TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VẠN NĂNG

TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VẠN NĂNG

Đồ án tốt nghiệp Trang 1 PHẦN I TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VẠN NĂNG Thực chất của việc thiết động cơ không đồng bộ vạn năng là thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha và một pha. Do đó ta đi tìm hiểu động cơ không đồng bộ vạn năng như sau: Trong thực tế khi không có động cơ một pha ta s ử dụng động cơ ba pha để làm việc với lưới điện một pha. Trong trường hợp này cuộn dây ba pha được nối với phần tử lệch pha theo một sơ đồ nhất định để tạo ra từ trường quay, thông thường là từ trường quay không đối xứng. Trên hình 3.20 vẽ các sơ đồ mạch điện khác nhau thường gặp của động cơ không đồng bộ ba pha khi làm việc với lưới điện một pha. Các sơ đồ hình 3.20a, b, c sử dụng khi các pha của cuộn dây stato nối cứng hình sao, các sơ đồ hình 3.20 d, d ’ , e được sử dụng khi cuộn dây stato nối cứng theo hình tam giác. Các sơ đồ c, e được coi là tốt nhất trong các sơ đồ trên vì có thể cho đặc tính khởi động và làm việc tương đối tốt nếu chọn đúng điện dung của tụ. Các sơ đồ 3.20 g, h được sử dụng trong trường hợp động cơ có sáu đầu ra. Khi mắc mạch dây quấn theo các sơ đồ trên động cơ gần như không khác so với động cơ hai pha thông thường: hai pha mắc nối tiếp tạo ra cuộn dây chính(cuộn dây làm việc), cuộn còn lại là cuộn phụ (cuộn khởi động) lệch pha 90 0 điện so với cuộn chính. Động cơ không đồng bộ vạn năng là động cơ có thể làm việc với lưới điện ba pha cũng như lưới điện một pha xoay chiều. Những động cơ này được chế tạo như những động cơ ba pha nhưng được tính tốn sao cho với sơ đồ mắc mạch nhất định có thể cho ra những đặc tính ch ấp nhận được khi làm việc với lưới Đồ án tốt nghiệp Trang 2 điện một pha. Thông thường khi nuôi bằng nguồn điện một pha động cơ có đặc tính làm việc và khởi động kém hơn và công suất chỉ bằng 70% đến 85% công suất của động cơ khi dùng nguồn ba pha. Cần chú ý rằng không phải bất cứ động cơ không đồng bộ ba pha nào cũng đều có thể chuyển sang làm việc với lưới điện một pha. Tỉ số ră ng rãnh giữa stato và gông rôto phải thích hợp không chỉ cho động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc ba pha mà cả một pha. 1 U R 1 U L R )a )b )c 1 U C L R 1 U )d Đồ án tốt nghiệp Trang 3 R L 1 U C 1 U )' d ) e )g C 1 U R ) h 1 U L Đồ án tốt nghiệp Trang 4 Hình 3.20 Sơ đồ mắc mạch điện của động cơ ba pha để làm việc với nguồn một pha.  Sự khác biệt giữa thiết kế ba pha và một pha của động cơ không đồng bộ vạn năng: Khi nghiên cứu thiết kế động cơ không đồng bộ vạn năng là ta đi tìm hiểu phương pháp thiết kế riêng từng phần cho từng loạ i riêng biệt (ba pha, một pha). Sau khi ta thiết kế xong cho ba pha xong ta tiến hành vẽ đặc tính làm việc cho ba pha và xem tất các yêu cầu mà nhà thiết kế đưa ra. Trước khi đi vào thiết kế cho một pha ta phải tìm hiểu thêm về thiết kế động cơ không đồng bộ một pha rôto lồng sóc. Mà bài tốn nói về thiết kế cho một pha nó liên quan đến ba pha mà ta đã thiết kế vừa xong. Do đó ta phải thiết kế nhiều lần mới thoải mãn mà yêu c ầu mà nhà thiết kế đưa ra về tốc độ, công suất, bội số mômen khởi động, bội số mômen max … Do đó muốn tìm hiểu rõ hơn chúng ta sẽ đi vào trình tự thiết kế cho ba pha và một pha của động cơ không đồng bộ vạn năng. Sau đây ta sẽ tiến hành đi thiết kế cho động cơ cho ba pha của động cơ vạn năng. Đồ án tốt nghiệp Trang 5 PHẦN II CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1.Công suất điện mức của động cơ điện ba pha đẳng trị : ( ) WPP dmSdm 750750.1. === ΙΙΙ β Với 1= S β : Hệ số qui đổi tra theo sách động cơ không đồng bộ ba pha và một pha công suất nhỏ của thầy Trần Khánh Hà (tài liệu 1) trang 19 với động cơ ba pha. 2.Công suất tính tốn của động cơ điện ba pha : () W P P dm S 941,1426 73,0.72,0 750 cos. === ΙΙΙΙΙΙ ΙΙΙ ΙΙΙ ϕη Trong đó : 72,0≥ ΙΙΙ η Chọn 72,0= ΙΙΙ η 73,0≥ ΙΙΙ ϕ Cos Chọn 73,0= ΙΙΙ ϕ Cos 3.Xét đến yêu cầu tiếng ồn ít, dùng thép cán nguội ký hiệu 2013: Chọn mật độ từ thông khe hở không khí ( ) TB 5,0= δ theo tài liệu 1 trang 23. Đồ án tốt nghiệp Trang 6 4.Chọn tải đường : Tải đường A=90 ÷ 180 (A/cm) Chọn tải đường A=157,517 (A/cm) theo tài liệu 1 trang 23 5.Đường kính ngồi stato : Theo tài liệu 1 trang 24 ta chọn như sau : • Tỷ lệ giữa chiều dài lõi thép với đường kính trong và đường kính trong lõi sắt 72,0== D l λ • Tỷ lệ giữa đường kính trong và ngồi : Mà K D =(0,485÷ 0,615) Ta chọn 6,0== n D D D K • Sơ bộ đường kính ngồi : 3 3 3000.72,0.5,0.517,157 1.94,1426 . 6,0 44 . . . 44 == ΙΙΙ db S D n nBA pP K D λ δ ( ) cm 9,14= Trong đó : 3000 1 50.60.60 === p f n db (vòng/phút) Theo tài liệu 1 trang 26 căn cứ vào đường kính ngồi tiêu chuẩn của dãy 4A theo chiều cao tâm trục ta chọn như sau : () cmD n 9,14= () cmH n 9= 6.Đường kính trong stato : ( ) cmKDD Dn 94,86,0.6,14. === 7.Bước cực stato : Đồ án tốt nghiệp Trang 7 () cm p D 036,14 1.2 94,8. .2 . === ππ τ 8.Chiều dài tính tốn stato : ( ) cmDl 44,694,8.72,0. === λ 9.Chọn khe hở không khí : Khe hở không khí động cơ điện công suất nhỏ thường chọn trong khoảng sau : Với 2p=2 và H n =9 (cm) tra được ( ) cm 04,0= δ theo sách thiết kế máy điện của thầy Trần Khánh Hà và cô Nguyễn Hồng Thanh trang 253. CHƯƠNG II Đồ án tốt nghiệp Trang 8 DÂY QUẤN , RÃNH VÀ GÔNG STATO Việc chọn số rãnh của động cơ điện công suất nhỏ ở stato Z S và số rãnh rôto Z R có quan hệ mật thiết với nhau. Khi xét đến quan hệ đó phải chú ý đến các yếu tố sau đây :  Đặc tính mômen M=f(n) không có chổ lõm nhiều do những mômen ký sinh đồng bộ và không đồng bộ sinh ra.  Động cơ khi làm việc tiếng ồn do lực hướng tâm sinh ra nhỏ nhất.  Tổn hao do phần răng sinh ra nhỏ nhất . Ngồi ra khi cho đường kính ngồi stato việc chọn số rãnh Z S còn phụ thuộc vào chiều rộng răng nhỏ nhất mà công nghệ cho phép. Chọn Z S =24 rãnh Z R =17 rãnh 10.Chọn kiểu dây quấn : Chọn dây quấn đồng khuôn bước ngắn. Khi sử dụng động cơ điện ba pha làm động cơ điện một pha ta nên dùng dây quấn bước ngắn 3 2 = β để giảm sóng không gian bậc 3 của từ thông làm ảnh hưởng đến đặc tính khởi động của động cơ điện một pha. Với Z S =24 rãnh 2p=2 m=3 • Số rãnh của một pha dưới một cực : 4 1.3.2 24 2 === pm Z q S • Hệ số bước ngắn : 3 2 = β • Bước dây quấn : Đồ án tốt nghiệp Trang 9 812. 3 2 . === τβ y • Góc điện giữa hai rãnh liên tiếp : 0 15 24 360.1360. === S Z p α 11.Hệ số dây quấn : ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 1. 2 . 3 2 . 4.6 1. .4 5,0 . 2 .6 . . 5,0 π π ν π β νπ Sin Sin Sin q Sinq K d 8295,0= Trong đó : 1= ν :bậc một của sức từ động 12.Từ thông khe hở không khí : Sơ bộ chọn Hệ số bão hòa răng : 11,1= Z K Hệ số cung cực từ : 64,0= δ α Hệ số dạng sóng : k S =1,11 ( ) WbBl 444 10.9,2810.5,0.44,6.036,14.64,010 −−− === δδ ταφ 13.Số vòng nối tiếp của một pha : 372 8295,0.10.9,28.50.11,1.4 220.9,0 4 . 4 === − dS dmE S kfk Uk W φ (vòng) Trong đó : K E =0.7 ÷ 0,9 trang 44 sách tài liệu 1 ta chọn K E =0,9 14.Số thanh dẫn trong một rãnh : Đồ án tốt nghiệp Trang 10 93 4.1 1.372 . . === qp aW U S r (thanh dẫn) Trong đó : a=1 : số nhánh song song 15.Dòng điện pha định mức của động cơ : () A Um P I dm S dm 162,2 220.1 941,1426 . === ΙΙΙ Trong đó : m=3: số pha 16.Chọn mật độ dòng điện trong dây quấn động cơ: Thường chọn trong khoảng J=6 ÷ 8 (A/mm 2 ) . Đối với vật liệu là đồng ta chọn J=6,12(A/mm 2 ). 17.Tiết diện dây quấn sợ bộ : () 2 353,0 12,6.1 162,2 . mm Jn I S dm S === Trong đó : Chọn n=1 :số sợi ghép song song 18.Chọn tiết diện dây quấn qui chuẩn : d=0,71(mm) d cđ =0,77(mm) S S =0,396 (mm 2 ) 19.Rãnh và gông và stato : Căn cứ vào tiết diện dây dẫn trong rãnh này chiều rộng răng sẽ điều suốt chiều cao rãnh hơn nữa rãnh nữa quả lê sẽ có tiết diện lớn hơn dạng rãnh quả lê . 1 d 2 b 12 h S b 4 [...]... dòng diện không tải và điện kháng tương ứng với khe hở không khí X μ Lõi sắt của động cơ này dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2013 Hệ số ép chặt lấy k c = 0,96 bề mặt lá tôn phủ sơn cách điện 69.Sức từ động khe hở không khí : Fδ = 1,6.Bδ k δ δ 10 4 = 1,6.0,5.1,135.0,04.10 4 = 363,2 (A) Trong đó : Bδ = 0,5(T ) : mật độ từ thông khe hở không khí (mục 3) kδ = 1,135 : hệ số khe hở không khí... sự đập mạch của từ thông tản trong máy điện xoay chiều Tổn hao cơ do ma sát ở vòng bi ma sát giữa không khí với các bộ phận quay, tổn hao trên quạt gió Ở những máy điện với điện áp và tốc độ quay không đổi khi chuyển từ chế độ không tải sang chế độ định mức tổn hao thép và tổn hao cơ thay đổi rất ít Vì vậy các tổn hao này gọi là tổn hao không tải 87.Trọng lượng răng stato : G ZS = 7,8.bZS Z S hZS l...Đồ án tốt nghiệp 20.Sơ bộ định chiều rộng của răng : Lõi sắt của động cơ này dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2013 Hệ số ép chặt KC=0,96 bề mặt lá tôn phủ sơn cách điện Đối với động cơ ít tiếng ồn thì mật độ từ thông trong răng vàgông stato không nên chọn quá lớn Do đó ta chọn BZS=1,65(T) • Bước răng stato : tS = π D ZS = π 8,94... gR = 2,72( A / cm ) 81.Sức từ động trên gông rôto : FgR = H gR 2.hgR = 2,72.2.1,92 = 10,461( A) Trong đó : h gR = 1,92(cm ) , (mục 40) Các phần mạch từ Mật độ từ thông (T) Sức từ động (A) Khe hở không khí Bδ = 0,5 Fδ = 363,2 Rãnh stato BZS = 1,66 FZS = 24,684 Rãnh rôto BZR = 1,68 FZR = 52,121 Gông stato B gS = 1,32 FgS = 68,851 Gông rôto B gR = 1,22 FgR = 10,461 82.Sức từ động của mạch từ : F = Fδ +... 11).6,92 = 105,524(mm 2 ) 27.Diện tích cách điện rãnh : Cách điện rãnh của dãy động cơ công suất nhỏ 4A là một lớp bìa dán màn tổng hợp có chiều dày C= 0,2(mm) Dây quấn hai lớp nên dùng tấm lót giữa hai lớp là giấy cách điện có chiều dày là 0,2(mm) Trang 12 Đồ án tốt nghiệp 1 2 3 4 1:Cách điện rãnh 2:Cách điện lớp 3:Dây quấn 4:Nêm Bảng kết cấu cách điện cách B Tên Kíchthước Vật liệu Dây dẫn Giấy cách điện... 0,369.0,96 Trong đó : tR=1,636(cm), (mục 33) bZR = 0,369(cm) , (mục 41) 74.Cường độ từ trường trong răng : Theo tài liệu 2 (sách thiết kế máy điện do thầy Trần Khánh Hà và cô Nguyễn Hồng Thanh) trang 607 bảng V.5 ta tra được : BZR = 1,68(T ) H ZR = 10,8( A / cm) 75.Sức từ động trên răng rôto : FZR = 2.H ZR hZR = 2.10,8.2,413 = 52,121( A) Trong đó : hrR=15,1(mm), (mục 37) Trang 32 Đồ án tốt nghiệp hZR... 3,34( A / cm ) 78.Sức từ động ở gông stato : FgS = H gS π (Dn − hgS ) 2p = 3,34 π (149 − 17,7 ) 2 = 68,851( A) Trong đó : hgS = 1,77(cm ) , (mục 30) Dn=149(mm), (mục 5) 79.Mật độ từ thông trên gông rôto : B gR = φ 10 4 2.hgR l R k c = 28,9.10 −4.10 4 = 1,22(T ) 2.1,92.6,44.0,96 Trong đó : h gR = 1,92(cm ) , (mục 40) 80.Cường độ từ trường trên gông rôto : Theo tài liệu 2 sách thiết kế máy điện do thầy Trần... rãnh rôto : Để cho nhôm lấp đầy đáy rãnh khi đúc ta nên chọn đường kính đáy không được nhỏ hơn 2,5(mm) Do đó ta chọn d2R=2,5(mm) 32.Đường kính ngồi rôto : D ' = D − 2.δ = 89,4 − 2.0,4 = 88,6(mm) Trong đó: D=89,4(mm) , (mục 6) δ = 0,4(mm) : khe hở không khí ( mục 9) 33.Bước răng rôto : tR = π D ' ZR = π 88,6 17 = 16,36(mm ) 34.Sơ bộ định chiều rộng răng : bZR = Bδ t R 0,5.1,636 = = 0,52(mm) BZR k c 1,65.0,96... 0,9.3.372.0,8295 85.Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí : Xm = k E U dm 0,9.220 = = 317,817(Ω ) Iμ 0,623 86.Tính theo đơn vị tương đối : * X m = X m I dm 2,162 = 317,817 = 3,12 U dm 220 CHƯƠNG VI TÍNH TỐN TỔN HAO Ta biết tổn hao sinh ra trong quá trình làm việc của máy điện về bản chất gắn liền với quá trình điện từ trong máy và chuyển động cơ của rôto Tổn hao trong máy càng nhiều thì hiệu suất... 0,8295 , (mục 11) k dS = k n : hệ số dây quấn rôto Để giảm mômen ký sinh ở động cơ công suất nhỏ thường làm rãnh nghiêng ở rôto,bước nghiêng quãng một bước rãnh stato Do đó: bn = t S = 1,17(cm) Độ nghiêng rãnh : βn = bn 1,17 = = 0,715 t R 1,636 αn = 2.π p 2.π 1 β = = 0,264 (rad) ZR 17 Góc nghiêng rãnh : Hệ số rãnh nghiêng đồng thời là hệ số dây quấn của rôto : k n = k dR = 2 sin αn αn 2 = 0,264 2