Thiết kế động cơ không đồng bộ bằng phần mềm Matlab

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1 1.1. Giới thiệu chung 1 1.2. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.3. Nhiệm vụ, phạm vi của đề tài 2 1.4. Phương pháp nghiên cứu 2 1.5. Ứng dụng, nhu cầu thực tế của đề tài 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 2.1. Nguyên lý làm việc và kết cấu máy điện không đồng bộ 3 2.1.1. Đại cương về máy điện không đồng bộ 3 2.1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 2.1.3. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 5 2.1.4. Công dụng 9 2.1.5. Kết cấu của máy điện 10 2.2. Những vấn đề chung khi thiết kế động cơ không đồng bộ 13 2.2.1. Ưu điểm 13 2.2.2. Khuyết điểm 14 2.2.3. Biện pháp khắc phục 14 2.2.4. Nhận xét 14 2.2.5. Tiêu chuẩn sản xuất động cơ 14 2.2.6. Phương pháp thiết kế 15 2.2.7. Nội dung thiết kế 15 2.2.8. Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc 15 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB 18 3.1. Sơ lược về Matlab 18 3.1.1. Matlab là gì 18 3.1.2. Cài đặt phần mềm Matlab 18 3.1.3. Khởi động và thoát khỏi Matlab 18 3.2. Các phép toán trong Matlab 19 3.2.1. Các toán tử và ký hiệu đặc biệt 19 3.2.2. Nhóm lệnh lập trình trong Mathlab 21 3.2.3. Các hàm toán học cơ bản 26 3.3. Tạo giao diện trong GUIDEMatlab 42 3.3.1. Tạo GUIDE bằng công cụ đồ họa 42 3.3.2. Một ví dụ về tạo GUIDE 43 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÂY QUẤN STATOR ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 48 4.1. Trình tự tính toán 48 4.1.1. Xác định các tham số cần thiết cho việc tính toán 48 4.1.2. Phỏng định số cực 2p thích ứng kết cấu lõi thép động cơ 54 4.1.3. Lập biểu thức quan hệ giữa từ thông qua một cực từ (Φ) và mật độ từ thông qua khe hở không khí ( Bδ ) 55 4.1.4. Xác định quan hệ giữa mật độ từ thông qua gông lõi thép stator (Bg) và mật độ từ thông qua khe hở không khí ( ) 56 4.1.5. Xác định quan hệ giữa mật độ từ thông qua răng stator (Br) và mật độ từ thông qua khe hở không khí (B ) 57 4.1.6. Lập bảng quan hệ giữa mật độ từ thông qua khe hở không khí, mật độ từ thông qua gông lõi thép stator, mật độ từ thông qua răng stator 58 4.1.7. Chọn kết cấu cho dây cuốn và tính hệ số dây quấn 59 4.1.8. Xác định tổng số vòng cho mỗi pha dây cuốn 61 4.1.9. Xác định tiết diện rãnh stator, chọn hệ số lấp đầy kld cho rãnh, suy ra đường kính dây quấn (d) không lớp men 62 4.1.10. Chọn mật độ dòng điện J suy ra dòng điện định mức (Iđmpha) qua mỗi pha dây cuốn 64 4.2. Thí dụ tính toán mẫu 68 CHƯƠNG 5 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MATLAB TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ.......................................................... .77 5.1. Giới thiệu phần mềm MAPI 77 5.2. Ví dụ ứng dụng tính toán của chương trình MAPI 81 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 84 6.1. Kết luận 84 6.2. Kiến nghị phát triển phần mềm 84

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu chung Ngày nay, động điện sử dụng rộng rãi lĩnh vực đời sống xã hội, đặc biệt ngành công nghiệp sản xuất đại, nhiều lĩnh vực đời sống thiếu động điện Vì vậy, loại động điện chế tạo ngày hoàn thiện Trong đó, động điện không đồng pha chiếm tỉ lệ lớn ngành công nghiệp, có nhiều ưu điểm bật như: giá thành thấp, dễ sử dụng, bảo quản đơn giản, chi phí vận hành bảo trì thấp… Vì vậy, yêu cầu thiết kế động điện phải đảm bảo chất lượng, độ tin cậy cao giá thành phải phù hợp Đi đôi với sử dụng việc bảo trì, sửa chữa động điện vấn đề cần thiết Tuy nhiên việc thiết kế động nói riêng động không đồng nói chung qua nhiều bước tính toán tay nhiều thời gian Vì cần có phương pháp tính toán nhanh, xác Trong đề tài tốt nghiệp trình bày cách thiết kế động không đồng ba pha phần mềm Matlab Trên giao diện thiết kế, ta việc nhập thông số đầu vào việc tính toán thông số đầu ra, GUIDE/Matlab tính toán cho 1.2 Tính cấp thiết đề tài Việc thiết kế động điện phải qua nhiều bước tính toán, cụ thể để thiết kế động không đồng ba pha ta phải tính toán dây quấn, rãnh stator, khe hở không khí, gông rôto, tính toán mạch từ tham số định mức…như động mà ta tính toán lại nhiều thời gian độ xác không cao trình tính toán ta thường làm tròn số Trường hợp hay xảy động bị lý lịch hay động bị cháy dây quấn Vì đề tài Thiết kế động không đồng phần mềm Matlab cần thiết Trên giao diện GUIDE/Matlab, ta cần nhập thông số đầu vào nhấn nút tính toán, phần mềm tự động tính toán cho ta kết nhanh xác đầu Giúp tiết kiệm thời gian mà làm việc lại hiệu Tính toán dây quấn động điện -1- 1.3 Nhiệm vụ, phạm vi đề tài Nhiệm vụ đề tài thiết kế động không đồng ba pha phần mềm Matlab giao diện GUIDE phạm vi tính toán thiết kế động không đồng ba pha phần mềm Matlab 1.4 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động động không đồng ba pha Thiết kế động với phương pháp thông thường, xác định thông số đầu vào, đầu cho động áp dụng vào cho chương trình Matlab Tạo giao diện sử dụng GUIDE/Matlab với giao diện thiết kế động không đồng bộ, viết chương trình cho GUIDE/Matlab thực việc thiết kế 1.5 Ứng dụng, nhu cầu thực tế đề tài Sau đề tài hoàn thành, ứng dụng nhà máy chế tạo, xưởng sửa chữa động Với tính ưu việt nó, nhà sản xuất tiết kiệm thời gian chi phí cho việc thiết kế động (tính toán dây quấn) mà đảm bảo xác Tính toán dây quấn động điện -2- CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2.1 Nguyên lý làm việc kết cấu máy điện không đồng 2.1.1 Đại cương máy điện không đồng Máy điện không đồng kết cấu đơn giản, làm việc chắn, bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên sử dụng rộng rãi lĩnh vực Nhất loại có công suất 100kW Động điện không đồng có loại: loại rôto lồng sóc loại rôto dây quấn Động điện không đồng rôto lồng sóc có cấu tạo đơn giản nhất, loại rôto lồng sóc đúc nhôm nên chiếm số lượng lớn loại có công suất nhỏ vừa Nhược điểm động khó điều chỉnh tốc độ dòng điện khởi động 6-7 lần dòng điện định mức Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta chế tạo loại động không đồng rôto lồng sóc nhiều tốc độ dùng rôto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động, đồng thời tăng mômen khởi động lên Động điện không đồng rôto dây quấn điều chỉnh tốc độ chừng mực định, tạo mômen khởi động lớn mà dòng điện khởi động không cao Nhưng chế tạo khó khăn loại rôto lồng sóc có giá thành cao hơn, khó khăn việc bảo quản Hiện nước ta sản suất động không đồng theo dãy tiêu chuẩn Dãy động không đồng công suất từ 0.55 – 90kW ký hiệu K theo tiêu chuẩn Việt Nam 1987 – 1994 Ngoài tiêu chuẩn có tiêu chuẩn TCVN 315 – 85, quy định dãy công suất động điện không đồng rôto lồng sóc từ 100kW – 1000kW, gồm có công suất: 110, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, va 1000kW Ký hiệu động điện không đồng rôto lồng sóc ghi theo ký hiệu tên gọi dãy động điện, ký hiệu chiều cao tâm trục quay, ký hiệu kích thước lắp đặt trục ký hiệu số trục 2.1.2 Nguyên lý làm việc động không đồng Động không đồng pha có phần chính: stator (phần tĩnh), rôto (phần quay) Stator gồm có lõi thép có chứa dây quấn pha Khi đấu dây quấn pha vào lưới điện pha, quấn có dòng điện chạy, hệ thống dòng điện tạo từ tường quay, quay với tốc độ: Tính toán dây quấn động điện -3- n1 = 60 Trong đó: f1 p (2.1) f1 : Là tần số nguồn điện p : Là số đôi cực từ dây quấn Phần quay nằm trục quay bao gồm lõi thép rôto Dây quấn rôto bao gồm số dẫn đặt rãnh mạch từ, hai đầu nối vành ngắn mạch Từ trường quay stator cảm ứng dây rôto sức điện động E, dây quấn stator kín mạch nên có dòng điện chạy Sự tác động tương hỗ dẫn mang dòng điện với từ trường máy tạo lực điện từ Fđt tác dụng lên dẫn có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái Tập hợp lực tác dụng lên dẫn theo phương tiếp tuyến với bề mặt rôto tạo mômen quay rôto Như vậy, ta thấy điện lấy từ lưới điện biến thành trục động Nói cách khác, động không đồng thiết bị điện từ, có khả biến điện lấy từ lưới điện biến thành trục Chiều quay rôto chiều quay từ trường, phụ thuộc vào thứ tự pha điện áp lưới đặt dây quấn stator Tốc độ rôto n2 tốc độ làm việc luôn nhỏ tốc độ từ trường trường hợp sảy cảm ứng sức điện động dây quấn rôto Hiệu số tốc độ quay từ trường rôto đặc trưng đại lượng gọi hệ số trượt s= n1 − n n1 (2.2) Khi s = nghĩa n1 = n2, tốc độ rôto tốc độ từ trường, chế độ gọi chế độ không tải lý tưởng Ở chế độ không tải thực s ≈ sức cản gió, ổ bi… Khi hệ số trượt s = 1, lúc rôto đứng yên (n2 = 0), mômen mômen mở máy Hệ số trượt ứng với tải định mức gọi hệ số trượt định mức Tương ứng với hệ số trượt tốc độ định mức động Tốc độ động không đồng bằng: n = n1 *(1 − s ) Tính toán dây quấn động điện (2.3) -4- Một đặc điểm quan trọng động không đồng dây quấn stator không nối trực tiếp với lưới điện, sức điện động dòng điện rôto có cảm ứng, người ta gọi động động cảm ứng Tần số dòng điện rôto nhỏ phụ thuộc vào tốc độ trượt rôto so với từ trường f2 = p n1 − n p * n1 *(n1 − n ) = = s * f1 60 60* n1 (2.4) Động không đồng làm việc chế độ máy phát điện ta dùng động khác quay với tốc độ cao tốc độ đồng bộ, đầu nối với lưới điện làm việc độc lập đầu kích tụ điện Động không đồng cấu tạo thành động pha Động pha tự mở máy được, để khởi động động pha cần phần tử khởi động tụ điện, điện trở… 2.1.3 Cấu tạo động không đồng Hình 2.1: Cấu tạo động không đồng Động không đồng cấu tạo chia thành hai loại: động không đồng ngắn mạch hay gọi rôto lồng sóc loại rôto dây quấn Stator có hai loại Tính toán dây quấn động điện -5- 2.1.3.1 Stator (phần tĩnh) Stator bao gồm vỏ máy, lõi thép dây quấn - Vỏ máy Hình 2.2: Vỏ máy động Vỏ máy nơi cố định lõi thép, dây quấn đồng thời nơi ghép nối nắp hay gối đỡ trục Vỏ máy làm từ gang nhôm hay lõi thép Để chế tạo vỏ máy, người ta đúc, hàn, rèn Vỏ máy có hai kiểu: vỏ kiểu kín vỏ kiểu bảo vệ Vỏ kiểu kín yêu cầu phải có diện tích tản nhiệt lớn Vì người ta làm nhiều rãnh tản nhiệt thân máy Vỏ kiểu bảo vệ thường có bề mặt nhẵn, gió làm mát thổi trực tiếp bề mặt lõi thép vỏ máy Hộp cực nơi để đấu điện từ lưới điện vào Đối với động kiểu kín, hộp cực yêu cầu phải kín, thân cực vỏ máy với nắp hộp cực phải có gioăng cao su Trên vỏ máy phải có bulông vòng để cẩu máy nâng hạ, vận chuyển bulông tiếp đất - Lõi thép Tính toán dây quấn động điện -6- Hình 2.3: Lõi thép Stator Lõi thép phần tử dẫn từ Vì từ trường qua lõi thép từ trường quay, nên để giảm tổn hao lõi thép làm từ théo kỹ thuật điện dày 0.5mm ép lại Yêu cầu lõi thép phải dẫn từ tốt, tổn hao sắt nhỏ chắn Mỗi thép kỹ thuật điện phủ sơn cách điện bề mặt để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây lên (dòng điện phucô) - Dây quấn Hình 2.4: Dây quấn lõi thép Stator Dây quấn stator đặt vào rãnh lõi thép cách điện tốt với lõi thép Dây quấn đóng vai trò quan trọng máy điện trực tiếp tham gia trình biến đổi lượng điện thành hay ngược lại, đồng thời mặt kinh tế, dây quấn chiếm giá thành khác cao động Tính toán dây quấn động điện -7- 2.1.3.2 Rôto (phần quay) Hình 2.5: Rôto trục động Rôto động không đồng gồm lõi thép, dây quấn trục (đối với động dây quấn có vành trượt) - Lõi thép Lõi thép rôto bao gồm théo kỹ thuật điện stator, điểm khác biệt không cần sơn cách điện thép tần số làm việc rôto thấp, vài Hz, nên tổn hao dòng điện Phucô rôto thấp Lõi thép ép trực tiếp lên trục máy lên giá rôto máy Phía lõi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn rôto - Dây quấn rôto Có hai loại chính: rôto kiểu dây quấn rôto kiểu lồng sóc Loại rôto kiểu dây quấn Rôto dây quấn có dây quấn giống dây quấn stator Máy điện kiểu trung bình trở lên có dây quấn kiểu sóng hai lớp, bớt đầu dây nối, kết cấu dây quấn rôto chặt chẽ Máy điện nhỏ dùng kiểu dây quấn đồng tâm lớp Dây quấn ba pha rôto thường đấu hình Đặc điểm loại động kiểu dây quấn thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay sức điện động phụ vào mạch rôto để cải thiện tính Tính toán dây quấn động điện -8- mở máy, điều chỉnh tốc độ hay cải thiện hệ số công suất máy Loại rôto kiểu lồng sóc Kết cấu loại dây quấn khác với dây quấn stator Trong rãnh lõi thép rôto, đặt dẫn đồng hay nhôm nối tắt hai đầu hai vòng ngắn mạch đồng nhôm Nếu rôto đúc nhôm vòng ngắn mạch có cánh khoáy gió Rôto đồng chế tạo từ đồng hợp kim có điện trở suất cao nhằm mục đích nâng cao mômen mở máy Để cải thiện tính mở máy, máy có công suất lớn, người ta làm rãnh rôto sâu dùng lồng sóc kép Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto làm chéo góc so với tâm trục - Trục Trục máy điện mang rôto quay lòng stator, chi tiết quan trọng Trục máy điện tùy theo kích thước chế tạo từ thép Cacbon Trên trục rôto có lõi thép, dây quấn, vành trượt quạt gió 2.1.3.3 Khe hở Vì rôto khối tròn nên khe hở Khe hở máy điện không đồng nhỏ (0,2 ÷ mm máy cỡ nhỏ vừa) để hạn chế dòng từ hóa lấy từ lưới vào, nhờ hệ số công suất máy cao 2.1.4 Công dụng Máy điện không đồng máy điện chủ yếu dùng làm động điện Do kết cấu đơn giản, làm việc chắn, hiệu cao, giá thành rẻ, dễ bảo quản… Nên động không đồng loại máy điện sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân với công suất vài chục đến hàng chục kW Trong công nghiệp thường dùng máy điện điện không đồng làm nguồn động lực cho máy thép loại vừa nhỏ, động lực cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ… Trong hầm mỏ dùng làm máy tưới hay quạt gió Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông phẩm Trong đời sống hàng ngày, máy điện không đồng chiếm vị trí quan trọng quạt gió, quay đĩa động tủ lạnh, máy giặt, máy bơm… loại rôto lồng sóc Tóm lại phát triển sản xuất điện khí hóa, tự động hóa sinh hoạt hàng ngày, phạm vi máy điện không ngày rộng rãi Máy điện không đồng có Tính toán dây quấn động điện -9- thể dùng làm máy phát điện, đặc tính không tốt so với máy điện đồng bộ, nên vài trường hợp ( trình điện khí hóa nông thôn) cần nguồn điện phụ hay tạm thời có ý nghĩa quan trọng 2.1.5 Kết cấu máy điện Mặc dù kích thước phận vật liệu tác dụng đặc tính máy phụ thuộc phần lớn vào tính toán thông gió tản nhiệt, có phần liên quan đến kết cấu máy Thiết kế kết cấu phải đảm bảo cho máy gọn nhẹ, thông gió tản nhiệt tốt mà có độ cứng vững bền định Thường vào điều kiện làm việc máy để thiết kế kết cấu thích hợp, sau tính toán phận để xác định độ cứng độ bền chi tiết máy Vì thiết kế kết cấu phần quan trọng toàn thiết kế máy điện Máy điện có nhiều kiểu kết cấu khác Sở dĩ nguyên nhân sau: - Có nhiều loại máy điện công dụng khác máy chiều, máy đồng bộ, máy không đồng bộ… yêu cầu kết cấu máy khác Công suất máy khác nhiều Ở máy công suất nhỏ giá đỡ đồng thời nắp máy Đối với máy lớn phải có trục đỡ riêng - Tốc độ quay khác Máy tốc độ cao rôto cần phải chắn hơn, máy tố độ chậm đường kính rôto thường lớn - Sự khác động sơ cấp kéo (đối với máy phát điện) hay tải (đối với động điện) tuabin nước, tuabin hơi, máy diezen, bơm nước hay máy công tác… Phương thức truyền động hay lắp ghép khác - Căn vào tính toán điện từ tính toán thông gió đưa nhiều phương án khác Những phương án kích thước, trọng lượng, tính tiện lợi sử dụng, độ tin cậy làm việc, tính giản đơn chế tạo giá thành máy không giống Vì thiết kế cần ý đến tất yếu tố Nguyên tắc chung để thiết kế kết cấu: - Đảm bảo chế tạo đơn giản, giá thành hạ - Đảm bảo bảo dưỡng máy thuận tiện - Đảm bảo độ tin cậy máy làm việc 2.1.5.1 Phân loại kiểu kết cấu máy điện định hình Tính toán dây quấn động điện -10- Suy ra: ( 3,1416.0,85 ) 6,5 = 3, 68 A πd2  = J = ÷   I đmpha CHÚ Ý: So với Iđmpha = 3,24A ghi theo bảng giá trị, dây quấn đạt yêu cầu tính toán BƯỚC 11: Với giá trị Iđmpha = 3,68A tra bảng tiêu chuẩn η % cosρ ta có η = 0,8 hệ số cosρ = 0,8 ứng với 2p = Kiểm nhận lại Pđm cho động cơ: Pđm = 3.220 3, 68 0,8 0,8 = 1554, 432W Pđm ≅ 1500W tương ứng 2HP (1,5KW) Vậy: BƯỚC 12: Kiểm tra lại phụ tải đường A: A= 6.318.3, 68 = 235,38 A / cm (thỏa mãn khoảng tiêu chuẩn cho phép) π 9,5 BƯỚC 13: Xác định dòng không tải: I ktpha 0, 71.2.10 −6.δ ( m) = = 4, 652δ (mm) 318.0,959795 Với giá trị δ thay đổi ta lập bảng số sau đây: δ (mm) 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 Iktpha (A) 1,16 1,39 1,63 1,86 2,09 2,32 31,5% 37,8% 44,3% 50,5% 56,8% 63,1% I ktpha I dmpha Tính toán dây quấn động điện -72- Như vậy, với số liệu tính toán nói tỉ số (I ktpha/Iđmpha) thỏa mãn khoảng giá trị cho phép khe hở δ nằm khoảng δ = 0, 25mm đến 0,35mm BƯỚC 14: Kiểm tra lại Pđm = 0, 0125(0, 095m) (0, 078m)(0, 71T )(235,38 A / cm)(1500v / p ).0,8.0,8 ≅ 1,413KW Sai lệch với Pđm = 1,5KW, khoảng 5,8% Nguyên nhân sai lệch công thức Arnold có hệ số 0,0125 dự tính để xác định gần Pđm theo kết cấu tôc độ, chưa ý đến cấp cách điện hệ số dây quấn Vì vậy, dung công thức Arnold ta xem kết hội tụ giá trị so lệch thấp 10% BƯỚC 15: Xác định khối lượng dây quấn • Bề dài đầu nối tính hai rãnh lien tiếp Chọn γ = 1,33 ứng 2p = 4, nên: KL = π 1,33(95 + 17) = 12,999 ≅ 13mm = 1,3cm 36 • Tùy theo kiểu dây quấn ta có chu vi khuôn khối lượng dây quấn thay đổi Trường hợp ta chọn dây quấn theo kiểu đông khuôn tập trung (phân tán móc xích) Một pha có bối dây, bối có bước y = Với: L ' = L + 8(mm) = 78 + = 86( mm) = 8, 6(cm) Nên: Chu vi khuôn = 2( K L y + L ') = 2(1,3.9 = 8, 6) = 40, 6(cm) Chọn Chu vi khuôn = 41 cm, nên: L pha = 318.41(cm) = 13038(cm) ≈ 1304( dm) Với d = 0,85 mm ta cần khối lượng dây W xác định sau đây: Tính toán dây quấn động điện -73- W = 1,1.8,9.1304.3 π 0,852 −4 10 = 2,172( kg ) Tóm lại, khối lượng dây cần sử dụng W = 2,2 kg TÓM TẮT Kết tính toán thu nhận sau: • Pđm = 1,5KW (ứng với 2PH) Iđmpha = 3,68A Iktpha = 1,16A đến 1,86A (ứng với δ = 0, 25mm đến 0, 4mm ) • Bδ = 0, 71T tương ứng với Bg = 1, 4563T Br = 1, 6817T • Dây quấn lớp với Nb = 53 vòng / bối • Phụ tải đường A = 235,38 A / cm • Dây quấn đồng khuôn tập trung W = 2,2 kg • Chu vi khuôn: 41cm Tính toán dây quấn động điện -74- 4.3 Xây dựng lưu đồ thuật toán Tính toán dây quấn động điện -75- CHƯƠNG : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MATLAB TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Phần mềm MAPI (Motor Application Programming Interface) kết việc ứng dụng thiết kế dây quần cho động không đồng ba pha 5.1 Giới thiệu phần mềm MAPI Phần mềm viết giao diện GUIDE Matlab, để khởi động chương trình, trước tiên ta khởi động Matlab Tính toán dây quấn động điện -76- Tại Matlab ta khởi động giao diện GUIDE cách gõ lệnh “guide” Giao diện Guide bắt đầu mở ra, ta chọn Browse tìm đường dẫn đến file MAPI.fig nhấn Open Tính toán dây quấn động điện -77- Giao diện Guide chương trình Tính toán dây quấn động điện -78- Sau ta nhấn vào nút Run Figue để bắt đầu sử dụng chương trình Chọn Change Folder Tính toán dây quấn động điện -79- Giao diện sử dụng chương trình lên Phía bên tay trái phần nhập liệu, có thông số lõi thép mức điện áp đầu vào Phía bên tay phải phần hiển thị kết tính toán 5.2 Ví dụ ứng dụng tính toán chương trình MAPI Chúng ta sử dụng chương trình MAPI để tính toán lại dây quấn động cho ví dụ chương phần Theo số liệu động cho sau: Kích thước lõi thép ghi nhận sau: Đường kính Dt = 95mm Bề dày lõi thép L = 78mm Bề dày gông bg =13mm Bề dày br =3,5mm Tổng số rãnh Z = 36 Rãnh hình lê có kích thước ghi nhận Hãy tính toán số liệu dây để vận hành động với cách đấu Y/  : 380V/220V Tính toán dây quấn động điện -80- Ta tiến hành nhập số liệu vào chương trình MAPI Nhấn chạy, kết thu sau Tính toán dây quấn động điện -81- Kết tính toán thu nhận sau: •Pđm = 1,4490KW (ứng với 2PH) Iđmpha = 3,6726A Bδ = 0, 71T tương ứng với Bg = 2.15984 *0.68 Br = 2.36866*0.68 • • • • Dây quấn lớp với Nb = 60 vòng / bối Phụ tải đường A = 220,699 A / cm Dây quấn đồng khuôn tập trung W = 2,2 kg Chu vi khuôn: 41cm • Sau tính toán giao diện sử dụng ta có kết tính toán gần kết tính toán (ở mục 4.2) Như chương trình viết Tính toán dây quấn động điện -82- CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 6.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu nhận giúp đỡ người Dưới hướng dẫn tận tình cô Nguyễn Thị Minh Hiền anh Nguyễn Văn Cường, hoàn thành đề tài với nội dung sau: - Tổng quan thiết kế động không đồng - Giới thiệu phần mềm Matlab - Tính toán dây quấn Stator động không đồng ba pha - Ứng dụng Matlab để lập trình phần mềm tính toán thiết kế động không đồng 6.2 Kiến nghị phát triển phần mềm Với kết đạt sau hoàn thành đề tài, không dừng lại việc thiết kế dây quấn động không đồng ba pha Matlab nhận thấy đề tài phát triển theo hướng sau: - Sử dụng GUIDE/Matlab để thiết kế động không đồng pha - Sử dụng GUIDE/Matlab để thiết kế máy biến áp Hy vọng đề tài nghiên cứu có giá trị thực tiễn, giúp đơn giản hóa việc tính toán dây quấn cho động không đồng ba pha Tính toán dây quấn động điện -83- MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1.Giới thiệu chung .1 1.2.Tính cấp thiết đề tài 1.3.Nhiệm vụ, phạm vi đề tài 1.4.Phương pháp nghiên cứu 1.5.Ứng dụng, nhu cầu thực tế đề tài .2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2.1.Nguyên lý làm việc kết cấu máy điện không đồng 2.1.1.Đại cương máy điện không đồng 2.1.2.Nguyên lý làm việc động không đồng 2.1.3.Cấu tạo động không đồng 2.1.4.Công dụng 2.1.5.Kết cấu máy điện 10 2.2.Những vấn đề chung thiết kế động không đồng 13 2.2.1.Ưu điểm 13 2.2.2 Khuyết điểm 13 2.2.3.Biện pháp khắc phục 14 2.2.4.Nhận xét 14 2.2.5.Tiêu chuẩn sản xuất động 14 2.2.6.Phương pháp thiết kế .14 2.2.7.Nội dung thiết kế 14 2.2.8.Các tiêu chuẩn động không đồng rôto lồng sóc 15 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB 17 3.1.Sơ lược Matlab 17 Tính toán dây quấn động điện -84- 3.1.1.Matlab .17 3.1.2.Cài đặt phần mềm Matlab 17 3.1.3.Khởi động thoát khỏi Matlab .17 3.2.Các phép toán Matlab 18 3.2.1.Các toán tử ký hiệu đặc biệt 18 3.2.2.Nhóm lệnh lập trình Mathlab 20 3.2.3.Các hàm toán học 25 3.3.Tạo giao diện GUIDE/Matlab .41 3.3.1.Tạo GUIDE công cụ đồ họa .41 3.3.2.Một ví dụ tạo GUIDE 42 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÂY QUẤN STATOR ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 47 4.1.Trình tự tính toán 47 4.1.1.Xác định tham số cần thiết cho việc tính toán 47 4.1.2.Phỏng định số cực 2p thích ứng kết cấu lõi thép động 53 4.1.3.Lập biểu thức quan hệ từ thông qua cực từ (Φ) mật độ từ thông qua khe hở không khí ( Bδ ) .54 4.1.4.Xác định quan hệ mật độ từ thông qua gông lõi thép stator (Bg) mật độ từ thông qua khe hở không khí () 55 4.1.5 Xác định quan hệ mật độ từ thông qua stator (Br) mật độ từ thông qua khe hở không khí (B) 56 4.1.6.Lập bảng quan hệ mật độ từ thông qua khe hở không khí, mật độ từ thông qua gông lõi thép stator, mật độ từ thông qua stator 57 4.1.7.Chọn kết cấu cho dây tính hệ số dây quấn 58 4.1.8.Xác định tổng số vòng cho pha dây 60 4.1.9.Xác định tiết diện rãnh stator, chọn hệ số lấp đầy kld cho rãnh, suy đường kính dây quấn (d) không lớp men 61 4.1.10.Chọn mật độ dòng điện J suy dòng điện định mức (Iđmpha) qua pha dây 63 6.1.Kết luận 83 Tính toán dây quấn động điện -85- 6.2.Kiến nghị phát triển phần mềm 83 Tính toán dây quấn động điện -86- [...]... Nội dung thiết kế Xác định kích thước chủ yếu Xác định thông số các phần tử chủ yếu của máy Tính toán dây quấn động cơ điện -14- 2.2.8 Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc 2.2.8.1 Tiêu chuẩn về dãy công suất Hiện nay các nước đã sản xuất động cơ điện không đồng bộ theo dãy tiêu chuẩn Dãy động cơ điện không đồng bộ công suất từ 0,55kw đến 90kw, ký hiệu K theo tiêu chuẩn Việt Nam... lắp ghép động cơ với những cơ cấu thiết bị khác Kích thước lắp đặt: chiều cao tâm trục có thể được chọn theo dãy công suất của động cơ điện không đồng bộ lồng sóc 2.2.8.3 Ký hiệu máy Ví dụ : 3K 250 M4 3K: Động cơ điện không đồng bộ dày K thiết kế lại lần 3 250: Chiều cao tâm trục bằng 250mm M: Kích thước lắp đặt dọc trục là M 4: Máy có 4 cực 2.2.8.4 Cấp bảo vệ Cấp bảo vệ ảnh hưởng rất lớn đến kết cấu... có nhiều khuyết điểm nhưng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc có những ưu điểm mà những động cơ khác không có được và quan trọng nhất là đơn giản, dễ sử dụng, giá thành rẻ Thực tế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc được áp dụng rộng rãi, chiếm số lượng 90%, về công suất chiếm 55% 2.2.5 Tiêu chuẩn sản xuất động cơ - Tiêu chuẩn về sản xuất: Chuẩn hóa dãy công suất của động cơ phù hợp với trình độ sản... trục h: lắp đặt được đồng bộ, thể hiện trình độ sản xuất, trang bị máy công cụ sản xuất + Khoảng cách chân đế ( giữa các lỗ bắc bulon) 2.2.6 Phương pháp thiết kế Thiết kế đơn chiếc: một cấp công suất (trong phạm vi luận văn, chọn phương pháp thiết kế này) Thiết kế dãy: nhiều công suất Mặc dù cùng một cờ lõi thép, nhưng chiều dài khác nhau nên công suất khác nhau 2.2.7 Nội dung thiết kế Xác định kích thước... đĩa cài Matlab hoặc Download phầm mềm từ trên internet 3.1.3 Khởi động và thoát khỏi Matlab Bước 1: Vào start/all programs/MATHLAB/R2006a/MATHLAB 2006a, hoặc nhấn trực tiếp vào biểu tượng Matlab trên màn hình để bắt đầu khởi động chương trình Bước 2: Chờ Matlab khởi động với giao diện khởi động Bước 3: Matlab khởi động xong với giao diện Command Window Bước 4: Nhấn chuột vào File/New/GUI để khởi động. .. máy không đồng bộ rôto dây quấn một mặt dùng để ép chặt lõi thép, một mặt dùng để làm giá đỡ đầu dây cuốn Trong máy điện cỡ nhỏ thường đúc bằng gan, trong máy lớn thường dùng tấm thép hàn lại Dùng giá đỡ liền vành ép sẽ dễ dàng cho việc hai đầu dây cho khỏi văng ra khi quay Rôto máy điện không đồng bộ thường có rãnh nữa kín và dùng nêm cố định trong dây rãnh 2.2 Những vấn đề chung khi thiết kế động cơ. .. 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 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 Tính toán dây quấn động cơ điện -16- CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB 3.1 Sơ lược về Matlab. .. 2.1.5.3 Kết cấu rôto của máy điện xoay chiều và một chiều Về kết cấu rôto máy điện một chiều và xoay chiều có nhiều điểm giống nhau Khi xét đến kết cấu của rôto cần phải chú ý đến các lực tác động lên rôto khi máy làm việc Tính toán dây quấn động cơ điện -12- Nếu đường kính của rôto nhỏ hơn 350mm thì lõi thép rôto thường được ép trực tiếp lên trục hoặc ống lồng ngực Đó là vì đường kính rôto không lớn, phần. .. Matlab 3.1.1 Matlab là gì Như chúng ta đã biết, do tính khả dụng của phần mềm Matlab nên Matlab đang được sử dụng rất rộng rãi trong các trường đại học với mục đích giảng dạy, không những thế nó còn được ứng dụng trong nhiều nghành nghề khác nhau Matlab cho phép các thao tác ma trận, thực hiện các thuật toán, tạo ra các giao diện người dùng, và cho phép lập trình với các chương trình viết bằng ngôn ngữ... đặt và hướng của trục máy Số thứ tự chỉ kết cấu của đầu trục gồm 9 loại đánh số từ 0 đến 8 trong đó số 0 chỉ máy có một đầu trục hình trụ, số 8 chỉ đầu trục có các kiểu đặc biệt khác 2.1.5.2 Kết cấu stator của máy điện xoay chiều a) Vỏ máy Khi thiết kế kết cấu vỏ stator phải kết hợp với yêu cầu về truyền nhiệt và thông gió, đồng thời phải có đủ độ cứng và độ bền, không những sau khi lắp lõi thép và cả ... này) Thiết kế dãy: nhiều công suất Mặc dù cờ lõi thép, chiều dài khác nên công suất khác 2.2.7 Nội dung thiết kế Xác định kích thước chủ yếu Xác định thông số phần tử chủ yếu máy Tính toán dây quấn