1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

đồ án động cơ điện đồng bộ

51 1,2K 10

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 51
Dung lượng 916 KB

Nội dung

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 7 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN  đồ án động điện đồng bộ Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 8 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước ngày càng phát triển cao hơn trong mọi lĩnh vực, công nghiệp, giao thông và các dịch vụ trong cuộc sống hàng ngày.Xã hội không ngừng phát triển,sinh hoạt của nhân dân không ngừng được nâng cao nên cần phát triển nhiều loại máy điện mới. Các động điện xoay chiều dùng nhiều trong sản xuất thường là những động điện không đồng bộ,vì loại động điện này những đặc ưu điểm như cấu tạo đơn giản,làm việc chắc chắn,bảo quản dễ dàng và giá thành hạ.Tuy nhiên các động điện đồng bộ do những ưu điểm nhất định nên trong thời gian gần đây đã được sử dụng rộng rãi hơn và thể so sánh được với động không đồng bộ trong lĩnh vực truyền động điện.Về ưu điểm ,động điện đồng bộ do được kích thích bằng dòng điện một chiều nên thể làm việc với cosφ=1 và không cần lấy công suất phản kháng từ lưới điện,nên hệ số công suất của lưới điện được nâng cao và giảm được điện áp rơi và tổn hao công suất trên đường dây. Trong thời gian học môn máy điện em được giao nhiệm vụ thiết kế động đồng bộ ba pha với các số liệu cho sẵn.Bản thiết kế bao gồm các phần chính sau: Phần 1. Giới thiệu chung về động đồng bộ. Phần 2. Thiết kế và tính toán động đồng bộ. Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự cố gắng nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy giáo trong bộ môn Thiết kế máy điện, đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Anh Tuấn, em đã hoàn thành xong bản thiết kế của mình. Trong quá trình thiết kế đồ án, với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án khó thể tránh khỏi các khiếm khuyết. Em mong nhận được sự nhận xét, góp ý của các thầy giáo để bản thiết kế của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, ngày 25 tháng 10 năm 2010 Sinh viên HỒ NGỌC THÍCH Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 9 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN PHẦN 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG ĐỒNG BỘ CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC,KẾT CẤU ĐỘNG ĐIỆN ĐỒNG BỘ I. Đại Cương Về Động Điện Đồng bộ Các động điện xoay chiều dùng nhiều trong sản xuất thường là những động điện không đồng bộ,vì loại động điện này những đặc điểm như cấu tạo đơn giản,làm việc chắc chắn,bảo quản dễ dàng và giá thành hạ.Tuy nhiên các động điện đồng bộ do những ưu điểm nhất định nên trong thời gian gần đây đã dược sử dụng rộng rãi hơn và thể so sánh được với động không đồng bộ trong lĩnh vực truyền động điện.Về ưu điểm ,động điện đồng bộ do được kích thích bằng dòng điện một chiều nên thể làm việc với cosφ=1 và không cần lấy công suất phản kháng từ lưới điện,kết quả là hệ số công suất của lưới điện được nâng cao bên cạnh đó còn giảm được điện áp rơi và tổn hao công suất trên đường dây.Ngoài những ưu điểm chính đó động điện đồng bộ còn ít chịu ảnh hưởng đối với sự thay đổi điện áp của lưới điện do momen của động điện đồng bộ chỉ tỷ lệ với U trong khi momen của động không đồng bộ tỷ lệ với U 2 .Vì vậy khi điện áp của lưới điện sụt thấp khi sự cố thì khả năng giữ tải của động đồng bộ lớn hơn;trong trường hợp đó nếu tăng kích thích,động điện đồng bộ thể làm việc an toàn và cải thiện được điều kiện làm việc của cả lưới điện.Củng phải nói thêm rằng,hiệu suất của dộng điện đồng bộ thường cao hơn hiệu suất của động điện không đồng bộđộng đồng bộ khe hở tương đối lớn nên tổn hao sắt phụ nhỏ hơn. Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 10 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN Khác với các động không đồng bộ,động đồng bộ khả năng phát ra công suất phản kháng,nhờ vậy động đồng bộ được dùng trong các thiết bị loại lớn.Các động đồng bộ công suất nhỏ (đặc biệt là các động kích từ bằng nam châm vĩnh cữu ) cũng được dùng rộng rãi trong các thiết bị điều khiển Nhược điểm của động đồng bộ so với động không đồng bộ ở chổ cấu tạo phức tạp,đòi hỏi phải máy kích từ hoặc nguồn cung cấp dòng điện một chiều khiến cho giá thành cao.Hơn nữa việc mở máy động đồng bộ cũng phức tạp hơn và việc điều chỉnh tốc độ của nó chỉ thể thực hiện được bằng cách thay đổi tần số của nguồn điện. Việc so sánh động đồng bộ với động không đồng phối hợp với tụ điện cải thiện cosφ về giá thành và tổn hao năng lượng đẫn đến kết luận là khi P đm <200÷300 kW,nên dùng động đồng bộ ở những nơi nào không cần thường xuyên mở máy và điều chỉnh tốc độ.Khi P đm > 300 kW dùng động đồng bộ với cosφ đm =0,9 và khi P đm >1000 kW dùng động đồng bộ với cosφ đm =0,8 là lợi hơn dùng động không đồng bộ. II. Phân Loại Và Kết Cấu Của Động Điện Đồng Bộ 1. Phân loại Theo kết cấu thể chia động điện đồng bộ thành hai loại:Động đồng bộ cực ẩn thích hợp với tốc quay cao (số cực 2p=2) và động đồng bộ cực lồi thích hợp với tốc độ quay thấp (2p≥4). Động điện đồng bộ thường được chế tạo theo kiểu cực lồi và được dùng để kéo cá tải không đòi hỏi phải thay đổi tốc độ,với công suất chủ yếu từ 200kW trở lên. Ngoài ra,còn động điện đồng bộ công suất nhỏ dùng trong tự động như động đồng bộ nam châm vĩnh cữu,động đồng bộ phản kháng,động đồng bộ từ trễ,dộng bước,… 2. Kết cấu Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 11 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN Để thấy rõ đặc điểm về kết cấu của máy điện đồng bộ,ta xét riêng rẽ cấu tạo của máy cực ẩn và máy cự lồi a. Kết cấu của động điện đồng bộ cực ẩn. Roto của động điện đồng bộ cực ẩn làm bằng thép hợp kim chất lượng cao,được rèn thành khối hình trụ,sau đó gia công và phay rãnh để đặt dây quấn kích từ.Phần không phay rãnh của roto hình thành mặt cực từ.Mặt cắt ngang trục lõi thép roto như hình dưới đây: Hình 1.Roto cực ẩn máy điện đồng bộ Các động điện đồng bộ hiện đại cực ẩn thường được chế tạo với số cực 2p=2,tốc độ quay của roto là 3000v/ph và để hạn chế lực li tâm,trong phạm vi an toàn đối với thép hợp kim chế tạo thành lõi thép rot,đường kính D của roto không được vượt quá 1,1÷1,5m.Để tăng công suất của máy,chỉ thể tăng chiều dài của roto.Chiều dài tối đa của roto vào khoảng 6,5m. Dây quấn kích từ đặt trong rãnh roto được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật,quấn theo chiều mỏng thành các bối dây đồng tâm.Các vòng dây của bối dây này được cách điện với nhau bằng một lớp mica mỏng.Để cố định vầ ép chặt dây quấn kích từ trong rãnh,miệng rãnh được nêm kín bởi các thanh nêm bằng thép không từ tính.Phần đầu nối (nằm ngoài rãnh) của dây quấn kích từ được đai chặt bằng các ống trụ thép không từ tính Hai đàu nối của dây quấn kích từ đi luồn trong trục và nối với hai vành trượt đặt ở đầu trục thông qua hai chổi điện để nối với dòng kích từ một chiều. Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 12 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN Máy kích từ này thường được nối trục với trục động đồng bộ hoặc trục chung với động đồng bộ. Stato của động đồng bộ cục ẩn bao gồm lõi thép,trong đặt dây quấn 3 pha và thân của động cơ,nắp của động cơ.Lõi thép stato được ép bằng các lá tôn silic dày 0,5mm,hai mặt phủ sơn cách điện.Dọc chiều dài lõi thép stato cứ cách khoảng 3÷6cm lại một rãnh thông gió ngang trục,rộng 10mm.Lõi thép stato được đặt cố định trong thân máy.Trong các động điện đồng bộ công suất trung bình và lớn,thân máy của động được chế tạo theo kết cấu khung thép,mặt ngoài bọc bằng các tấm thép dát dày.Thân máy của động phải thiết kế và chế tạo để sao cho trong nó hình thành hệ thống đường thông gió làm lạnh máy của động điện.Nắp máy của động điện cũng được chế tạo từ thép tấm hoặc từ gang đúc.Ở các máy đồng bộ công suất trung bình và lớn,ổ trục không đặt ở nắp của động mà ở giá đỡ,ổ trục đặt cố định trên bệ máy của động cơ. b. Kết cấu của động đồng bộ cực lồi. Động đồng bộ cực lồi thường tốc độ quay thấp,vì vậy khác với các động đồng bộ cực ẩn,đường kính roto D của nó thể lên tới 15m trong khi chiều dài l lại nhỏ,với tỷ lệ l/D =0,15÷0,2. Roto của máy của động điện đồng bộ cực lồi công suất nhỏ và trung bình lõi thép được chế tạo bằng thép đúc và gia công thành khối lăng trụ hoặc khối hình trụ (bánh xe) trên mặt đặt các cực từ.Ở các động lớn,lõi thép đó được hình thành bởi các tấm thép dày 1÷6mm,và được dập hoặc đúc định hình sẳn để ghép thành các khối lăng trụ và lõi thép này thường không trực tiếp lồng vào trục máy mà được đặt trên giá đỡ của roto.Giá này lồng vào trục của động .Cực từ đặt trên lõi thép roto được ghép bằng các lá thép dày 1÷1,5mm như hình vẽ dưới đây: Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 13 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN Hình 2.Cực từ của động đồng bộ cực lồi 1.lá thép cực từ 2.dây quấn kích từ 3.đuôi hình T 4.nêm 5.lõi thép roto Việc cố định cực từ trên lõi thép được thực hiện nhờ đuôi hình T hoặc bằng các bulong xuyên qua mặt cực từ và vít chặt vào lõi thép roto. Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn uốn theo chiều mỏng thành từng cuộn dây.Cách điện giữa các vòng dây là các lớp mica hoặc amiăng.Các cuộn dây sau khi đã gia công được lồng vào thân cực. Dây quấn mở máy của động được đặt trên các đầu cực.Các dây quấn này giống như dây quấn kiểu lồng sóc của máy điện không đồng bộ,nghĩa là làm bằng các thanh đồng đặt vào rãnh các đầu cực và được nối với hai vòng ngắn mạch.Dây quấn mở máy chỉ khác dây quấn cản ở chỗ điện trở các thanh dẫn của nó lớn hơn. Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 14 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN Stato của động đồng bộ cấu tạo tương tự như cấu tạo của động đồng bộ cực ẩn.Trục máy của động đồng bộ cực lồi đặt nằm ngang như ở các động không đồng bộ ,máy bù đồng bộ,máy phát điện điêzen hoặc máy phát tuabin nước công suất nhỏ và tốc độ quay tương đối lớn (khoảng 200v/ph). III. Nguyên Lý Làm Việc Của Động Đồng Bộ Giống với tất cả các loại động khác,nguyên lý làm việc của động đồng bộ là dựa trên định luật về lực điện từ f tác dụng lên thanh dẫn chiều dài l khi nó dòng điện i và nằm trong từ trường co từ cảm B .Chiều và độ lớn của lực f được xác định theo tích vectơ f il B= ∧ ur ur ur .Đây là định luật bản của động biến đổi điện năng thành năng.Như vậy trong động đồng bộ (hình 4),roto với các cực từ từ trường t F được quay với tốc độ n làm cảm ứng trong dây quấn 3 pha đặt ở stato các s.đ.đ xoay chiều e A ,e B ,e C tần số 60 np f = (với p là số đôi cực của roto).Các dòng i A ,i B ,i C trong các pha sẽ sinh ra từ trường quay F ư tốc độ 1 60 f n p = . Từ hai biểu thức đó ta n= n 1 , nghĩa là tốc độ quay n của roto đồng bộ với tốc độ n 1 của từ trường quay. Đó là nguyên lí làm việc bản của động điện đồng bộ. Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 15 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN Hình 3.Nguyên lý làm việc của động điện đồng bộ Từ sơ đồ ngyên lý ta thấy hai phần chính: stato (phần tĩnh) và rôto (phần quay).Stato gồm lõi thép trên đó chứa dây quấn ba pha. Khi đấu dây quấn ba pha vào lưới điện ba pha, trong dây quấn sẽ các dòng điện chạy, hệ thống dòng điện này tạo ra từ trường quay, quay với tốc độ: p f n 1 1 *60= Trong đó: - f 1 : tần số nguồn điện - p: số đôi cực từ của dây quấn Phần quay, nằm trên trục quay bao gồm lõi thép roto. Dây quấn roto bao gồm một số thanh dẫn đặt trong các rãnh của mạch từ, hai đầu được nối bằng hai vành ngắn mạch. Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 16 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN 2 n n 2 n 1 1 n s 1 N 1 dt F dt F Hình 4. Từ trường quay trong động điện đồng bộ Từ trường quay của stato cảm ứng trong dây roto sức điện động E, vì dây quấn stato kín mạch nên trong đó dòng điện chạy. Sự tác dụng tương hổ giữa các thanh dẫn mang dòng điện với từ trường của máy tạo ra các lực điện từ F đt tác dụng lên thanh dẫn chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái. Tập hợp các lực tác dụng lên thanh dẫn theo phương tiếp tuyến với bề măt roto tạo ra mômen quay rôto. Như vậy, ta thấy điện năng lấy từ lưới điện đã được biến thành năng trên trục động cơ. Nói cách khác, động đồng bộ là một thiết bị điện từ, khả năng biến điện năng lấy từ lưới điện thành năng đưa ra trên trục của nó. Chiều quay của roto là chiều quay của từ trường, vì vậy phụ thuộc vào thứ tự pha của điện áp lưới đăt trên dây quấn stato. IV. Cấu Tạo Của Động Đồng Bộ Giống với các loại máy điện khác về cấu tạo,động đồng bộ được cấu tạo từ hai phần chính được chia làm hai loại:lõi thép stato,lõi thép roto,dây quấn và vỏ máy.Sau đây ta sẽ đi tìm hiểu từng bộ phận đó: 1. Stato (phần tĩnh) Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép và dây quấn (dây quấn phần ứng) - Vỏ máy Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH [...]... của động điện không đều và lớn hơn khe hở của các loại động điện đồng bộ. Làm như thế để tổn hao trong động đồng bộ là nhỏ hơn V Công Dụng Của Động Đồng Bộ Các động điện xoay chiều dùng nhiều trong sản xuất thường là những động điện không đồng bộ, vì loại động điện này những đặc điểm như cấu tạo đơn giản,làm việc chắc chắn,bảo quản dễ dàng và giá thành hạ.Tuy nhiên các động điện. .. điện đồng bộ do những ưu điểm nhất định nên trong thời gian gần đây đã dược sử dụng rộng rãi hơn và thể so sánh được với động không đồng bộ trong lĩnh vực truyền động điện Khác với các động không đồng bộ ,động đồng bộ khả năng phát ra công suất phản kháng,nhờ vậy động đồng bộ được dùng trong các thiết bị loại lớn.Các động đồng bộ công suất nhỏ (đặc biệt là các động kích... đồng đều của bề dày các lá thép ,chiều dày lớp sơn cách điện và chiều dày lá thép 2 Vật liệu dẫn điện Trong chế tạo máy điện nói chung và động điện đồng bộ nói riêng ,người ta chủ dùng đồng tinh khiết với tạp chất không quá 0,1% làm vật liệu dẫn điệnđiện trở của đồng chỉ kém bạc ngoài đồng ra còn nhôm với tạp chất không quá 0,5% ,đồng thau đồng đen Tính năng đẫn điện và tính năng của đồng. .. tâm trục Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 21 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN - Độ cao tâm trục: từ tâm của trục đến bệ máy Đây là một đại lượng rất quan trọng trong việc lắp ghép động với những cấu thiết bị khác - Kích thước lắp đặc: chiều cao tâm trục thể được chọn theo dãy công suất của động điện đồng bộ 3 Ký hiệu máy Ví dụ: 3Đ 250 M4 - 3Đ: động điện đồng bộ dày K thiết... điều khiển động không đồng bộ CHƯƠNG 2 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG KHI THIẾT KẾ ĐỘNG ĐỒNG BỘ I Tiêu Chuẩn Sản Xuất Động - Tiêu chuẩn về dãy sản suất: Chuẩn hóa dãy công suất của động phù hơp với trình độ sản xuất của từng nước Dãy công suất dược sắp xếp theo chiều tăng dần - Tiêu chuẩn về kích thước lắp đặt: Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 20 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN - Độ cao... định thông số các phần tử chủ yếu của máy Các chi tiết này không tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng IV Các Tiêu Chuẩn Đối Với Động Đồng Bộ 1 Tiêu chuẩn về dãy công suất Hiện nay các nước đã sản xuất động điện đồng bộ theo dãy tiêu chuẩn Dãy động điện đồng bộ công suất từ 0,55 kW đến 90kW ký hiệu K theo tiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994: Công suất (kW): 0, 55/ 0, 75/ 1, 1/ 1, 5/ 2, 2/ 3/ 4/5,... toàn bộ giá thành máy 2 Roto (phần quay) Roto của động đồng bộ gồm lõi sắt, dây quấn và trục (đối với động dây quấn còn vành trượt) - Lõi sắt Lõi sắt của roto bao gồm các lá thép kỹ thuật điện như của stator, điểm khác biệt ở đây là không cần sơn cách điện giữa các lá thép vì tần số làm việc trong roto rất thấp, Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 18 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN... và tính năng của đồng dều tốt hơn nhôm ,đồng khó bị oxy hoá ,dễ hàn nên dùng làm vật liệu dẫn điện rất thích hợp ,nhưng đồng dắt hơn nhôm nhiều Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Trang: 24 ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN Điện trở suất của nhôm lớn gấp 1,6 lần điện trở suất của đồng ,tỉ trọng của nhôm chỉ bằng 30% ,giá thành lại rẻ hơn nhưng độ bền kém ,công nghệ hàn rất phức tạp nên việc... liệu kết cấu a Kim loại đen kim loại đen thường dùng trong kết cấu máy điện nói chung cũng như động điện nói riêng là gang và thép Gang vừa rẻ tiền lại dễ đúc ,do đó đượ dùng nhiều nhất là các hình mẫu phức tạp như võ và nắp động đồng bộ cỡ nhỏ ,giá đỡ hình trụ rỗng trong roto ,cổ góp và các chi tiết của máy điện cũng như động yêu cầu về độ bền không cao lắm Thép dùng làm vật liệu kết cấu... năng của từng loại vật liệu cách điện PHẦN 2 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG ĐỒNG BỘ CHƯƠNG 1 _TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU I Các Thông Số Bản 1 .Điện áp pha Ta U= U đm 6000 = =3464,1 (V) 3 3 2.Công suất biểu kiến định mức Ta : S đm = Pđm 1000 = = 1163,5( V ) η đm cos ϕ 0,955 × 0,9 Trong đó ηđm=0,955 được tra từ bảng 11.1 3.Dòng điện pha định mức Ta : Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3 SVTH: HỒ NGỌC THÍCH . ra,còn có động cơ điện đồng bộ công suất nhỏ dùng trong tự động như động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cữu ,động cơ đồng bộ phản kháng ,động cơ đồng bộ từ trễ,dộng cơ bước,… 2. Kết cấu Lớp: ĐH ĐIỆN A_K3. VIỆC,KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ I. Đại Cương Về Động Cơ Điện Đồng bộ Các động cơ điện xoay chiều dùng nhiều trong sản xuất thường là những động cơ điện không đồng bộ, vì loại động cơ điện này có. thể so sánh được với động cơ không đồng bộ trong lĩnh vực truyền động điện. Khác với các động cơ không đồng bộ ,động cơ đồng bộ có khả năng phát ra công suất phản kháng,nhờ vậy động cơ đồng bộ được

Ngày đăng: 27/06/2014, 21:44

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w