - 3/ISO 10816-3 nhìn chung chỉ áp dụng cho quạt máy công suất trên 300 kW hoặc loại quạt khác có kết cấu bệ giá đỡ không linh hoạt (cứng vững) Khi có điều kiện, khuyến cáo nên sử dụng cho các kiểu quạt khác, bao gồm cả bệ giá đỡ đàn hồi có kết cấu bằng tấm kim loại nhẹ (sẽ được biên soạn) Cho đến khi đó, sự phân loại này là đối tượng do nhà chế tạo/cung cấp và khách hàng thỏa thuận dựa trên kinh nghiệm vận hành đã có, đồng thời tham khảo ISO 14694.

Các đối tượng sau đây không xem xét trong phần này của tiêu chuẩn ISO 10816: - Hợp bộ máy phát tuốc bin trên nền đất công suất lớn hơn 50 MW và tốc

độ 1500 r/min, 1800 r/min, 3000 r/min, 3600 r/min (xem ISO 10816-2).

- Máy tuốc bin khí hợp bộ công suất trên 3 MW (xem ISO 10816-4).

- Nhóm máy trong nhà máy phát công suất thủy lực hoặc nhà máy bơm (xem ISO 10816-5).

- Máy, kết nối với máy chuyển động qua lại tịnh tiến (xem ISO 10816-6) - Bơm cánh dẫn tích hợp đồng bộ với động cơ điện, ví dụ khi bánh công

tác lắp đặt trực tiếp trên trục động cơ hay gắn chặt vào trục.

- Máy nén dịch chuyển dương quay (ví dụ: Máy nén kiểu vít xoắn) - Máy nén chuyển động tịnh tiến.

- Máy bơm chuyển động tịnh tiến - Bơm-motor chìm dưới nước - Tuốc bin gió.

Chuẩn mực trong tiêu chuẩn TCVN 9229-3 (ISO 10816-3) áp dụng cho điều kiện đo rung động dải tần rộng tại hiện trường trên ổ lăn, gối đỡ ổ lăn, hoặc vỏ máy ở điều kiện vận hành xác lập ổn định trong dải tốc độ vận hành định mức Các phép đo này liên quan đến thử nghiệm nghiệm thu và giám sát vận hành Các chuẩn mực đánh giá trong phần này của tiêu chuẩn TCVN 9229 (ISO 10816) là nhằm áp dụng cho cả trường hợp vận hành liên tục và ngắt quãng.

Phần này của tiêu chuẩn TCVN 9229 (ISO 10816) bao gồm các máy có bánh răng hộp số hoặc ổ lăn, nhưng không nhằm mục đích đánh giá chuẩn đoán về điều kiện của các bánh răng và ổ đỡ.

Chuẩn mực chỉ áp dụng đối với rung động phát ra từ chính hợp bộ máy mà không áp dụng cho các rung động lan truyền về hệ thống máy từ các nguồn bên ngoài

b, Các tiêu chuẩn về kích thước lắp đặt độ cao tâm trục

Độ cao tâm trục: Từ tâm của trục đến bệ máy Đây là một đại lượng rất quan trọng trong việc lắp khép động cơ với những cơ cấu thiết bị khác.

Kích thước lắp đặt: Chiều cao tâm trục có thể được chon theo dãy công suất của động cơ.

c, Kí hiệu máy

Ví dụ: 3K 250 M4

Trong đó: 3K: Động cơ điện không đồng bộ dày K thiết kế lại lần 3 250: Chiều cao tâm trục bằng 250mm.

Vật liệu cách điện là một trong những vật liệu chủ yếu dùng trong ngành chế tạo máy điện Khi thiết kế máy điện, chọn vật liệu cách điện là một khâu rất quan trọng vì phải đảm bảo máy làm việc tốt với tuổi thọ nhất định, đồng thời giá thành của máy phải không cao Những điều kiện này phụ thuộc phần lớn vào việc chọn cách điện của máy.

Khi chọn vật liệu cách điện cho máy cần chú ý những vấn đề sau:

Vật liệu cách diện phải có độ bền cao, chịu tác dụng cơ học tốt, chịu nhiệt và dẫn nhiệt tốt lại ít thấm nước.

Phải chọn vật liệu cách điện có tính cách điện cao để đảm bảo thời gian làm việc của máy ít nhất là 15-20 năm trong điều kiện làm việc bình thường, đồng thời đảm bảo giá thành của máy không cao

Một trong những yếu tố cơ bản nhất là làm giảm tuổi thọ của vật liệu cách điện (cũng là tuổi thọ của máy) là nhiệt độ Nếu nhiệt độ vượt quá nhiệt độ cho phép thì chất điện môi, độ bền cơ học của vật liệu giảm đi nhiều, dẫn đến sự già hóa nhanh chóng chất cách điện

Hiện nay, theo nhiệt độ cho phép của vật liệu (nhiệt độ mà vật liệu cách điện làm việc tốt trong 15-20 năm ở điều kiện làm việc bình thường) Hội kỹ thuật điện quốc tế IEC đã chia vật liệu cách điện thành các cấp sau đây:

Bảng 1: Các cấp cách điện của vật liệu cách điện.

Nhiệt độ cho phép(ºC) 90 105 120 130 155 180 >180

Vật liệu cách điện thuộc các cấp cách điện trên đại thể có các loại sau:

- Cấp Y: Gồm có sợ bông, tơ, sợi nhân tạo, giấy và chế phẩm của giấy, catton, gỗ v.v… Tất cả đều không tẩm sơn cách điện Hiện nay không dùng cách này vì chịu nhiệt kém

- Cấp A: Vật liệu cách điện chủ yếu của cấp này cũng giống như cấp Y nhưng có tẩm sơn cách điện Cấp A được dùng rộng rãi cho các máy điện công suất đến 100 kW, nhưng chịu ẩm kém, sử dụng ở vùng nhiệt đới không tốt

- Cấp E: Dùng các màng mỏng và sợi bằng polyetylen tereftalat, các sợi tẩm sơn tổng hợp làm từ epoxy, trealat và aceton buterat xenlulo, các màng sơn cách điện gốc vô cơ tráng ngoài dây dẫn (dây emay có độ bền cơ cao) Cấp E được dùng rộng rãi cho các máy điện có công suất nhỏ và trung bình (đến 100 kW hoặc hơn nữa), chịu ẩm tốt nên thích hợp cho vùng nhiệt đới

- Cấp B: Dùng vật liệu lấy từ vô cơ như mica, amiăng, sợi thủy tinh, dầu sơn cách điện chiệu nhiệt độ cao Cấp B được sử dụng nhiều trong các máy công suất trung bình và lớn

- Cấp F: Vật liệu cũng tương tự như cấp B nhưng có tẩm sơn cách điện gốc silicat chịu nhiệt độ cao Ở cấp F không dùng các chất hữu cơ như vải lụa, giấy và cactong

- Cấp H: Vật liệu chủ yếu ở cấp này là sợi thủy tinh, mica, amiăng như ở cấp F Các chất này được tẩm sơn cách điện gốc silicat chịu nhiệt đến 180ºC Người ta dùng cấp H trong các máy điện làm việc ở điều kiện phức tạp có nhiệt độ cao

- Cấp C: Dùng các chất như sợi thủy tinh, thạch anh, sứ chịu nhiệt độ cao Cấp C được dùng ở các máy làm việc với điều kiện đặc biệt có nhiệt độ cao

Việc chọn vật liệu cách điện trong các máy điện có một ý nghĩa quyết định đến tuổi thọ và độ tin cậy lúc vận hành của máy Do vật liệu cách điện có nhiều chủng loại, kỹ thuật chế tạo cách điện ngày càng phát triển, nên việc chọn kết cấu cách điện càng khó khăn và thường phải chọn tổng hợp nhiều loại cách điện để thỏa mãn được những yêu cầu về cách điện

Vật liệu cách điện trong ngành chế tạo máy điện thường do nhiều vật liệu hợp lại như mica phiến, chất phụ gia (giấy hay sợi thủy tinh) và chất kết dính (sơn hay keo dán) Đối với vật liệu cách điện, không những yêu cầu có độ bền cơ cao, chế tạo dể mà còn có yêu cầu về tính năng điện: có độ cách điện cao, rò điện ít Ngoài ra còn có yêu cầu về tính năng nhiệt: chịu nhiệt tốt, dẫn nhiệt tốt và yêu cầu chịu ẩm tốt

Vật liệu cách điện dùng trong một máy điện hợp thành một hệ thống cách điện Việc tổ hợp các vật liệu cách điện, việc dùng sơn hay keo để gắn chặc chúng lại, ảnh hưởng giữa các chất cách điện với nhau, cách gia công và tình trạng bề mặt vật liệu vv… sẽ quyết định tính năng về cơ, điện, nhiệt của hệ thống cách điện, và tính năng của hệ thống cách điện này không thể hiện một cách đơn giản là tổng hợp tính năng của từng loại vật liệu cách điện.

f, chế độ làm việc

Gồm có các chế độ làm việc sau:

- Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ - Giới thiệu về thiết kế động cơ không đồng bộ.

- Quy trình và các tiêu chuẩn thiết kế động cơ không đồng bộ.

Qua những nội dung mà chương I đã chuyền tải đã giúp chúng ta nắm được những đặc điểm cấu tạo, phân loại và nguyên lý của động cơ không đồng bộ cũng như giới thiệu về thiết kế động cơ không đồng bộ qua đó giúp chúng ta hiểu được phần nào công việc cũng như xác định được nhiệm vụ của người thiết kế đặc biệt tại mục 1.1 và 1.2 Tại mục 1.3 chúng ta có thể nắm được quy trình cũng như các tiêu chuẩn khi thiết kế động cơ không đồng bộ.

Vậy có thể thấy từ các nội dung của chương I, chúng ta có thể thấy việc nắm rõ đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động, quy trình và tiêu chuẩn thiết kế trong quá trình chế tạo và thiết kế một động cơ không đồng bộ có mức độ quan trọng rất lớn Có thể nói nội dung chương I mang lại là cơ sở lý thuyết để phục vụ việc tính toán thiết kế động cơ không đồng bộ ở chương II:

o Xác định kích thước chủ yếu o Tính toán thiết kế stato.

o Tính toán thiết kế lõi sắt rô to.

o Tính toán khe hở không khí và tham số động cơ không đồng bộ trong quá trình khởi động

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHALỒNG SÓC 22KW, 380V

2.1 giới thiệu mục tiêu thiết kế

Mục tiêu thiết kế: thiết kế động cơ điện không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc dựa trên số liệu phục vụ tính toán, thiết kế động cơ điện không đồng bộ được cung cấp trong phiếu giao BTL

- Các thông số, số liệu ban đầu được cung cấp: - Công suất định mức: Pđm= 22 kW;

- Số pha: m =3; Tần số f = 50 hZ - Điện áp định mức: Uđm= 380V; - Số cực: 2p = 2 ;

- Sơ đồ nối dây: Y

- Hệ số công suất: cosφ = 0,91; - Hiệu suất: η = 88,5 %;

- Kiểu máy: Kiểu kín

- Kết cấu roto: roto lồng sóc - Cấp bảo vệ IP44

- Cấp cách điện : B - Chế độ làm việc liên tục

- Chiều cao tâm trục: h= 225 mm

- Tỉ số dòng khởi động và dòng định mức Ik/Iđm= 7;

- Tỉ số Momen khởi động và Momen định mức Mk/Mđm= 1,4; - Tỉ số Momen mở máy và Momen định mức Mmax/Mđm= 2,2;

2.2 Xác định kích thước chủ yếu 2.2.1 số đôi cực

2.2.2 Đường kính ngoài stato

Với chiều cao tâm trục h = 225 mm theo Bảng 10-3 (trang 230 TKMĐ) trị số của Dn theo h, ta chọn:

Dn = 39,2 cm

- Đường kính trong stato (D):

Tra theo bảng 10-2 (trang 230 TKMĐ) trị số của kD, phụ thuộc vào số đôi

- kdq =0,91: chọn dây quấn 2 lớp, bước ngắn

Theo hình 10-3c có Dn= 39,2 cm ta lấy A = 215 A/cm , mật độ từ cảm khe hở không khí B =0,71T , xác định l theo công thức 10-2 [1]ta có:

δ.ks.kd A Bδ.ndb= 6,1.26,72 107

0,64.1,11 0,91.215.0,71.222.3000=11,375(cm)