Đồ án môn máy điện thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc

ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc MỤC LỤC Phần I : Những vấn đề chung động không đồng Phần II : Thiết kế động điện không đồng xoay chiều pha rôto lồng sóc…………………………………………………………… Chương I : Tính toán kích thước dây quấn động cơ………………………………………………………………… I.1 Số đôi cực .22 I.2 Đường kính stato……………………………………………….22 I.3 Đường kính stato………………………………………………….22 I.4 Công suất tính toán…………………………………………………… 22 I.5 Bước cực……………………………………………………………… 23 I.6 Chiều dài tính toán lõi sắt Stato(l)………………………………… 23 I.7 Lập phương án so sánh………………………………………………… 23 I.8 Dòng điện pha định mức……………………………………………… 23 Chương II : Tính toán kích thước vùng rãnh dây stato…………… II.1 Số rãnh Stato………………………………………………………… 24 II.2 Bước rãnh stato……………………………………………………… 24 II.3 Số dẫn tác dụng rãnh……………………………………… 24 II.4 Số vòng dây nối tiếp pha dây quấn stato………………………… 24 II.5 Tiết diện đường kính dây……………………………………………… 24 II.6 Kiểu dây quấn……………………………………………………………… 24 II.7 Hệ số dây quấn………………………………………………………………25 II.8 Từ thông khe hở không khí………………………………………………….26 II.9 Mật độ từ thông khe hở không khí………………………………………… 26 II.10 Sơ định chiều rộng răng…………………………………………….26 II.11 Sơ chiều cao gông stato…………………………………………………27 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc II.12 Sơ định chiều rộng răng…………………………………………….27 II.13 Bề rộng stato………………………………………………………… 27 II.14 Chiều cao gông từ Stato……………………………………………………29 Chương III : Tính toán khe hở không khí…………………………… III.1 Khe không khí…………………………………………………………….30 Chương IV : Tính toán rôto……………………………………………… IV.1 Số rãnh Rôto……………………………………………………………… 30 IV.2 Đường kính Rôto…………………………………………………… 30 IV.3 Bước Rôto…………………………………………………………… 30 IV.4 Xác định sơ chiều rộng Rôto……………………………………….30 IV.5 Đường kính trục Rôto…………………………………………………….…31 IV.6 Dòng điện dẫn Rôto…………………………………………….31 IV.7 Dòng điện vành ngắn mạch………………………………………… 31 IV.8 Tiết diện dẫn nhôm…………………………………………… 31 IV.9 Tiết diện vành ngắn mạch………………………………………………… 32 IV.10 Kích thước rãnh rôto vành ngắn mạch………………………………….32 IV.11 Diện tích rãnh rôto…………………………………………………………33 IV.12 Diện tích vành ngắn mạch………………………………………………….33 IV.13 Bề rộng rôto 1/3 chiều cao .33 IV.14 Chiều cao gông Rôto 34 IV.15 Làm nghiêng rãnh Rôto………………………………………………… 34 Chương V : Tính toán mạch từ…………………………………………… V.1 Hệ số khe hở không khí………………………………………………………35 V.2 Sức từ động khe hở không khí………………………………………… 36 V.3 Mật độ từ thông stato………………………………………………… 36 V.4 Cường độ từ trường stato………………………………………… 37 V.5 Sức từ động stato……………………………………………… ….37 V.6 Mật độ từ thông rôto………………………………………………… 37 V.7 Cường độ từ trường rôto……………………………………… ….37 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc V.8 Sức từ động rô to……………………………………………………37 V.9 Hệ số bão hòa răng………………………………………………………… 37 V.10 Mật độ từ thông gông stato…………………………………………….37 V.11 Cường độ từ trường gông stato……………………………………………38 V.12 Chiều dài mạch từ gông stato…………………………………………… 38 V.13 Sức từ động gông stato……………………………………………………38 V.14 Mật độ từ thông gông rô to…………………………………………….38 V.15 Cường độ từ trường gông rô to………………………………………… 38 V.16 Chiều dài mạch từ gông rô to…………………………………………… 38 V.17 Sức từ động gông rô to…………………………………………………38 V.18 Tổng sức từ động mạch từ S……………………………………………39 V.19 Hệ số bão hòa toàn mạch……………………………………………………39 V.20 Dòng điện từ hóa……………………………………………………………39 Chương VI : Tính toán tham số làm việc động cơ………… VI.1 Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato…………………………………40 VI.2 Chiều dài trung bình vòng dây dây quấn stato…………………….40 VI.3 Chiều dài dây quấn pha stato 40 VI.4 Điện trở tác dụng dây quấn stato……………………………………….40 VI.5 Điện trở tác dụng dây quấn rô to……………………………………….40 VI.6 Điện trở vành ngắn mạch………………………………………………… 41 VI.7 Điện trở rô to……………………………………………………………… 42 VI.8 Hệ số quy đổi……………………………………………………………….42 VI.9 Điện trở rô to quy đổi……………………………………………………43 VI.10 Hệ số từ dẫn tản rãnh stato……………………………………………… 44 VI.11 Hệ số từ dẫn tản tạp stato………………………………………………….44 VI.12 Hệ số từ tản phần đầu nối………………………………………………….44 VI.13 Hệ số từ dẫn tản stato………………………………………………………45 VI.14 Điện kháng dây quấn stato…………………………………………………45 VI.15 Hệ số từ dẫn tản rãnh rô to…………………………………………………46 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc VI.16 Hệ số từ dẫn tản tạp rô to………………………………………………… 46 VI.17 Hệ số từ tản phần đầu nối………………………………………………… 47 VI.18 Hệ sô từ dẫn rôto……………………………………………………………47 VI.19 Hệ số từ tản rãnh nghiêng……………………………………………….47 VI.20 Hệ số từ tản rô to……………………………………………………………47 VI.21 Điện kháng rô to quy đổi……………………………………………… 47 VI.22 Tinh theo đơn vị tương đối………………………………………………….48 VI.23 Điện kháng hổ cảm………………………………………………………….48 VI.24 Tính lại KE………………………………………………………………… 48 Chương VII : Tính toán tổn thất động cơ……………………… VII.1 Trọng lượng stato………………………………………………………49 VII.2 Trọng lượng gông stato…………………………………………………… 49 VII.3 Tổn hao thép…………………………………………………….49 VII.4 Tổn hao phụ thép stato rô to……………………………………… 50 VII.5 Tổn hao bề mặt stato……………………………………………….50 VII.6 Tổn hao rôto……………………………………………………… 51 VII.7 Tổn hao đập mạch stato…………………………………………….51 VII.8 Tổn hao đập mạch rôto………………………………………… …53 VII.9 Tổn hao thép lúc không tải…………………………………………….53 VII.10 Tổn hao cơ……………………………………………………………… …53 VII.11 Tổn hao không tải……………………………………………………… …53 VII.12 Hiệu suất động cơ………………………………………………………53 Chương VIII:Đặc tính làm việc………………… VIII.1 Bội số mômen cực đại……………………………………………………….57 Chương IX : T ính toán đặc tính làm việc động cơ………… IX.1 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt s=1…………… 58 IX.2 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt ngoài………………… ….60 IX Những tham số ngắn mạch………………………………………………… 63 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc IX.4 Dòng điện khởi động…………………………………………………………64 IX Bội số mômen khơi động ……………………………………………….….64 IX.6 Bội số mômen cựcđại……………………………………………………….64 Chương X: T ính toán trình tổn hao cho động cơ…………… X.1.1 Các nguồn nhiêt…………………………………………………………… 66 X.2.1 Nhiệt trở mặt lõi sắt stato………………………………………………66 X.2.2 Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stato………………………………………67 X.2.3 Nhiệt độ đặc trưng cho độ chênh nhiệt không khí nóng máy……67 X.2.4 Nhiêt trở bè mặt vỏ máy.…………………………………………… 68 X.2.5 Nhiệt trở lớp cách điện………………………….………………………69 X.2.6 Độ tăng nhiệt vỏ máy vơi môi trường………………………… ………70 X.2.7 Đọ tăng nhiệt dây quấn stato……………………………………………70 X.2.8 Độ tăng nhiệt lõi stato………………………………………………… 71 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc 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 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc 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 : ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc 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 va 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 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc 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 van tốc: Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN 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.Sụ tác dụng tương hổ dẩn mang dòng điện với từ trường máy tạo lực điện từ Fdt 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 n2 tốc độ làm việc luôn nhỏ tốc độ từ trường 10 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Chương IX:Đặc tính khởi động IX.1.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 hr rãnh dòng 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:   0,0636.a S (vì dẫn nhôm ρ=1/20,5) Trong đó:a=(hr2-h42)=20-0,5=19,5(mm)   0,0636.19,5.1  1,2402 Theo hình 10-13 TKMĐ ζ=1,2402 tra ra:ψ=0,90;φ=0,2 *.Hệ số:kr=1+φ=1+0,2=1,2 *.Điện trở dẫn tính đến dòng điện hiệu ứng mặt là: rtdζ=kr.rtd=1,2.4,79.10-5=5,749.10-5(Ω) rtd=4,79.10-5(Ω) *.Điện trở tác dụng dây quấn rôto xét đến hiệu ứng mặt dòng điện: r2  rtd 2.rv 2.7,875.10 7 5   5,748.10   7,35668.10 5 ()  0,3129 Trong đó:rv=7,875.10-7(Ω) ∆=0,3129; rtdζ=5,748.10-5(Ω) *.Điện trở rôto quy đổi: 57 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN r'2ξ=γ.r2ξ=5322,67.7,35668.10-5=0,3916(Ω) *.Hệ số từ dẫn tản rảnh rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoàivới s=1: r 2  h1 b  h b   (1  )  0,66  42   42 8S c 2b  b42  3b Trong đó:Sr=Sc=112mm2 diễn tích rãnh rôto d1=b=7,2mm bề rộng rãnh rôto phía miệng rãnh b42=1mm h1=20,8mm h42=0,5mm ψ=0,95  20,8  7,2 2  0,5 r 2   (1  )  0,66   1,612 0,90  8.112 2.7,2   3.7,2 *.Tổng hệ số từ dẫn rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài: Σλ2ξ=λr2ξ+λt2+λd2+λrn=1,612+1,907+0,7504+0,675=4,9444 *.Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài: x 2'   x 2'   2  2  1,161 4,944  1,143() 5,0204 với x'2=1,161(Ω) *.Tổng điện trở ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt vơí s=1: rnξ=r1+r'2ξ=0,537+0,3916=0,9286(Ω) xnξ=x1+x'2ξ=0,879+1,143=2,022(Ω) Z n  rn2  xn2  0,9286  2,022  2,225() *.Dòng điện ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài: 58 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN I n  U1 220   98,875( A) Z n 2,225 IX.2.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=1,4.98,875=138,425(A) *.Sức điện động trung bình rãnh stato: Frbh  0,7 I nbh U r1  Z   k   k y k d  a1 Z2   Trong đó:Z1=48 rảnh ; với β=0,83 co kβ=0,87 theo hình 10-14TKMĐ) Z2=40 rãnh Kd=0,925 β=0,833 Ur1=18 rãnh a1=1 ky=0,965 Frbh  0,7 138,425.18 48 (0,87  0,965.0,925 )  4822( A) 40 *.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 Cbh  0,64  2,5  t1  t  0,64  2,5 0,05  0,988 1,775  1,4 Với t1=1,1775(cm); t2=1,4(cm) bước rãnh stato rôto *.Mật độ từ thông quy đổi khe hở không khí : 59 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Frtd 10 4 4822.10 4 BS    6,1(T ) 1,6.Cbh  1,6.0,988.0,05 -theo hình 10-15TKMĐ tra ta được:χδ=0,42 -sự biến đổi tương đương miệng rãnh stato,tính theo công thức 10-39 TKMĐ: C1=(t1-b41)(1-χδ)=(11,75-3,2)(1-0,42)=4,96(mm)=0,496(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: 1bh  h41  0,58.h3 C1 b41 C1  1,5.b41 h3=d2/2=0,9/2=0,45(cm) h41=0,5(mm)=0,05(cm) b41=0,32(cm) C1=0,496(cm) 1bh  0,05  0,58.0,45 0,496  0,4939 0,32 0,496  1,5.0,32 *.Hệ số từ dẫn tản rãnh stato xét ssến bảo hòa từ tản: Λr1bh=λr1-∆λ1bh=1,211-0,4939=0,7171 Trong đó:λr1=1,211 ∆λbh=0,4939 *.Hệ số từ tản tạp stato xét đến bão hòa mạch từ tản: λt1bh=λt1.χδ=1,24.0,42=0,5208 với λt1=1,24 χδ=0,42 *.Tổng hệ số từ tản stato xét đến bão hòa từ tản: Σλ1bh=λ1rbh+λt1bh+λđ1=0,7171+0,5208+1,451=2,6889 với λđ1=1,451 λt1bh=0,5208 60 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc λr1bh=0,7171 *.Điện kháng stato xét đến bão hòa mạch từ tản: x1bh  x1  1bh 2,689  0,879  0,606()  1 3,902 với Σλ1=3,902 λ1bh=2,689 x1=0,879(Ω) *.Sự biến đổi tương đương miệng rãnh rôto lồng sóc thường tính theo công thức 10-46 TKMĐ: C2=(t2-b42)(1-χδ)=(1,4-0,1)(1-0,42)=0,754 Trong đó:b42=0,1cm χδ=0,42 t2=1,4cm *.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: r 2bh  h42 C2 0,05 0,754 ( ) ( )  0,442 b42 C  b42 0,1 0,754  0,1 Trong đó:h42=0,5mm=0,05cm b42=1mm=0,1cm C2=0,754 *.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=1,612-0,422=1,17 đó:λr2ξ=1,162 ∆λ2bh=0,442 *.Hệ số từ tản tạp rôto xét đến bảo hòa mạch từ tản :theo công thức 10-50 ta có: 61 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN λt2bh=λt2.χδ=1,907.0,42=0,8009 đó:χδ=0,42 λt2=1,907 *.Hệ số từ tản rãnh nghiêng rôto xét đến bảo hòa mạch: λrnbh=λrn.χδ=0,675.0,42=0,284 với λrn=0,675 χδ=0,42 *.Tổng hệ số tù tản rôto xét đến bảo hòa mạch từ hiệu ứng mặt ngoài: Σλ2ξbh=λr2ξbh+λt2bh+λđ1+λrnbh=1,17+0,8009+0,7504,0,284=3,0053 Trong đó:λr2ξbh=1,17 λrnbh=0,284 λđ2=0,7504 λt2bh=0,8009 *.Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mặt bão hòa mạch từ tản: x 2' bh  x 2'  r 2bh  2  1,161 3,0053  0,695() 5,0204 Trong đó:x'2=1,161(Ω) Σλ2=5,0204 IX.3.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=0,537+0,3916=0,9286(Ω) đó:r1=0,537(Ω) r'2ξ=0,3916(Ω) xnξbh=x1bh+x'2ξbh=0,606+0,695=1,301(Ω) Z nbh  rn2  xn2bh  0,9286  1,3012  1,5() 62 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN IX.4.Dòng điện khởi động(mở máy)khi s=1: I k  I nbh  U1 220   146,7( A) Z nbh 1,5 Sự sai khác so với trị số dòng điện ngắ mạch xết bão hòa là: I nbh %  I nbh  I nbh I nbh 146,7  138,425  138,425  6%  15% trị số Inbh sai khác so với giá trị ban đầu không 15% nên không cần tính lại IX.5.Bội số dòng điện khởi động s=1: ik  I k 146,7   6,7 I dm 21,9 *.Điện kháng hỗ cảm xét đến bão hòa mạch từ tản: x12n  x12 F  x12 k   37,92.1,45  50,136() F Trong đó:x12=37,92(Ω) kμ=1,454 C 2bh   x 2' bh x12n  1 0,695  1,04 50,136 *.Dòng điện rôto khởi động quy đổi stato: I 2' m  I 2' k  Ik 146,7   141,5( A) C 2bh 1,04 IX.6.Bội số mômen khởi động: '  I  r2  146,7  0,39 mk   ' k  ' S dm   0,0285  1,7  18 , 4035 , 313 I r    dm  2 Trong đó:I'2k=146,7(A) I'2dm=18,4035(A), Sđm=0,0285 r'2ξ=0,3916(Ω) , r'2=0,313(Ω); 63 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Chương X: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=160mm chiều dài lắp đặt vỏ máy M 1.Tính toán nhiệt sơ đồ thay thế: 1.1.Các nguồn nhiệt sơ đồ thay thế: -Ta có sơ đồ nhiệt đơn giản dùng cho động không đồng Rcd kiểu kín.Trong dó: PFe PFe PCu:là tổn hao đồng VFe Qcd QCu PFe:là tổn hao sắt RCu PR:là tổn hao rôto PR QFe RFe RFe:nhiệt trở chỗ tiếp giáp lõi sắt stato với vỏ gông stato Q'α R'α Vα Rcd:nhiệt trở cách điện rãnh R'α:nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh lệch nhiệt với không khí nóng bên máy vỏ máy ΣP Rα Vg 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=657,29+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=0,187(kW)=187W 64 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN *.Tổn hao rôto: QR=PCu2+0,5.Pƒ+Pco+Pbm2+Pdm2=309+44,039+123,2+2,4+4,16=482,8(W) Trong đó:PCu2=309W 0,5Pƒ=44,039W Pco=123,2W Pbm2=2,4W Pdm2=4,16W 2.Tính nhiẹt trở: 2.1.Nhiệt trở mặt lõi sắt stato theo công thức 8-28 8-26 TKMĐ RFe  RFeg  Rg  Trong đó: R Feg  hg1  Fe S g1   1   S Dn   g  g   g S g1 RFeg:là 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.27,2.11=940cm2 Dn đường kính stato,l1 chiều dài lõi sắt stato g   Fe hg1  30.10 2  0,1225(W / C.cm ) 2,45 Chọn λFe=30.10-2 theo bảng 8-2 TKMĐ hg1=2,45cm 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 : RFe   1   1        0,0205( C / W )   S Dn   g  g  940  0,1225 0,09  65 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN 2.2.nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stato: Theo công thức 8-29 TKMĐ ta có: Rd  C C S d   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=2.48.19,277.2,35=4348,89(cm2) với Cb:chu vi bối dây.được lấy gần chu vi rãnh stato d  d1 Cb   (d1  d )  (h12  d1 )  ( )  4 0,9  0,73  (0,73  0,9)  (1,8  0,73)  ( )  2,35cm 4 αđ=(1+0,54.V2R).10-3=(1+0,54.13,7342).10-3=0,1029(W/cm2.0C) VR=π.D.n/6000=π.18.1457,25/6000=13,734(m/s) với n=n1-Sđm.n1=1500-0,0285.1500=1457,25(vòng/phút) thay số vào công thức ta được: Rd  c c S d  0,02    5,1089.10 3 ( C / W ) 2  d S d 0,16.10 4348,89 0,1029.4348,89 2.3.Nhiệt độ đặc trưng cho độ chênh nhiệt giũa không khí nóng bên máy vỏ máy : R'  với  S ' 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 66 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN α=1,42.10-3(1+0,06.13,734)=2,59.10-3(W/0C.cm2) thay vào ta được: R'  1   0,129( C / W ) ' 3  S 2,59.10 3000 với S'α=3000(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 2.4.Nhiệt trở bề mặt vỏ máy: Theo công thức 8-34 TKMĐ: R   V SV   S n'   V" S n" ' V Trong đó:-hệ số tản nhiệt cánh tản nhiệt αV=kg.α'V (theo công thức 8-32 TKMĐ) Kg  g b c 1,5 0,905.0,3  '    30,88 b  c  V b  c 0,3  1,5 5,02.10 3.1,8 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 với đường kính rãnh thông gió: d 2.h.c 2.2,5.1,5   1,875(cm) h  c 2,5  1,5 u ?c cánh t?n nhi?t thân máy với h=2,5(cm) tốc độ gió thổi mặt vỏ máy tính đến giảm 50% theo chiều dài gân tản nhiệt 0,5. Dn n 0,5. 27,2.1457 v 6000  6000  10,38(m / s) α'v=3,6.(0,01875)-0,2.(10,38)0,8.10-4=5,18.10-3(W/cm2.0C) 67 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN αV=kg.α'V=30,88.5,18.10-3=0,16 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  2. V'  .b 2.5,05.10 3  0,91 4.10  2.0,3 →αg=0,91.4.10-2th(0,91.2,5)=0,036 α'n=3,6.d-0,2.v0,8.10-4 *.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=2.11=22cm SV=(π(Dn+2q)-ng.b+ng(2h+b))L=(π(27,2+2.0,5)- 40.0,3+40(2.2,5+0,3)).22=6340cm2 với ng số gân tản nhiệt ng   ( Dn  2.a ) bc 0,8   (27,2  2.0,5) 0,3  1,5 0,8  40( gan) 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: R  1   9,8.10  ( C / W ) ' " " 3  V SV   S n   V S n 0,16.6340  5,18.10 1000  1,42.10 3.1000 ' V 2.5.Nhiệt trở lớp cách điện: Theo công thức 8-25 TKMĐ RC  C C S C 68 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN với δC=C=0,04(cm) chiều dày cách điện rãnh tiết diện truyền nhiệt lớp cách điện (cm2) SC=Z1.Cb.l1=48.2,35.11=1240,8(cm2) Cb=2,35cm; 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  C C S C  0,04  0,0208  20,8.10 3 ( C / W ) 2 0,16.10 1204,8 2.6.Độ tăng nhiệt vỏ máy với môi trường: θα=(QCu1+PFe+PR)Rα=(686,33+187+482,8).9,8.10-4=1,133(0C) đó:Rα=9,8.10-4 (0C/W) QCu1=686,329W PFe=187W QR=PR=482,8W 2.7.Độ tăng nhiệt độ dây quấn stato với môi trường: Theo công thức 8-36 TKMĐ: QCu1 ( RFe  RC )  QFe RFe  QR R' 1  R  RC  Fe Rd  R' Trong đó: RFe=0,0205(0C/W) Rđ=5,12.10-3(0C/W) RC=20,8.10-3(0C/W) R'α=0,129(0C/W) QFe=187 W 69 RFe  RC Rd  R'   Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN 686,33(20,5.10 1  3 20,5.10 3  20,8.10 3  20,8.10 )  187.20,5.10  482,8.0,129 5,12.10 3  0,129  1,133 20,5.10 3  20,8.10 3 1 5,12.10 3  0,129 3 3  44,173( C ) QR=482,8 W 2.8.ĐỘ tăng nhiệt lõi sắt stato: Theo công thức 8-37 TKMĐ:  Fe  QFe RFe  (1   187.20,5.10 3  (44,173  1,133)     1,133  24,5( C ) 3 RC 20,8.10 1 1 RFe 20,5.10 3 →Tóm lại độ tăng nhiệt độ đạt yêu cầu cho phép phát nóng động *** 70 Thiết kế động không đồng rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN 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 71 [...]... ra của nó được kích bằng các tụ điện 11 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc Động cơ không đồng bộ có thể cáu tạo thành động cơ một pha Động cơ một pha không thể tự mở máy được, vì vậy để khởi động cơ một pha cần có các phần tử khởi động như tụ điện, điện trở… IV Công dụng: Máy điện không đồng bộ là máy điện chủ yếu dùng làm động cơ điện Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc... kiện làm 12 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc việc của máy để thiết kế ra một kết cấu tích hợp, sau đó tinh toán cơ các bộ phận để xác định độ cứng và độ bền các chi tiết máy Vì vậy thiết kế kết cấu là một phần quan trọng trong toàn bộ thiết kế máy điện Máy điện có rất nhiều kiểu kết cấu khác nhau Sở dĩ như vậy vì những nguyên nhân chính sau: - Có nhiều loại máy điện và công... ngày, máy điện không đồng bộ cũng đã chiếm một vị trí quan trọng như quạt gió,quay địa động cơ trong tủ lạnh ,máy giặt, máy bơm…Nhất là loại rôto lồng sóc. Tóm lại sự phát triển của nền sản xuất điẹn khí hoá, tự động hoá và sinh hoạt hàng ngày,phạm vi của máy điện không đồng bộ ngày càng được rỗng rãi Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện, nhưng đặc tính không tốt so với máy điện đồng bộ, ... Chế độ làm việc liên tục -Chế độ làm việc ngắn hạn -Chế độ làm viêc ngăn hạn lặp lại 20 * P2  50kW )  0,02333 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc *** PH ẦN II: Thiết kế động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha rôto lồng sóc Chương I:Tính toán các kích thước cơ bản và dây quấn của đ ộng c ơ I.1.số đôi cực: 2p=2 I.2 Đường kính ngoài stato : Với 2p=2 và Pđm=1,1kW ,tra bảng... kế máy điện : Dãy công suất chiều cao tâm trục của động cơ không đồng bộ Rôto lòng sóc, kiểu kín 23 Thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN cấp cách điện F Công suất P=11(kW),số đôi cực 2p=4 =>h=160(mm) Theo hình 10-4,chọn tích số AJ=1820 A/cm.mm2  mật đ ộ dòng điện: J1  AJ 1820   5,5( A / mm 2 ) A 330 Với tiết diện sơ bộ của dây dẫn stato là:  S1  I1dm 21,9   1,9(mm2... trình khởi động và đặc tính 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 Z2 phải dựa trên cơ sở Z1 đã chọn,theo bảng 10.6 t246TKMĐ.Số rôto của máy điện không đồng bộ rôto lồng sóc : 2p=4 rãnh rôto nghiêng động cơ làm việc bình thường,ta chọn Z2=40 rãnh IV.2.Đường kính ngoài rôto: D'=D-2.δ=18-2.0,05=17,9(cm)=179(mm)... nước - Phải chọn vật liệu cách điện có tính cách điện cao để đảm bảo thời gian làm việc của máy ít nhất là 15-20 năm trong điều kiện làm việc bình thường, đồng thời đảm bảo giá thành của máy không cao 17 Thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN - 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... 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. .. ống lồng cũng hạn chế, chỉ dùng khi cần thiết như ở động cơ địên trên tàu để thay trục được dễ dàng Khi đưòng kính rôto lớn hơn 350mm, đường kính trong rôto cố gắng 15 ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc lấy lớn hơn để dùng lõi lấy ra làm việc khác, do đó cần giá đỡ rôto Khi đường kính rôto lớn hơn 1000mm thì dùng các tấm tôn silíc hình rẽ quạt ép lại Lúc đó dung giá đỡ rôto. .. với động cơ có đáy rãnh phẵng,theo công thức 4-46a.trang106TKMĐ Trong đó:hr1=2,3 trong mục II.13 hg 1  Dn  D d 27,2  18 0,9  hr1  2   2,3   2,45(cm) 2 6 2 6 khe hở không khí 28 Chương III:Tính toán ĐỒ ÁN MÔN MÁY ĐIỆN Thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc III.1.Khe hở không khí Khi chọn khe hở không khí δ ta cố gắng lấy nhỏ để cho dòng điện không tải nhỏ và cosφ cao,nhưng khe hở không