THIẾT kế ĐỘNG cơ không đồng bộ một PHA điện DUNG

đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động kđb Mở đầu Động công suất nhỏ ngày đợc sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực nh công,nông nghiệp,trong tự động hoávà máy tính,trong hàng không,trong sinh hoạt gia đình Động công suất nhỏ đa dạng phong phú chủng loại chức Tất động không đồng pha công suất nhỏ có nhợc điểm có chốt li tâm rơ le chuyên dụng để ngắt phần tử khởi động Điều dẫn tới làm tăng giá thành động làm giảm độ tin cậy chúng.Trong trờng hợp độ tin cậy động đóng vai trò quan trọng yêu cầu mô men khởi động không cao, ngời ta thờng dùng động pha với tụ làm việc mắc cố định Nghĩa hai dây quấn đợc nối với nguồn pha Cuộn nối trực tiếp với nguồn(Cuộn A), cuộn phụ(Cuộn B) nối với nguồn qua tụ C Các cuộn dây A B chiếm số rãnh nh stato Nh động điện dung đóng vị trí lớn,bởi có u điểm dùng nguồn cấp pha, hệ số cos cao, độ tin cậy cao Do ứng dụng rộng rãi nên đặt vấn đề phải cải tiến công nghệ nhằm tạo sản phẩm có chất lợng cao hơn, giá thành rẻ thích hợp với ngời tiêu dùng Cùng với phát triển kinh tế nhu cầu máy điện, động điện dung đợc sử dụng ngày nhiều với số lơng ngày lớn Đặt yêu cầu phải tìm phơng án thiết kế tốt Nhờ có máy tính mà ta tính toán đợc nhiều phơng án chọn phơng án tốt Trong đồ án này, nhiệm vụ em là: *Tính toán, lập trình thiết kế động cơ, chọn kích thớc rãnh stato roto cho tổng suất từ động rơi stato roto bé Mục đích làm giảm đợc dòng từ hoá, làm tăng hiệu suất máy điện hệ số cos Em sử dụng phơng pháp duyệt toàn lới trình thiết kế *Nghiên cứu ảnh hởng mômen phụ động không đồng bộ: Phân loại, nguyên nhân cách khắc phục *Một số ý sử dụng động điện dung đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động kđb Do trình độ em hạn chế điều kiện thời gian có hạn nên thiết kế nhiều phần tính toán cha đợc tối u Em mong đợc hớng dẫn bảo tận tình thầy cô giáo để em đợc hiểu sâu máy điện nói chung động điện dung nói riêng Sau thời gian nghiên cứu, học tập đợc giúp đỡ tận tình thầy, cô giáo.Đặc biệt cô giáo-Tiến Sỹ Nguyễn Hồng Thanh môn Thiết Bị Điện-Điện tử, Khoa Điện, Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội nhiệt tình hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành tốt nhiệm vụ thiết kế Hà Nội ngày tháng năm Sinh viên thiết kế Mục lục Lời nói đầu Phần i thuật toán thiết kế Sơ đồ mạch điện động điện dung Chơng I Xác định kích thớc chủ thông số pha Chơng II Xác định kích thớc rãnh stato Chơng III Xác định kích thớc rãnh roto Chơng IV Tính toán trở kháng stato , roto Chơng V Tính toán mạch từ Chơng VI Tính toán chế độ định mức đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động kđb Chơng VII Tính toán dây quấn phụ Chơng VIII Tính toán tổn hao sắt dòng điện phụ Chơng IX Tính toán chế độ khởi động Phần II Chơng trình thiết kế ngôn ngữ C C++ Phần III Chuyên đề mômen phụ Phần IV Tài liệu tham khảo Phần v phụ lục Phần I Thuật toán thiết kế Sơ đồ mạch điện động điện dung U l C A I A I B Chơng B đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động kđb xác định kích thớc chủ yếu thông số pha Yêu cầu toán thiết kế động kiểu kín, cách điện cấp B Kích thớc chủ yếu đờng kính D (đờng kính Dn) chiều dài tính toán l lõi sắt Stato Khi xác định kích thớc chủ yếu, ngời ta thờng quy đổi công suất máy pha máy ba pha có kích thớc Lúc công suất máy ba pha quy đổi là: 1.Công suất đẳng trị PđmIII = 1Pđm =1,5.180 =270 W Trong đó: Đối với động điện dung: =(1,25 ữ 1,7); Chọn =1,5 2.Công suất tính toán động pha đẳng trị PsIII = PdmIII 270 = = 459,184 W III cos III 0,588 Tra bảng (1-1) trang 20 theo tài liệu [1] ta có: III cosIII = 0,588 3.Tốc độ đồng động n db = 60 f 60.50 = = 3000 vg/p p 4.Đờng kính Stato đợc xác định theo công thức Dn = PSIII P 44 44 459,184.1 3 = = 11,484 cm k D B A. ndb 0,55 0,5.115.0,9.3000 Trong đó: Từ thông khe hở không khí B = (0.3 ữ 1)T: mật độ từ thông khe hở không khí ; chọn B =0,5T Tải đờng A=(90 ữ 180) ; chọn A=115 A/cm Hệ số = l D = ( 0,22 ữ1,57 ): tỷ lệ chiều dài lõi sắt Stato với đờng kính ; chọn Hệ số k D = D Dn ờng kính ngoài, chọn = 0,9 = ( 0,485 ữ 0,615 ) : hệ số đờng kính đ- k D = 0,55 đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động kđb Dựa vào bảng 26 theo tài liệu [1] Ta quy chuẩn: Dn = 116 mm Chiều cao tâm trục: H =71 mm 5.Đờng kính Stato D =kD Dn =0,55.116 =63,8 mm 6.Bớc cực Stato D 63,8 = 2p = =100,17 mm 2.1 7.Chiều dài tính toán Stato l = xD =0,9 63,8 = 57,42 mm 8.Chiều dài khe hở không khí Chọn khe hở không khí : Khe hở không khí lớn tổn hao không tải hệ số cos nhỏ nhng nh chọn khe hở không khí nhỏ vấn đề công nghệ không đáp ứng đợc làm tăng sóng bậc cao lên =0,2+D/200 mm; Ta chọn =0,3 mm 9.Đờng kính lõi sắt Roto D =D =63,8 2.0,3 =63,2 mm 10.Đờng kính trục Roto dt =0,3 D = 0,3 63,8 =19,14 mm Việc chọn số rãnh Stato ZS động điện dung số rãnh Roto Z R có quan hệ mật thiết với nhau, chọn ta phải xét đến quan hệ sau: - Trên đặc tính momem M= f(n) chỗ lồi, lõm nhiều momem ký sinh đồng không đồng sinh - Động làm việc, tiếng ồn lực hớng tâm sinh nhỏ - Tổn hao phần sinh nhỏ 11.Ta định chọn: ZS = 24 ; ZR = 19 đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động kđb 12.Chọn dây quấn: Ta chọn dây quấn lớp bớc đủ đồng khuôn phân tán hai mặt phẳng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Y A B X Sơ đồ khai triển dây quấn động KĐB pha điện dung Với Zs = 24; p = 1; qA = qB =6;AX pha chính; BY pha phụ 13.Động điện dung ngời ta thờng chọn số rãnh pha (pha A) số rãnh pha phụ (pha B) ZA =ZB = Z S 24 = = 12 rãnh 2 14.Số rãnh dới đôi cực pha qA =qB = ZS 24 = =6 2mp 2.2.1 15.Hệ số dây Stato 0,707 0,707 = KdqA= q.Sin = 0,903 sin 4.q 4.6 Chọn =1: Bậc sóng sức từ động 16.Hệ số bão hoà kZ = ( 1,1 ữ1,5) ; Chọn kZ =1,1 17.Hệ số cung cực từ =0,66 ữ 0,73 ; Chọn =0,66 Hệ số phụ thuộc vào độ bão hoà Stato Roto 18.Từ thông khe hở không khí = ..l B.10-4 = 0,66.10,017.5,742.0.5 10-4 đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động kđb =18,981 10-4 wb 19.Số vòng cuộn dây WSA = Udm.k E 0,82.220 = = 479,42 vòng 4.k f k dqA 4.1,1.50.19,981.10 4.0,903 Quy chuẩn : WSA = 480 vòng Trong đó: E U Hệ số KE = dm = (0,7ữ0,9) ; Chọn KE= 0,82 20 Số dẫn rãnh urA =a WSA 480 =1 =80 p.q 1.6 Chọn a=1: số mạch nhánh song song 21 Dòng điện định mức IđmA = Pdm II cos II Udm = 180 0,407 220 =1,422 A Từ đờng biến thiên hình (1-3) trang 21 theo tài liệu [1] với P= 180 W II.cosII = 0,407 22.Tiết diện dây sơ SSA = I dm 1,422 =0,237 mm2 = a.J 1.6 Trong mật độ dòng điện J= (6ữ7) A/ mm2 ; Chọn J = A/ mm2 Từ phụ lục trang 269 theo tài liệu [1] Quy chuẩn SSA=0,246 mm Suy ra: - Đờng kính chuẩn dây dẫn không cách điện: d=0,56mm - Đờng kính chuẩn kể cách điện: dcđ=0,615 mm Căn vào tiết diện dây, ta chọn loại dây có kí hiệu B-2 23.Bớc Stato ts = D 63,8 = = 8,347 mm ZS 24 24.Bớc Roto đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động kđb D ' 63,2 = = 10,445 mm tR = 19 ZR Chơng xác định kích thớc rãnh stato 1.Ta chọn thép cán nguội mã hiệu 2312 có oxy hoá bề mặt chiều dày thép 0,5 mm, có hệ số ép chặt KC =0,97 2.Xác định dạng rãnh Stato Stato động điện dung dùng dạng rãnh sau: Hình lê Hình nửa lê Hình thang - Rãnh hình lê: có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở đáy rãnh so với rãnh nhỏ, giảm đợc suất từ động cần thiết - Rãnh hình nửa lê: có diện tích lớn dạng rãnh hình lê - Diện tích rãnh hình thang lớn nhng tính công nghệ hai dạng rãnh đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động kđb 3.Ta chọn dạng rãnh hình lê 4.Chiều cao miệng rãnh b4S h4S hrs d1S h12s d2S h4s = (0,5 ữ0,8) mm ; Chọn h4s = 0,5 mm 5.Chiều rộng miệng rãnh b4S = dcđ + (1,1ữ 1,5) = 0,615 +(1,1+1,5); Chọn b4S = mm 6.Kết cấu cách điện rãnh: Dùng giấy cách điện có bề dày 0,2mm , chiều cao 2mm 7.Chiều rộng Stato bZS đợc xác định theo kết cấu , tức xét đến : - Độ bền - Gía thành khuân dập, độ bền khuôn - Đảm bảo mật độ từ thông qua nằm phạm vi cho phép - Yêu cầu phần chọn kích thớc ,rãnh stato cho để sức từ đông rơi stato nhỏ Fs F Fgs Fzs hrS h*rs Đồ thị Fs = f(hrs) 8.Đây thực chất toán tối u hoá tìm chiều cao rãnh stato đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động kđb (Trên đồ thị điểm h*rs) cho sức từ động rơi stato nhỏ *)Hàm mục tiêu: Fs = Fzs + Fgs Trong đó: Fs tổng sức từ động rơi stato Fzs sức từ động rơi stato Fgs sức từ động rơi gông stato *)Các buộc: - Hệ số lấp đầy: 0,7 Kld 0,75 - Mật độ từ thông Bzs gông Bgs stato 1,2 Bzs 1,6 T 0,9 Bgs 1,3 T + Giới hạn giới hạn dới bề rộng răng, chiều cao gông bzsmin = B l t s 0,5.5,742.8,347 = =2,689 mm B zs max l s k c 1,6.5,742.0,97 bzsmax = B l t s 0,5.5,742.8,347 = =3,586 mm B zs l s k c 1,2.5,742.0,97 10 0,01898.10 = = 13,106 mm hgsmin = 2.B gs max l s k c 2.1,3.5,742.0,97 10 0,01898.10 = = 18,932 hgsmax = 2.B gs l s k c 2.0,9.5,742.0,97 mm Khi hgsmin hrsmax ; hgsmax hrsmin ; Vậy ta có giới hạn giới hạn dới chiều cao rãnh stato nh sau: hrsmin = 116 63,8 Dn D - hgsmax = - 18,932 = 7,168 mm 2 hrsmax = 116 63,8 Dn D - hgsmin = - 13,106 = 12,994 mm 2 - Điều kiện công nghệ: bzs 1,8 mm *)Biến số độc lập : Chiều cao rãnh stato hrs 10 đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động kđb printf("Pdr");gotoxy(8,21);cout[...]... tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động cơ kđb một Chơng 9 tính toán chế độ khởi động Khi hệ số trợt s=1 thì điều kiện đạt đợc mômen khởi động lớn nhất và dòng điện khởi động nhỏ nhất là mâu thuẫn nhau Nên khi xác định đặc tính khởi động của động cơ điện thì phải xác định chỉ tiêu nào là quan trọng nhất Thực tế khi thiết kế yêu cầu mômen khởi động càng lớn càng tốt với dòng điện khởi động không lớn lắm... tính khởi động Vậy nội dung của phần này là tính toán, xác định các tham số của pha phụ và tính chọn phần tử phụ (điện dung tụ điện) 1.Tỉ số biến áp x A1 156,668 k= tgA = r = 213,0.9 =0,7354 A1 2 .Dung kháng trong dây quấn phụ xc =k2 xA1 + k rA1 =0,73542.156,668+0,7354.213,029 = 241,403 3 .Điện dung cần thiết của tụ điện 28 đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động cơ kđb một 10 6 106 CV = = =13,2... nghiệp pha điện dung R thiết kế động cơ kđb một = dR + tR + rR =2,661+2,278+0,969 =5,908 R = R ' l R Z S k dqA 2 57,42.24.0,9032 ( ) =5,908 =5,977 l S Z R k dqR 57,42.19.0,9982 19 .Điện kháng Roto quy đổi sang Stato XRA = XSA ' R =11,887 S 5,977 =12,07 5,908 20 .Điện kháng Stato tính theo đơn vị tơng đối X * R = X R I U dm dm =12,07 1,422 =0,078 220 22 đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động. .. mạch điện thay thế thứ tự thuận ZA1 =rA1 +j xA1=(rSA +rRA1) + j (XSA + XRA1) =(14,6+189,429)+j(11,887+145,427) 27 đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động cơ kđb một =213,029+ j156,668 chơng 7 tính toán dây quấn phụ Tính toán dây quấn phụ theo điều kiện đạt đợc từ trờng quay tròn ở chế độ định mức Tham số của pha phụ đối với động cơ điện dung nó quyết định tính năng làm việc và đặc tính khởi động. .. vành ngắn mạch: Dv = D av 2. =63,2 12 2.0,3=50,6 mm 17 đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động cơ kđb một ChƯơng 4 xác định trở kháng dây quấn Stato và roto I xác định thành phần trở kháng Stato Độ chính xác của tính toán động cơ điện dung phụ thuộc vào độ chính xác của tính toán tham số Vì vậy, việc xác định điện trở và điện kháng dây quấn Stato, Roto là rất quan trọng 1.Chiều dài phần đầu nối... nghiệp pha điện dung thiết kế động cơ kđb một 12.Tổng trở thứ tự thuận pha phụ ZB1 = (rsB + k2 rRA1) + j (k2 xA1 xC) =(8,14+0,7442.198,429)+j(0,7442.156,668-244,98) =117,977 j158,258 Do điện dung chọn là số nguyên nên điều kiện để đạt đợc từ trờng tròn không đợc thoả mãn, vì vậy ta phải dùng công thức chung cho từ trờng elip để tính các tham số ở chế độ định mức 13.Trở kháng thứ tự nghịch pha chính... chế độ định mức 1.Tham số ban đầu mạch điện thay thế pha chính rRA =13,704 rSA =14,6 xRA=12,07 xSA =11,887 26 đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động cơ kđb một xmA =439,968 2.Tính hệ số từ kháng của mạch điện = rRA 13,704 = =0,031 x mA + x RA 439,968 + 12,07 = x mA 439,968 = =0,973 x mA + x RA 439,968 + 12,07 3 .Điện trở tác dụng thứ tự thuận của mạch điện Chọn s=0,045 làm giá trị tính toán... nghiệp pha điện dung thiết kế động cơ kđb một 9.Bội số dòng khởi động ik = 2,2235 Ik = =1,563 1,422 I dm 10.Hệ số công suất tổng lúc khởi động I k' 2,1455 Cosk = I = 2,2235 =0,965 k 11.Mômem khởi động Mk= 97,4.10 3 2 2 ' 2( I Ak 1 I Ak 2 ) rRAk n db 3 = 97,4.10 2(1,49512 0,2113 2 )14,259 =3028,31 Gcm 3000 12.Bội số mômem khởi động mk = Mk 3028,31 = =0,497 M dm 6092,46 13.Công suất tiêu thụ lúc khởi động. .. số quy đổi điện trở 2 Z R k dR 19.0,998 2 Roto sang dây quấn Stato kds =0,903 kdqR =kn =0,998: Hệ số dây quấn Roto lồng sóc khi cần làm rãnh nghiêng 13 .Điện trở của phần trở Roto lồng sóc 20 đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động cơ kđb một 0,275.10 4 1 57,42 rpt = rt + + 2Sin 2 1 = 1,6896.10-4 2 p = 2Sin 23 34,272 19 ZR rv Trong đó: rt = S 75 0 lR :Điện trở thanh dẫn Roto S rR rv :Điện trở... 34,27 mm2 8 18.Sức từ động ở răng Roto FZR =2 HZR hZR= 2.5,08.0,92 = 9,34 A 16 đồ án tốt nghiệp pha điện dung thiết kế động cơ kđb một Dựa vào bảng quan hệ H=f(B) ở phụ lục I trang 268 theo tài liệu[1] 19.Sức từ động ở gông Roto F gR = H (dt + hgR ) gR 2 p = 3,25 3,14(1,914 + 1,26) =16,19 A 2.1 20.Tổng sức từ động Roto min FR =FZR+FgR = 9,34+16,19 = 25,53 A 21 Với K= 80 ta có kết quả kích thớc răng