Thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc

BÀI TẬP LỚN MÔN : THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI : Thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc Với các số liệu sau: công suất định mức : P¬¬đm = 75 kwĐiện áp định mức :U¬đm = 380 VSơ đồ nối dây : YHiệu suất : ¬¬n = 90%Số pha : m = 3 ,tần số f = 50 hzSố cặp cực : 2p =4 Cos = 0,89Kiểu máy kín . hệ thống làm mát bằng quạt gió , cấp cách điện F

BÀI TẬP LỚN MÔN : THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI : Thiết kế động không đồng pha roto lồng sóc Với số liệu sau: - công suất định mức : Pđm = 75 kw - Điện áp định mức :Uđm = 380 V - Sơ đồ nối dây : Y - Hiệu suất : η n = 90% - Số pha : m = ,tần số f = 50 hz - Số cặp cực : 2p =4 - Cos ϕ = 0,89 Kiểu máy kín hệ thống làm mát quạt gió , cấp cách điện F NHÓM SINH VIÊN : HOÀNG THANH TỊNH NGUYỄN VĂN GIÁP NGUYỄN VĂN HÀ NGUYỄN CÔNG TUẤN VŨ NGỌC HIỆP PHẦN I Những vấn đề chung động không đồng I Đại cương máy điện không đồng : Máy điện không đồng kết cấu đơn giản, làm việc chắn, sử dụng bảo quản thuận tiện, giá thành rẽ nên sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân, loại công suất 100 kW Động điện không đồng rôto lồng sóc cấu tạo đơn giản (nhất loại rôto lồng sóc đúc nhôm) nên chiếm số lượng lớn loại động công suất nhỏ trung bình Nhược điểm động điều chỉnh tốc độ khó khăn dòng điện khởi động lớn thường 6-7 lần dòng điện định mức Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta chế tạo đông 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 tốc độ chừng mực định, tạo mômen khởi động lớn mà dòng khởi động không lớn lắm, chế tạo có khó so với với loại rôto lồng sóc, giá thành cao hơn, bảo quản khó Động điện không đồng sản xuất theo kiểu bảo vệ IP23 kiểu kín IP44 Những động điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng quạt gió hướng tâm đặt hai đầu rôto động điện Trong động rôto lồng sóc đúc nhôm cánh quạt nhôm đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch Loại động điện theo cấp bảo vệ IP44 thường nhờ vào cánh quạt đặt vỏ máy để thổi gió mặt vỏ máy, tản nhiệt có với loại IP23 bảo dưỡng máy dễ dàng Hiện nước sản xuất động điện không đồng theo dãy tiêu chuẩn Dãy động không đồng công suất từ 0,55-90 kW ký hiệu K theo tiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994 ghi bảng 10-1 (Trang 228 TKMĐ) Theo tiêu chuẩn này, động điện không đồng dãy chế tạo theo kiểu IP44 Ngoài tiêu chuẩn có tiêu chuẩn TCVN 315-85, quy định dãy công suất động điện không đồng rôto lồng sóc từ 110 kW-1000 kW, gồm có công suất sau: 110,160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 1000 kW 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 dọ trục ký hiệu số trục II Cấu tạo động không đồng : Động không đồng cấu tạo chia làm hai loại:động không đồng ngắn mạch hạy gọi động không đồng rô to lồng sóc động dây quấn Stato (phần tĩnh) : Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép dây quấn - Vỏ máy : Vỏ máy nơi cố định lõi sắt, dây quấn đồng thời nơi ghép nối nắp hay gối đỡ trục Vỏ máy làm 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 máy kiểu kín yêu cầu phải có diện tích tản nhiệt lớn người ta làm nhiều gân tản nhiệt bề mặt vỏ 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 dấu điện từ lưới vào Đối với động kiểu kín hộp cực yêu cầu phải kín, thân hộp cực vỏ máy với nắp hộp cực phải có giăng cao su Trên vỏ máy có bulon vòng để cẩu máy nâng hạ, vận chuyển bulon tiếp mát - Lõi sắt : Lõi sắt phần dẫn từ Vì từ trường qua lõi sắt từ trường quay, nên để giảm tổn hao lõi sắt làm thép kỹ thuật điện dây 0,5mm ép lại Yêu cầu lõi sắt phải dẫn từ tốt, tổn hao sắt nhỏ chắn Mỗi thép kỹ thuật điện có phủ sơn cách điện bề mặt để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên (hạn chế dòng điện phuco) - Dây quấn : Dây quấn stator đặt vào rãnh lõi sắt cách điện tốt với lõi sắt 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 giá thành dây quấn chiếm phần cao toàn giá thành máy Phần quay (Rôto) : Rôto động không đồng gồm lõi sắt, dây quấn trục (đối với động dây quấn có vành trượt) - Lõi sắt : Lõi sắt rôto bao gồm thép 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 phuco rôto thấp Lõi sắt ép trực tiếp lên trục máy lên giá rôto máy Phía lõi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn rôto - Dây quấn rôto : Phân làm hai loại chính: loại rôto kiểu dây quấn loại rôto kiểu lồng sóc + Loại rôto kiểu dây quấn : Rôto có dây quấn giống dây quấn stato Máy điện kiểu trung bình trở lên dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp, bớt dây đầu nối, kết cấu dây quấn rôto chặt chẽ Máy điện cỡ nhỏ dùng 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 suất điện động phụ vào mạch rôto để cải thiện tính mở máy ,điều chinh tốc độ hay cải thiện hệ số công suất máy + Loại rôto kiểu lồng sóc : Kết cấu loại dây quấn khác với dây quấn stato Trong rãnh lõi sắt rôto, đặt dẫn đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt nối tắt lại hai đầu hai vòng ngắn mạch đồng hay nhôm Nếu rôto đúc nhôm vành 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 Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt - Trục : Trục máy điện mang rôto quay lòng stato, chi tiết quan trọng Trục máy điện tùy theo kích thước chế tạo từ thép Cacbon từ đến 45 Trên trục rôto có lõi thép, dây quấn, vành trượt quạt gió Khe hở : Rôto khối nên khe hở đều.Khe hở nhỏ (từ 0,1 ÷ mm máy điện cở nhỏ vừa ) để hạn chế dòng từ hoá lấy từ lưới vào , nhờ hệ số công suất máy cao III Nguyên lý làm việc : Khi đấu dây quấn ba pha vào lưới điện ba pha,trong dây quấn có dòng điện chạy , hệ thống dòng điện tạo từ trường quay , quay với vận tốc: n db = Trong đó: 60 f p -f1: tần số nguồn điện -p: số đôi cực dây quấn Phần quay năm trục bao gồm lỏi thép rôto.Dây quấn rôto bao gồm số dẩn đặt rãnh mạch từ,hai đầu nối hai vành ngắn mạch n1 S Fdt n2 n2  Fdt n1 Hinh1.1 : Từ trường quay máy điện không đồng Từ trường quay stato cảm ứng dây rôto tạo sức điện động E,vì dây quấn stato kín mạch nên có dòng điện chạy qua.Sự tác dụng tương hổ dẫn mang dòng điện với từ trường máy tạo lực điện từ F dt tác dụng lên dẩn có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái Tập hợp lực tác dụng lên dẩn theo phương tiếp tuyến với bề mặt rôto tạo mômen quay rôto Như vây thấy điện lấy từ lưới điện biến thành trục động cơ.Nói cách khác,động không đồng thiết bị điện từ,có khả biến điện lấy từ lưới điện thành đưa trục nó.Chiều quay rôto chiều quay từ trường,vì phụ thuộc vào thứ tự pha điện áp lưới đặt dây quấn stato.Tốc độ rôto n tốc độ làm việc luôn nhỏ tốc độ từ trường trường hợp xảy cảm ứng điện động dây quấn rôto.Hiệu số tốc độ quay từ trường rôto đặc trưng đại lượng gọi hệ số trượt s: s= n1 − n n1 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 ~ có sức cản gió , ma sát ổ bi Khi hệ số trượt s = 1,lúc rôto đứng yên (n = ),mômen trục mômen mở máy Hệ số trượt ứng với tải định mức gọi hệ số trượt định mức.Tương ứng với hệ số trượt gọi tốc độ động tốc độ định mức Tộc độ động không đồng : n = n1 (1 − s) Một đặc điểm quan trọng động không đồng dây quấn roto không nối trực tiềp với lưới điện,sức điện động dòng điện rôto có đựoc cảm ứng, mà nguời 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 − n2 p ∗ n1 ∗ (n1 − n2 ) = = s ∗ f1 60 60 ∗ n1 Động không đông làm việc chế độ máy phát điên ta dùng động khác quay với tốc độ đồng bộ, đầu nối với lưới điện.Nó làm việc độc lập đầu kích tụ điện Động không đồng cáu tạo thành động pha Động pha tự mở máy được, để khởi động pha cần có phần tử khởi động tụ điện, điện trở… IV 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 rỗng rãi ngành kinh tế quốc dân với công suất vài chục W đến hàng chục kW Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán 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 địa động tủ lạnh,máy giặt, máy bơm…Nhất loại rôto lồng sóc.Tóm lại phát triển sản xuất điẹn khí hoá, tự động hoá sinh hoạt hàng ngày,phạm vi máy điện không đồng ngày rỗng rãi Máy điện không đồng dùng làm máy phát điện,nhưng đặc tính không tốt so với máy điện đồng bộ, nên vài trường hợp (như trình điện khí hoá nông thôn) cần nguồn điện phụ hay tạm thời có ý nghĩa quan trọng V Kết cấu máy điện : Mặc dù kích thước phận vật liệu tác dụng đặc tính máy phụ thuộc phần lớn vào tính toán điện từ tính toán thông gió tản nhiệt,nhưng có phần liên quan đến kết cấu may.Thiết kê kết cấu phải cho máy gọn nhẹ, thông gió tản nhiệt tôt mà có độ cứng vững đỗ bền định Thường vào điều kiện làm việc máy để thiết kế kết cấu tích hợp, sau tinh 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 điện chiều, máy đồng bộ, máy không đồng bô…Cho nên yêu cầu kết cấu máy khác Công suất máy khác nhiều Ở máy công suất nhỏ giá đỡ trục 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 tốc độ chậm đuờng kính rôto thường lớn - Sự khác động sơ cấp kéo (đối với máy phát điện) hay tại(đối với động điện) tua bin nước, tua bin hơi,máy diezen, bơm nuoc 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 thết kế cần ý đến tất yếu tố + Nguyên tắc chung để thiết kế : -Đảm bảo chế tạo đơn giản giá thành hạ -Đảm bảo bảo dưỡng máy thuận tiện -Đảm bảo độ tin cậy máy làm việc Phân lọai kiểu kết cấu máy điện định hình: Kết cấu máy điện định hình theo cách bảo vệ, cách lắp ghep, thông gió, đặc tính môi trường bên ngoài… a) Phân loại theo phương pháp bảo vệ máy môi trường bên : Cấp bảo vệ máy có ảnh hưởng lớn đến kết cấu máy Cấp bảo vệ ký hiệu chữ IP hai chữ số kèm theo, chữ số thứ mức độ bảo vệ chống tiếp xúc người vật khác rơi vào máy, chia thành cấp đánh số từ đén 6, số máy không đựơc bảo vệ kiểu hở hoàn toàn) số máy bảo vệ hoàn toàn không cho người tiếp xúc, đồ vật bụi không lọt vào, chữ số thứ hai mức độ bảo vệ chống nứơc vào máy gồm cấp đánh số từ đến 8, số máy không bảo vệ, số máy ngâm nước thời gian vô hạn định Thường có thói quen chia cấp bảo vệ theo phương pháp làm nguội máy Theo cách máy điện đựoc chia thành kiểu kết cấu sau: - Kiểu hở: Loại trang bị bảo vệ tiếp xúc tự nhiên phận quay phận mang điện trang bị bảo vệ vật bên rơi vào máy Loại chế tạo theo kiểu tự làm nguội Theo cấp bảo vệ loại IP00 Loại thường đặt nhà có người trông coi không cho người đến gần 10 I (A) η cos S% 60 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 50 15 η 40 I1 30 12 cosφ 20 S 10 0 10 15 20 P2 (kW) Đặc tính làm việc động không đồng 75kw-2p=4 G: Tính toán đặc tính khởi động : 2.82 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt dòng điện (khi s = 1) Đệ cải thiện đặc tính mở máy cách lợi dụng tượng hiệu ứng mở mặt dòng điện.khi mở máy,do tần số rôto cao nên dòng điện tập trung lên phía rãnh,vì ta cần xác định độ sâu quy đổi h r rãnh dòng 52 điện phân bố sở ta xác định điện trở dẫn đặt rãnh,tương tự ta tìm chiều sâu rãnh hx +.Thanh dẫn nhôm chiều cao tương đối ζ: ξ = 0,067.a S Trong đó:a=(hr2-h42)=42 - 0,5 = 41,5(mm) ξ = 0,067.41,5 = 2,78 Theo hình 10-13 TKMĐ ζ = 2,78 tra ra: ψ = 0,63; φ = 1,8 +Hệ số: kr = 1+ φ = 1+1,8 = 2,9 +.Điện trở dẫn tính đến dòng điện hiệu ứng mặt là: rtdζ = kr.rtd = 2,9.1,7 10-5 =4,93.10-5(Ω) rtd = 1,7.10-5(Ω)+ +.Điện trở tác dụng dây quấn rôto xét đến hiệu ứng mặt dòng điện: r2ξ = rtdξ + 2.rv 2.5,13.10 −7 −5 = , 93 10 + = 5,878.10 −5 (Ω) ∆2 0,329 Trong đó: rv= 5,13.10-7(Ω) ( điên trở vành ngắn mạch ) ∆ = 0,329; rtdζ = 4,93.10-5(Ω) +.Điện trở rôto quy đổi: r'2ξ=γ.r2ξ=476,6 5,878.10-5=0,028(Ω) +.Hệ số từ dẫn tản rảnh rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoàivới s=1: λ r 2ξ  h1 b  h πb =  (1 − ) + 0,66 − 42 ψ + 42 8S c 2b  b42  3b Trong đó:Sr=Sc=587,07 mm2 diễn tích rãnh rôto 53 d1=b=13,06mm bề rộng rãnh rôto phía miệng rãnh b42 = 1,5mm h1= 39,75mm h42 = 0,5mm ψ = 0,63  39,75 π 13,06 2  0,5 λ r 2ξ =  (1 − ) + 0,66 − = 1,2267  0,63 + 8.587,07 2.13,06  1,5  3.13,06 +.Tổng hệ số từ dẫn rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài: Σλ2ξ=λr2ξ+λt2+λd2+λrn = 1,2267+ 1,837 + 0,55 + 0,586 = 4,1997 +.Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài: x 2' ξ = x 2' ∑ λ 2ξ ∑ λ2 = 0,155 4,1997 = 0,157(Ω) 4,143 với x'2 = 0,155(Ω) +.Tổng điện trở ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt vơí s=1: rnξ = r1+r'2ξ = 0,074+ 0,028 = 0,102 (Ω) xnξ = x1+x'2ξ = 0,221 + 0,157 = 0,378 (Ω) Z nξ = rn2ξ + x n2ξ = 0,102 + 0,378 = 0,391(Ω) +.Dòng điện ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài: I nξ = U1 220 = = 562,65( A) Z nξ 0,391 54 2.8 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt dòng điện bảo hòa từ trường tản s = 1: - chọn sơ hệ số bảo hòa:kbh=1,4 (vì động điện có rôto 1/2 rãnh kín nen kbh=(1,3-1,4) +.Dòng điện ngắn mạch kkhi xét hiệu ứng mặt bảo hòa từ tản: Inbhξ = kbh.Inξ = 1,4 562,65 = 781,71(A) +.Sức điện động trung bình rãnh stato: Frbh =0,7 I nbhξ U r1  Z1    k β +k y k d  a1 Z2    Trong đó: Z1= 48 rãnh ; với β = 0,833 có kβ = 0,9058 theo hình 10-14TKMĐ) Z2 = 38 rãnh Kd = 0,925 ( hệ số dây quấn kβ = 0,9058 ( Ur1=21 rãnh ( số tác dụng rãnh ) a1 = ky= 0,966 Frbh = 0,7 781,71.21 48 (0,9058 + 0,966.0,925 ) = 5844,6( A) 38 +.Sự biến đổi tương đương rãnh hở tinh toán từ thông tản kkhi xét bảo hòa khe hở không khí: Theo công thức 10-38 TKMĐ C bh = 0,64 + 2,5 δ 0,1 = 0,64 + 2,5 = 1,029 t1 + t 1,83 + 2,29 Với t1= 1,83(cm); t2 = 2,29(cm) bước rãnh stato rôto +.Mật độ từ thông quy đổi khe hở không khí : 55 BφS = Frtd 10 −4 5844,6.10 −4 = = 3,55(T ) 1,6.C bh δ 1,6.1,029.0,1 - theo hình 10-15TKMĐ tra ta được: χδ = 0,65 - biến đổi tương đương miệng rãnh stato,tính theo công thức 10-39 TKMĐ: C1= (t1-b41) (1 - χδ) = (18,3 - 3,9) (1- 0,65) = 5,04 (mm) = 0,504 (cm) +.vì stato rãnh 1/2 kín nên giảm nhỏ hệ số từ dẫn từ thông tản bảo hòa xác định công thức 10-42 TKMĐ: ∆λ1bh = h3= h41 +0,58.h3 C1 b41 C1 +1,5.b41 d 1,45 = 0,725 (cm) = 2 h41=0,5(mm)=0,05(cm) b41=0,39(cm) C1=0,504(cm) ∆λ1bh = 0,05 + 0,58.0,725 0,496 = 0,549 0,39 0,504 + 1,5.0,39 +.Hệ số từ dẫn tản rãnh stato xét ssến bảo hòa từ tản: λ r1bh=λr1-∆λ1bh=1,517-0,549 = 0,968 Trong đó:λr1 = 1,517 ∆λbh = 0,549 +.Hệ số từ tản tạp stato xét đến bão hòa mạch từ tản: λt1bh= λt1 χδ = 1,053.0,65 = 0,6838 với λt1 = 1,052 χδ = 0,65 +.Tổng hệ số từ tản stato xét đến bão hòa từ tản: Σλ1bh = λ1rbh + λt1bh + λđ1= 0,968 + 0,6838 + 2,503 = 4,1548 56 với λđ1 = 2,503 ( hệ số từ tản phần đầu nối ) λt1bh = 0,6838 λr1bh = 0,968 +Điện kháng stato xét đến bão hòa mạch từ tản: x1bh = x1 ∑λ1bh 4,1548 = 0,221 = 0,1662(Ω) ∑λ1 5,522 với Σλ1 = 5,522 λ1bh = 4,1548 x1 = 0,221 (Ω) +.Sự biến đổi tương đương miệng rãnh rôto lồng sóc thường tính theo công thức 10-46 TKMĐ: C2 = (t2-b42) (1-χδ) = (2,29 - 0,15 ) (1-0,65 ) = 0,749 Trong đó:b42 = 0,15cm χδ = 0,65 t2 = 2,29 cm +.Sự giảm nhỏ hệ số từ dẫn tản rãnh rôto bảo hòa với rãnh 1/2 kín.ta áp dụng công thức 10-47 TKMĐ: ∆λ r 2bh = h42 C2 0,05 0,749 ( )= ( ) = 0,2777 b42 C + b42 0,15 0,749 + 0,15 Trong đó: h42= 0,5mm = 0,05cm b42 = 1mm = 0,1cm C2 = 0,754 57 +.Hệ số từ tản rãnh rôto xét đến bão hòa mạch từ tản hiệu ứng mặt ngoài: Theo công thức 10-49 TKMĐ: λr2ξbh = λr2ξ - ∆λ2bh= 1,2267 – 0,2777 = 0,949 đó: λr2ξ = 1,2267 ∆λ2bh= 0,2777 +.Hệ số từ tản tạp rôto xét đến bảo hòa mạch từ tản :theo công thức 10-50 ta có: λt2bh= λt2 χδ = 2,29 0,65 = 1,4885 đó: χδ = 0,65 λt2 = 2,29 +.Hệ số từ tản rãnh nghiêng rôto xét đến bảo hòa mạch: λrnbh= λrn χδ =0,586.0,65 = 0,3809 với λrn = 0,586 χδ = 0,65 +.Tổng hệ số tù tản rôto xét đến bảo hòa mạch từ hiệu ứng mặt ngoài: Σλ2ξbh=λr2ξbh + λt2bh + λđ2 + λrnbh= 0,949 +1,4885+ 0,55+ 0,309 = 3,296 Trong đó:λr2ξbh = 0,949 λrnbh = 0,309 λđ2 = 0,55 λt2bh = 1,4885 +.Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mặt bão hòa mạch từ tản: 58 ∑ λr 2ξbh x 2' ξbh = x 2' ∑ λ2 = 0,155 3,296 = 0,1233(Ω) 4,143 Trong đó: x'2 = 0,155(Ω) Σλ2 = 4,143 2.84 Những tham số ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoìa dòng điện bão hòa từ tản: +.Tổng trở ngắn mạch: rnξbh = rnξ = r1 + r'2ξ=0,074 + 0,028 = 0,102 (Ω) đó: r1 = 0,074 (Ω) r'2ξ = 0,028 (Ω) xnξbh = x1bh + x'2ξbh = 0,1662 + 0,1233= 0,2895 (Ω) Z nξbh = rn2ξ + x n2ξbh = 0,102 + 0,2895 = 0,306(Ω) 2.85 Dòng điện khởi động máy s = I k = I nξbh = U1 220 = = 718,9( A) Z nξbh 0,306 2.86 Bội số dòng khởi động : ik = Ik 718,9 = = 5,067 I dm 141,86 + Điện kháng hỗ cảm xét đến bão hòa mạch từ tản: x12 n = x12 F∑ = x12 k µ = 5,63.1,508 = 8,49(Ω) Fδ 59 Trong đó: x12 = 5,63(Ω) kμ = 1,508 C 2ξbh = + x 2' ξbh x12 n =1 + 0,1233 = 1,014 8,49 + Dòng điện rôto khởi động quy đổi stato: I 2' m = I 2' k = Ik 718,9 = = 708,9( A) C 2ξbh 1,014 2.87 Bội số mômen khởi động :  I mk =  ' k  I dm 2  r2'ξ  718,9  0,028  ' S dm =  8.10 −3 = 1,7   708,9  0,0127  r2 H: Tính toán nhiệt : Động điện không đồng kiểu kín IP44 tính toán nhiệt theo sơ đồ thay hình 8-7 Máy có quạt thổi vỏ máy qua cánh tản nhiệt đồng thời có gió thổi tuần hoàn vỏ máy nhờ cánh quạt đặt vành ngắn mạch rôto lồng sóc.Tâm máy cao h=250 mm chiều dài lắp đặt vỏ máy M 2.88 Tính toán nhiệt sơ đồ thay thế: 60 1.1.Các nguồn nhiệt sơ đồ thay thế: - Ta có sơ đồ nhiệt đơn giản dùng cho động không đồng kiểu kín PFe Trong dó: QCu PCu: tổn hao đồng Qcd PFe VFe Rcd RCu PFe: tổn hao sắt QFe P PR: tổn hao rôto R RFe RFe: nhiệt trở chỗ tiếp giáp lõi sắt stato Q ' α ' Vα Rα với vỏ gông stato Rcd:nhiệt trở cách điện rãnh ΣP ' R α:nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh Rα V g lệch nhiệt với không khí nóng bên máy vỏ máy Rα:nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh nhiệt độ bề mặt vỏ không khí làm mát + Tổn hao đồng stato: QCu1 = PCu1 + 0,5Pƒ1 = +0,5.88,078=686,329(W) Trong giá trị PCu1 Pƒ tra bảng đặc tính làm việc động chế độ định mức +.Tổn hao sắt stato(bỏ qua tổn hao bề mặt): QFe = PFe = P'Fe = 1,097 (kW)=1097 W +.Tổn hao rôto: 61 QR = PCu2 + 0,5.Pƒ + Pco + Pbm2 + Pdm2 = 309+44,039+820+47+67=482,8(W) Trong đó: PCu2 = 309W 0,5Pƒ = 44,039 W Pco = 820 w Pbm2= 27 W Pdm2= 47 W 2.89 Tính nhiẹt trở: Nhiệt trở mặt lõi sắt stato Theo công thức 8-28 8-26 TKMĐ R Fe = RFeg + Rδg = Trong đó: R Feg = h g1 λ Fe S g1 = S Dn  1  + α  g α δg     α g S g1 RFeg: nhiệt trở khe phụ khe hở không khí công nghệ giủa lõi sắt stato vỏ mays công nghệ chế tạo gây với Sg1= SDn = π.Dn.l1=π.43,7 23 = 3156cm2 Dn đường kính stato,l1 chiều dài lõi sắt stato λ Fe 30.10 −2 αg = = = 0,0781(W / C.cm ) hg1 3,84 Chọn λFe = 30.10-2 theo bảng 8-2 TKMĐ hg1 = 3,84 cm chiều cao gông stato αδg = (0,08-0,1)(W/cm2.0c) chọn αδg=0,09(W/cm2.0C) hệ số truyền nhiệt kinh nghiệm thay vào ta : R Fe = S Dn  1  + α  g αδg   =  +  = 3,926.10 −3 ( C / W )  3156  0,781 0,09   62 2.90 Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stato : Theo công thức 8-29 TKMĐ ta có: Rd = δC + λC S d α d S d Trong đó: δC = 0,02cm (chiều dày cách điện dùng băng vải.) λC = 0,16.10-2(W/0C) tra bảng 8-1 TKMĐ cấp cách điện F Sđ= 2.Z1 Cb lđ=2.48.53,8.5,1089 = 26386 (cm2) với Cb:chu vi bối dây.được lấy gần chu vi rãnh stato d − d1 C b = π (d + d ) + (h12 − d1 ) + ( ) = 4 1,45 − 1,06 π (1,06 + 1,45) + (4,37 − 1,06) + ( ) = 5,281cm 4 αd=(1+0,54.V2R).10-3 = (1+0,54.21,82).10-3 = 0,257(W/cm2.0C) VR = π D.n 28.π 1488 = = 21,8 6000 6000 với n = n1- Sđm.n1 = 1500- 8.10 −3 1500= 1488 (vòng/phút) thay số vào công thức ta được: Rd = δc 0,02 + = + = 0.958.10 −3 ( C / W ) −2 λc S d α d S d 0,16.10 26386 0,0781.26386 2.91 Nhiệt độ đặc trưng cho độ chênh nhiệt giũa không khí nóng bên máy vỏ máy : với α=α0.(1+k0.VR).10-3 α0=1,42.10-3(W/0C.cm2) hệ số tản nhiệt bề mặt môi trường tỉnh k0=(0,05-0,07)ta chọn k0=0,06 hệ số tính đến hoàn hảo dịch chuyển dòng không khí bề mặt phần đầu nối dây quấn 63 α=1,42.10-3(1+0,06.21,8)=3,277.10-3(W/0C.cm2) thay vào ta được: Rα' = 1 = = 0,076( C / W ) ' −3 α Sα 3,277.10 4000 với S'α=4000(cm2) bề mặt bên vỏ máy bao gồm phần tử không tiếp xúc với bề mặt nắp máy,được xác định theo kết cấu máy 2.92 Nhiệt trở bề mặt máy : Theo công thức 8-34 TKMĐ: Rα = α V SV + α S n' + α V" S n" ' V Trong đó:-hệ số tản nhiệt cánh tản nhiệt αV=kg.α'V (theo công thức 8-32 TKMĐ) Kg = αg b c 1,5 3,95.10 −2 0,3 + ' = + = 1,92 b + c α V b + c 0,3 + 1,5 6,06.10 −3 0,3 + 1,5 b,c kích thước cánh rãnh tản nhiệt:b=0,3cm; c=1,5cm α'V xác định theo công thức 8-23 TKMĐ α'V=3,6.d-0,2.v0,8.10-4 = 6,06.10 −3 với đường kính rãnh thông gió: d= 2.h.c 2.2,5.1,5 = = 1,875(cm) h + c 2,5 + 1,5 với h=2,5(cm) tốc độ gió thổi mặt vỏ máy tính đến giảm 50% theo chiều dài gân tản nhiệt v= 0,5.π Dn n 0,5.π 43,7.1470 = = 16,80( m / s) 6000 6000 64 αV = kg.α'V = 1,92.6,06.10-3=0,0116 mà αg = βλth(β.h) λ = 4.10-2(w/0C.cm2) hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm gân (lá thép kỹ thuật ,cách điện sơn)tra bảng 8-2 TKMĐ β= 2.α V' = λ b 2.6,06.10 −3 ≈1 4.10 −2.0,3 → αg = 1.4.10-2th(1.2,5) = 3,95 10 −2 α'n = 3,6.d-0,2.v0,8.10-4= 10,5.10 −3 *.Hệ số tản nhiệt nắp G lấy hệ số G: α"n = α0 = 1,42.10-3(w/0C.cm2) -SC:Diện tích tản nhiệt vỏ máy (kể gân) chọn chiều dài vỏ máy L lần lõi sắt stato:L = 2.l1 = 2.23 = 64cm với ng số gân tản nhiệt ng = π ( Dn + 2.a ) π (43,7 + 2.0,5) 0,8 = 0,8 = 62,38( gan) b+c 0,3 + 1,5 với a=0,5cm chiều dày phần vỏ gân -Diện tích nắp:S'n = S"n = 1000(cm2) Thay số vào công thức ta có: Rα = 1 = = 1,226.10 − ( C / W ) ' " " −3 −3 α V SV + α S n + α V S n 0,0116.6000 + 10,5.10 1000 + 1,42.10 1000 ' V 2.93 Nhiệt trở lớp cách điện: Theo công thức 8-25 TKMĐ RC = δC λC S C 65 với δC = C = 0,04(cm) chiều dày cách điện rãnh tiết diện truyền nhiệt lớp cách điện (cm2) SC = Z1.Cb.l1=48.5,281.23 = 5830,2 (cm2) Cb = 5,281cm; chu vi rãnh stato λc = 0,1.10-2(W/0C) → α'n=3,6.(0,01875)-0,2.(0,5.10,38)0,8.10-4 = 2,98.10-3(W/0C.cm2) RC = δC 0,04 = = 4,28.10 −3 ( C / W ) λC S C 0,16.10 −2.5830,2 Các tài liệu sử dụng tham khảo THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN (in lần thứ có bổ sung,chỉnh sửa) Tác giả:TRẦN KHÁNH HÀ-NGUYỄN HỒNG THANH Nhà xuất khoa học kỹ thuật hà nội - 2006 EXCEL-2003 MICROSOFT WORD 2003 AUTOCAD 2007 66 [...]... các động cơ không đồng bộ 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 0,55 kW đến 90 kW.Ký hiệu theo tiêu chuẩn Việt Nam 1987 - 1994 Công suất (kW):0,55 / 0,75 / 1,1 / 1,5 / 2,2 / 3 / 4 / 5.5 / 7,5 / 11 / 15 / 18,5 / 22 / 30 / 37 / 45 / 55 / 75 / 90 Theo tiêu chuẩn này ,các động cơ điện không đồng. .. PHẦN II : 17 THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA ROTO LỒNG SÓC: Với các số liệu sau: - công suất định mức : Pđm = 75 kw - Điện áp định mức :Uđm = 38 0 V - Sơ đồ nối dây : Y - Hiệu suất : η n = 90% - Số pha : m = 3 ,tần số f = 50 hz - Số cặp cực : 2p =4 - Cos ϕ = 0,89 Kiểu máy kín hệ thống làm mát bằng quạt gió , cấp cách điện F CHƯƠNG I : Tính toán các kích thước cơ bản của dây quấn của động cơ 1.1) Số... đồng bộ trong dãy đều chế tạo theo kiểu IP44 2 Tiêu chuẩn vể 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 thứơc lắp đặt :Chiều cao tâm trục có thể được chon theo dãy công suất của động cơ 13 3 Ký kiệu máy Ví dụ : 3K 250 M4 - 3K : Động cơ điện không đồng bộ dày K thiết. .. B: Thiết kế dây quấn rãnh và gông roto: 2.15 Số rãnh roto : Nếu khe hở không khí bé thì khi khởi động mômen phụ do từ trường sóng bậc cao gây nên,do vậy chọn Z2 sẻ ảnh hưởng đến quá trình khởi động và đặc tính 28 làm việc Việc chọn Z2 thích hợp có thể hạn chế mômen phụ đồng bộ và không đồng bộ cũng như mômen phụ gây ra hiện tượng rung và ồn thiết kế rôto đúc nhôm,chọn rãnh rôto Z 2 phải dựa trên cơ. .. mạch : Sv = a b =46 35 = 1610 mm2 2.27 Bề rộng răng roto ở 1 /3 chiều cao răng : b' z2 1 3 4 4 π ( D ' − 2h42 − (.h12 + d )) π (27,8 − 2 × 0,05 − (3, 47 + 1 ,30 6) 3 3 = −d = − 1 ,30 6 = 0,402(cm) Z2 38 2.28 Chiều cao gông roto : Đối với động cơ loại rãnh có đáy tròn , số đôi cực 2p=4; hg 2 = D ' − Dt d 27,8 − 8 1 ,30 6 − hr 2 + 2 = − 4,2 + = 5,91(cm) = 59,1(mm) 2 6 2 6 Trong đó: d2 = 13, 06 (mm), hr2 = 42(mm),chiều... 0 ,34 6 b42 1,5 5+ 5+ δ 1 ⇒ 1, 83 kδ1 = =1,102 1, 83 −1,708.1 ⇒kδ =kδ1.kδ 2 =1,02.1,015 =1, 035 2 .31 Dùng thép kĩ thuật điện cán nguội 2212 : 2 .32 Sức từ động khe hở không khí : - Mạch từ có 2 đoạn qua khe hở không khí bề rộng của khe hở không khí theo hướng kính, theo công thức 4-18 TKMĐ Fδ = 1,6 kδ Bδ δ.104 = 1,6.1, 035 .0,79.0,1.104 = 130 8(A) Trong đó: Bδ = 0,79T mật độ từ thông khe hở không khí 33 ... máy điện không đồng bộ rôto lồng sóc : 2p=4 Z1 = 48 rãnh chọn Z2 = 38 rãnh 2.16 Đường kính ngoài roto : D '= D- 2.δ = 28 - 2 0,1 = 27,8 cm Trong đó : D = 28 (cm) đường kính trong stato δ = 0,1 (cm) khe hở không khí 2.17 Đường kính trục rôto: Dt = 0 ,3 D = 0 ,3 28 = 8,4 (cm) Lấy Dt = 8 (cm ) 2.18 Bước răng roto : π D ' π 27,8 t2 = = = 2,29(cm) = 22,9(mm) Z2 38 2.19 Sơ bộ định chiều rộng răng roto : Theo... gông roto 2.47 Sức từ động trên gông rôto: Fg2 = Lg2.Hg2 = 10,9 2,55 = 27,8 A 2.48 Tổng sức từ động trên gông roto : Theo công thức 4-82TKMĐ FΣ = Fδ+Fz1+Fz2+Fg1+Fg2 = 130 8 + 207+166,9 + 2 63, 8 + 27,8 = 19 73, 5 A Trong đó:Fδ= 130 8A) sức từ động khe hở không khí Fz1=207(A) sức từ động trên răng stato, Fz2=166,9 (A) sức từ dộng trên răng rôto Fg1=2 63, 8(A) sức từ động trên gông stato Fg2=27,8(A) sức từ động. .. định ở mục trên 2.29 Độ nghiêng rãnh roto : Độ nghiêng bằng một bước rãnh stato ( để giảm bớt biên độ sóng bậc cao ) bn = t1 = 1, 83( cm ) = 18 ,3 (mm) C: Tính toán mạch từ động cơ không đồng bộ : 2 .30 Hệ số khe hở không khí : - Do rãnh phần ứng có rãnh dẫn đến từ dẫn trên khe hở của bề mặt phần ứng có rãnh khác nhau - trên răng từ trở nhỏ tên rãnh do sức từ động khe hở không khí của phần ứng có răng rãnh... = hr2 3 3 2 .39 Hệ số bão hòa răng : 34 kz = Fδ + Fz1 + Fz 2 130 8 + 207 + 166,9 = = 1,285 Fδ 130 8 2.40 Mật độ từ thông trên gông stato : Bg 1 = φ.10 4 2.hg1.l1.k c1 0,0249.10 4 = = 1,48(T ) 2 .3, 84. 23. 0,95 2.41 Cường độ từ trường trên gông stato: Tra bảng từ hóa ở mục lục V-9 ta được : Hg1 = 8, 43 (A/cm) 2.42 Chiều dài mạch từ ở gông stato: Theo công thức 4-48 TKMĐ Lg 1 = π ( Dn − hg1 ) π ( 43, 7 − 3, 84) ... cố gắng lấy lớn để dùng lõi lấy làm việc khác, cần giá đỡ rôto Khi đường kính rôto lớn 1000mm dùng tôn silíc hình rẽ quạt ép lại Lúc dung giá đỡ rôto hình cánh sao.Gía đỡ rôto máy lớn thường làm... không đồng rôto dây quấn điều chỉnh tốc tốc độ chừng mực định, tạo mômen khởi động lớn mà dòng khởi động không lớn lắm, chế tạo có khó so với với loại rôto lồng sóc, giá thành cao hơn, bảo quản... trục 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 tốc độ chậm đuờng kính rôto thường lớn - Sự khác động sơ cấp kéo (đối