DCKDB3pha longsoc-54 potx

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc Lời nói đầu Đất nớc ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá nhằm đa đất nớc tiến kịp với các nền kinh tế của các nớc trong khu vực và trên thế giới. Tốc độ phát triển kinh tế của một quốc gia phụ thuộc vào tốc độ phát triển của ngành năng lợng. Thờng tốc độ phát triển của ngành công nghiệp phải cao hơn tốc độ phát triển chung của nền kinh tế. Do đó ngành chế tạo máy điện đòi hỏi phải luôn đi trớc 1 bớc về công nghiệp và chất lợng nhằm đảm bảo tốc độ phát triển chung của toàn ngành và yêu cầu của nền kinh tế. Ngành chế tạo máy điện sản xuất ra các thiết bị điện phục vụ cho nền kinh tế nh: Máy biến áp, động cơ điện dùng làm nguồn động lực cho các loại thiết bị, công suất từ vài (w) đến hàng trăm (Kw). Với các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật trong bảng số liệu qua tính toán đã đạt đợc các yếu cầu của đề ra. Trong quá trình thiết kế em đã đợc sự chỉ dẫn tận tình của thầy Bùi Đức Hùng, em xin chân thành cảm ơn thầy. Trong thời gian ngắn cùng với kiến thức và kinh nghiệm có hạn, trong đồ án này không tránh khỏi những sai sóy, em mong sự thông cảm và ý kiến của thầy cô và các bạn. Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2005 Sinh viên 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc Phần I. Khái niệm chung về động cơ không đồng bộ. I Mục đích và phạm vi sử dụng. Động cơ điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều hai dây quấn và chỉ có cuộn dây phía sơ cấp nhận điện từ lới điện với tần số không đổi (w 1 ) còn cuộn dây thứ hai (thứ cấp) đợc nối tắt lại hay đợc khép kín trên điện trở. Dòng điện trong dây quấn thứ cấp đợc sinh ra nhờ cảm ứng điện từ. Tần số w 2 là một hàm của tốc độ góc của rôtô mà tốc độ này phụ thuộc vào mômen quay ở trên trục. Ngời ta thờng dùng loại dây cơ phổ biến nhất là động cơ không đồng bộ có dây quấn Stato là dây quâns 3 pha đối xứng có cực tính xen kẽ, lấy điện từ lới điện xoay chiều và dây quấn roto 3 pha hoặc nhiều pha đối xứng có cực tính xen kẽ những máy nh vậy ta gọi tắt là máy không đồng bộ các máy không đồng bộ kiểu khác gọi là máy không đồng bộ đặc biệt. Các náy không đồng bộ đợc dùng chủ yếu làm động cơ. Động cơ điện không đồng bọ là động cơ điện xoay chiều thông dụng nhất. II. Phân loại: Căn cứ vào tố độ của roto và tốc độ từ trờng quay ngời ta chia động cơ điện xoay chiều 3 pha ra làm 2 loại: - Động cơ điện đồng bộ. - Động cơ điện không đồng bộ. Theo phạm vi thiết kế, ta chỉ xét đến động cơ điện không đồng bộ 3 pha. Động cơ điện không đồng bộ 3 pha đợc nuôi bằng nguồn điện trong không gian 1 góc 120 0 điện. Khi đa nguồn 3 pha vào dây quấn Stato, sẽ tạo từ 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc trờng quay với tốc độ đồng bộ M = 60 f/p với f: là tần số lới điện đa vào và P là số đố cật của máy. Từ trờng quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi sắt Rato và cảm ứng trên dây quấn đó là các sức điện động và dòng điện. Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của Stato tạo thành từ thông tổng ở khe hở. Dòng điện trong dây quấn roto tác dụng với từ thông khe hở. Dòng điện trong dây quấn roto tác dụng với từ thông khe hở này sinh ra mômen. Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay (r) của rôto. Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũngkhác nhau. Để chỉ phạm vi tốc độ ngời ta thờng dùng hệ số trợt S: 100 1 1 . n nn %S = Nh vậy khi: n n 1 S 0, S 1: động cơ không đồng bộ n 0 S 0 máy phát không đồng bộ n 0 S 1 Hãm. Từ đó sẽ có 3 trờng hợp tơng ứng với các chế độ làm việc theo phạm vi hệ số trợt và tốc độ nh sau; Trờng hợp roto quay thuận với từ trờng quay nhng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ (0 < n < n đb ) và (1 > S > 0) Trờng hợp này tơng ứng với chế độ động cơ điện. Trờng hợp Roto quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồng bộ (n > 1 và 5 < 0). Đây là chế độ máy phát điện không đồng bộ. Trờng hợp Roto quay ngợc với chiều từ trờng quay (n < 0, S > 1), đây là chế độ hàm điệntừ. 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc Vì nhà điện làm việc ở những tốc độ khác tốc độ đồng bộ của từ trờng quay nên ta gọi là động cơ điện không đồng bộ. Căn cứ vào kiểu Roto có thể động cơ không đồng bộ 3 pha ra làm 2 loại. - Động cơ không đồng bộ 3 pha Roto ngắn mạch (lồng sóc). - Động cơ không đồng bộ 3 pha có dây quấn Động cơ có dây quấn Roto (ngắn mạch) lồng sóc là phổ biến nhất do giá thành rẻ, vận hành đơn giản, đảm bảo. Các động cơ này có đặc tính cơ ứng (khi tải thay đổi từ thông đến định mức thì tốc độ quay của chúng giảm tất cả khoảng (2 ữ 5%) Các động cơ Roto lồng sóc có mômen mở máy khá lớn, tuy nhiên bên cạnh những u điểm trên chúng ta có những nhợc điểm sau: Khó điều chỉnh tốc độ bằng phẳng trong phạm vi rộng, cần dòng điện mở máy từ lới lớn (vợt tới 5 ữ7 lần I đm ) và hệ số công suất của loại này thấp. Để bổ khuyết cho nhợc điểm này, ngời ta chế tạo động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc nhiều tốc độ và dùng Roto rãnh sâu lồng sóc kép đẻe hạ dòng điện khởi động, đồng thời mômen khởi động cũng đợc tăng lên. Với động cơ Roto dây quấn (hay động cơ vành trợt) thì loại trừ đợc những nhợc điểm trên nhng làm cho kết cấu Roto phức tạp, nên khó chế tạo và đắt tiền hơn động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc (khoảng 1,5 làn). Do đó động cơ không đông bộ Roto dây quấn chỉ đợc sử dụng trong điều kiện mở máy nặng nề, cũng nh khi cần phải điều chỉnh bằng phẳng tốc độ quay. Loại động cơ này đôi khi đợc dùng nối cấp với các máy khoá. Nối cấp máy không đồng bộ cho phép điều chỉnh tốc độ quay mọt cách bằng phẳng trong phạm vi rộng với hệ số công suất cao. Xong do giá thành cao nên không thông dụng. Trong động cơ không đồng bộ Roto dây quấn các pha dây quấn Roto nối hình sao và các đầu ra của chúng đợc nối với 3 vành trợt. Nhờ các chổi điện tiếp xúc với vành trợt nên có thể đa điện trở phụ vào trong mạch Roto để thay đổi đặc tính làm việc của máy. 4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc Các động cơ không đồng bộ do các nhà máy chế tạo ra phải làm việc trong những điều kiện nhất định với những số liệu xác định gọi là số liệu định mức (Sổ tay kỹ thuật điện). Những số liệu định mức của động cơ không đồng bộ đợc ghi trên nhãn của nhà máy chế tạo và đợc gắn trên thân máy đó là: Công suất do động cơ sinh ra P đm = P 2đm Tần số lới: f 1 Điện áp dây quấn Stato: U 1đm Dòng điện dây quấn Stato: I 1đm Tốc độ quay Roto: n đm Hệ số công suất: cos đm Hiệu suất: đm Nếu dây quấn 3 pha Stato có đa ra các đầu ra và cuối pha để có thể đấu thành hình sao cho hay tam giá thì điện áp dây và dòng điện dây với mỗi một cách đấu có thể (Y/A) đợc ghi dới dạng phân số (U dY /U d ) và (I dy / I d ). Các số liệu định mức của động cơ không đồng bộ biến đổi trong phạm vi rất rộng. Công suất định mức từ mấy phần w đến hành chục nghìn Kw. Tốc độ quay đồng bộ định mức n 1đm = 60f 1 /p với tần số lới Hz thì M đm từ (300 ữ 500 vòng/phút) trong những trờng hợp đặc biệt còn lớn hơn nữa (tốc độ quay định mức của Roto thờng nhỏ thì tốt hơn tốc độ quay đồng bộ 2% ữ 5% trong các động cơ nhỏ thì tới 5% ữ 20%. Điện áp định mức từ 24V đến 10V) (trị số lớn ứng với công suất lớn). Hiệu suất định mức của các động cơ không đồng bộ tăng theo công suất và tốc độ quay của chúng khi công suất lớn hơn 0,5Kw hiệu suất nằm trong khoảng 0,65 ữ 0,95. 5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc Hệ số công suất của động cơ không đồng bộ bằng tỷ số giữa công suất toàn phần và công suất toàn phần nhận đợc từ lới: 2 1 2 1 1 QP P cos + = Hệ số công suất cũng đồng thời tăng lên với chiều tăng công suất và tốc độ quay của động cơ. Khi công suất lớn hơn 1Kw, hệ số công suất vào khoảng 0,7 ữ 0,9 còn các động cơ nhỏ khoảng (0,3 ữ 0,7). III. Nhiệm vụ và trình tự thiết kế máy điện. Nhiệm vụ thiết kế máy điện đợc xác định từ hai yếu cầu sau. - Yêu cầu từ phía Nhà nớc bao gồm các tiêu chuẩn Nhà nớc các yêu cầu do đó Nhà nớc quy định. - Yêu cầu phải từ phía nhà máy và ngời tiêu dùng thông qua các hợp đồng ký kết. Nhiệm vụ của ngời ký kết là đảm bảo các tính năng kỹ thuật của sản phẩm đạt các chỉ tiêu chuẩn nhà nớc quy định và tìm khả năng hạ giá thành để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. Các bớc thiết kế gồm có: Thiết kế điện từ Nhiệm vụ của ngời thiết kế trong giai đoạn này là theo trình tự thiết kế điện từ, xác định phơng án hợp lý, có thể tính bằng tay hoặc nhờ vào máy tính, phơng án này phải thoả mãn yêu cầu về tính năng kỹ thuật theo tiêu chuẩn nhà nớc đồng thời giá thành phải thấp nhất. Trong phơng án phải xác định toàn bộ kích thớc: lõi sắt, Stato, Roto, kết cấu cách điện. Ngoài ra còn phảI tính toán nhiệt để đảm bảo khi làm việc ổn định ở chế độ định mức, độ tăng nhiệt không vợt quá tiêu chuẩn quy định. 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc Thiết kế kết cấu: Trong giai đoạn này phải xác định kết cấu cụ thể về phơng thức thông gió và làm nguội, kết cấu cố định dây quấn trong rãnh là phần đầu nối, kết cấu cụ thể về cách bôi trơn ở đó, kết cấu thân máy và lắp máy . Theo yêu cầu và nhiệm vụ của thiết kế tốt nghiệp, trình tự thiết kế đợc tiến hành nh sau: 1. Tính toán kích thớc cơ bản 2. Tính toán điện từ 3. Tính toán nhiệt 4. Tính hiệu quả kinh tế Hoàn thành các bản vẽ lắp ráp, sơ đồ dây quấn và đặc tính của động cơ. 7 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc Phần II. Thiết kế động cơ điện Chơng I: Tính toán kích thớc chủ yếu. 1. Các kích thớc chủ yếu phụ thuộc qua thông số của công thức sau: C A : = B.A.K.K. 10.1,6 P n.l.D d 72 C A : Hằng số máy điện. + n: Tốc độ đồng bộ với 2p = 4 ta có: p/v1500 2 50.60 p f60 n 1 === + 5 : hệ số cụm cực từ, lấy 64,0 2 5 = = + K s : Hệ số sóng lấy 1,1 22 K s = = + K d : hệ số dấy quấn Với P = 2,2 (Kw) và 2p = U ta chọn K d = 0,95 ữ 0,96 Chọn K d = 0,955 + D: đờng kính trong của Stato, có quan hệ mật thiết với đờng kính ngoài D n bởi hệ số K D : )p2(f D D K n 0 == 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc Tra bảng 10.1 230: Sách thiết kế máy điện TKMĐ ta có: Không = 0,64 ữ 0,68, Chọn K D = 0,65 + D n : Có quan hệ mật thiết với kết cấu máy, cấp cách điện và chiều cao tâm trục h đã chuẩn hoá. Chiều cao tâm trục h chọn theo dãy công suất P theo bảng 1r.1 601 đối với động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc kiểu IP 44 theo TCVN 1987 94, chọn cấp cách điện là B. Khi đó với p = 2,2 (Kw) và 2p = 4 Ta có: h = 112 (mm) Qua bảng 10.3 230 chọn Dn = theo h: ta có Dn = 191 (mm) + P công suất tính toán: = cos. PK 'P + Suy ra D = 191 = 124 (mm). Trong đó K = 0,965. theo hình 10.2 231 TKMĐ Vậy )Kw(, ,., ,., 'P 2363= 80820 229650 = + A: tải đờng đặc trng cho mạch điện + B : mật độ từ thông khe hở không khí đặc trng cho mạch từ. Trong máy điện không đồng bộ thì tỉ số B A ảnh hởng rất lớn đến kích thớc máy điện, đặc tính khởi động cũng nh đặc tính làm việc của máy điện. Nếu A, B đợc chọn phụ thuộc nhiều vào vạt liệu. Nếu dùng vật liệu sắt từ tốt (tổn hao thấp hay độ từ thẩm cao), thì chọn B lớn. Nếu dùng dây đồng có cấp cách điện cao thì có thể chọn A lớn. Vởy A, B phụ thuộc và D n và P: 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc Với Dn = 191 (mm) và 2p = 4 ta chọn A = 260 (A/cm) Và B = 0,865 (T) ta có: )cm(, .,., ,.,., , , n.D.B.A.K.K. P , P d 6145 150041286502609550111640 23631016 1016 2 7 2 7 == = Vì l < 25 (cm), lõi sắt ngắn nên ta chọn lõi sắt làm thành 1 khối. l 1 = l 2 = l = 5,6 (cm) 2. Bớc cực )cm(, . ,. p. D. 7389 22 412 2 = = = 3. Lập phơng án so sánh 5760 7389 615 , , , l == = Theo hình 10.3b 235 (TKMĐ) thì để thiết kế chế tạo máy có tính năng tốt và tính kinh tế cao thì nằm trong phạm vi cho phép. Với 2p = 4 mà h < 250 (mm). Đối chiếu kết quả ta chọn phơng án này là hợp lý 4. Dòng điện định mức. )A(, ,., ., cos V. .P I 085 820802203 1022 3 10 3 1 3 1 == = 10