Thiết kế động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc (Kèm file Autocad)

Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng LỜI NĨI ĐẦU Động khơng đồng (KĐB) ba pha rơto lồng sóc dùng phổ biến cơng nghiệp (vì có ưu điểm độ tin cậy tốt, giá thấp, trọng lượng nhẹ, kết cấu chắn dễ bảo dưỡng), với dải cơng suất từ hàng trăm Watts đến vài Megawatts phận hệ truyền động Ngày nay, hiệu suất động dần trở thành tiêu chí áp dụng cơng nghiệp Vấn đề đặt cho lĩnh vực thiết kế chế tạo động điện khơng ngừng nghiên cứu, thiết kế để tạo sản phẩm đạt tiêu kinh tế - kỹ thuật nhằm đáp ứng u cầu phát triển kinh tế quốc dân Chính em Khoa Bộ mơn giao nhiệm vụ thực đề tài : “ Thiết kế động điện khơng đồng ba pha rơto lồng sóc” cho đồ án tốt nghiệp cuối khố Nơi dung đồ án gồm chương: Chương 1: Đại cương động điện khơng đồng Chương 2: Xác định kích thước chủ yếu Chương 3: Thiết kế stato Chương 4: Thiết kế rơto Chương 5: Tính tốn mạch từ xác định tham số động chế độ định mức Chương 6: Đặc tính làm việc khởi động Chương 7: Trọng lượng vật liệu tác dụng tiêu sử dụng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ 1.1.1 Phân loại .10 1.1.2 Cấu tạo động khơng đồng 10 1.1.3 Khe hở .12 1.1.4 Ngun lý làm việc động điện khơng đồng xoay chiều pha 12 1.1.5 Cơng dụng 14 1.2 U CẦU CỦA THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KĐB PHA RƠ TO LỒNG SĨC .14 1.2.1 Nhiệm vụ phạm vi thiết kế 14 1.2.2 Các bước thiết kế gồm có 15 1.2.3 Vật liệu thường dùng thiết kế 16 1.3 CÁC THƠNG SỐ BAN ĐẦU 18 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 2.1 Số đơi cực .20 2.2 Đường kính ngồi stato 20 2.3 Đường kính stato 20 2.4 Cơng suất tính tốn (P’) 21 2.5 Chiều dài tính tốn lõi sắt stato (l1) .21 2.6 Bước cực (τ)………………………………………………………22 2.7 Dòng điện pha định mức …………………………………… 23 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng CHƯƠNG THIẾT KẾ STATO 3.1 Mã hiệu thép bề dầy thép .24 3.2 Số rãnh stato Z1 24 3.3 Bước rãnh stato 25 3.4 Số dẫn tác dụng rãnh ur1 .25 3.5 Số vòng dây nối tiếp pha 25 3.6 Tiết diện đường kính dây dẫn 25 3.7 Kiểu dây quấn 26 3.8 Hệ số dây quấn .27 3.9 Từ thơng khe hở khơng khí Ф 29 3.10 Mật độ từ thơng khe hở khơng khí Bδ 29 3.11 Sơ định chiều rộng bz1 29 3.12 Sơ chiều cao gơng stato hg1 .29 3.13 Kích thước rãnh cách điện .30 3.14 Diện tích rãnh trừ nêm S’r 31 3.15 Bề rộng stato bz1 31 3.16 Chiều cao gơng stato 32 3.17 Khe hở khơng khí .32 CHƯƠNG THIẾT KẾ RƠTO 4.1 Số rãnh rơto Z2 .33 4.2 Đường kính ngồi rơto D’ 33 4.3 Bước rơto t2 34 4.4 Sơ định chiều rộng rơto b’z2 34 4.5 Đường kính trục rơto Dt .34 4.6 Dòng điện dẫn rơto Itd .34 4.7 Dòng điện vòng ngắn mạch Iv .35 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng 4.8 Tiết diện dẫn vòng nhơm S’td .35 4.9 Mật độ dòng điện vòng ngắn mạch .35 4.10 Chiều cao gơng rơto sơ 35 4.11 Kích thước rãnh rơto vòng ngắn mạch 35 4.12 Chiều cao vành ngắn mạch hv 37 4.13 Đường kính trung bình vành ngắn mạch Dv .37 4.14 Bề rộng vành ngắn mạch bv 37 4.15 Diện tích rãnh rơto Sr2 37 4.16 Bề rộng rơto bz2 37 4.17 Chiều cao gơng rơto hg2 38 4.18 Làm nghiêng rãnh rơto bn 38 CHƯƠNG TÍNH TỐN MẠCH TỪ VÀ XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 5.1 TÍNH TỐN MẠCH TỪ .39 5.1.1 Hệ số khe hở khơng khí 39 5.1.2 Dùng thép KTĐ cán nguội 2211 .40 5.1.3 Sức từ động khe hở khơng khí Fδ 40 5.1.4 Mật độ từ thơng stato Bz1 .40 5.1.5 Sức từ động stato .41 5.1.6 Mật độ từ thơng rơto Bz2 41 5.1.7 Sức từ động rơto Fz2 41 5.1.8 Hệ số bão hòa kz 41 5.1.9 Mật độ từ thơng gơng stato Bg1 42 5.1.10 Cường độ từ trường gơng stato Hg1 .42 5.1.11 Chiều dài mạch từ gơng stato Lg1 42 5.1.12 Sức từ động gơng stato Fg1 42 5.1.13 Mật độ từ thơng gơng rơto Bg2 42 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng 5.1.14 Cường độ từ trường gơng rơto Hg2 .43 5.1.15 Chiều dài mạch từ gơng rơto Lg2 .43 5.1.16 Sức từ động gơng rơto Fg2 43 5.1.17 Tổng sức từ động mạch từ F .43 5.1.18 Hệ số bão hòa tồn mạch kμ 43 5.1.19 Dòng điện từ hóa Iμ 43 5.1.20 Dòng điện từ hóa phần trăm 44 5.2 THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 5.2.1.Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato Lđ1 ……………… 44 5.2.2 Chiều dài trung bình nửa vòng dây quấn stato ltb 44 5.2.3 Chiều dài dây quấn pha stato L1 45 5.2.4 Điện trở tác dụng dây quấn stato r1 .45 5.2.5 Điện trở tác dụng dây quấn rơto rtd .45 5.2.6 Điện trở vòng ngắn mạch rv 46 5.2.7 Điện trở rơto r2 46 5.2.8 Hệ số quy đổi γ 46 5.2.9 Điện trở rơto quy đổi 47 5.2.10 Hệ số từ dẫn tản rãnh stato λr1 47 5.2.11 Hệ số từ dẫn tản tạp stato 48 5.2.12 Hệ số từ tản phần đầu nối λđ1 dẫn tản stato .48 5.2.13 Điện kháng dây q 49 5.2.14 Tổng hệ số từ uấn stato x1 .49 5.2.15 Hệ số từ dẫn tản rãnh rơto λr2 49 5.2.16 Hệ số từ dẫn tản tạp rơto 50 5.2.17 Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối 50 5.2.18 Hệ số từ tản rãnh nghiên 51 5.2.19 Tổng hệ số từ tản rơto .51 5.2.20 Điện kháng tản dây quấn rơto 51 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng 5.2.21 Điện kháng rơto quy đổi .51 5.2.22 Điện kháng hổ cảm x12 52 5.2.23 Tính lai kE 52 5.3 TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ 5.3.1 Trọng lượng stato: ………………………….… ……… 53 5.3.2.Trọng lượng gơng từ stato 53 5.3.3 Tổn hao sắt lõi sắt stato 54 5.3.4 Tổn hao bề mặt rơto 54 5.3.5 Tổn hao đập mạch rơto 55 5.3.6 Tổng tổn hao sắt 56 5.3.7 Tổn hao 56 5.3.8 Tổn hao khơng tải .56 CHƯƠNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ KHỞI ĐỘNG 6.1 ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC 57 6.1.1 Hệ số C1 .57 6.1.2 Thành phần phản kháng dòng điện chế độ đồng 57 6.1.3 Thành phần tác dụng dòng điện chế độ đồng .57 6.1.4 Sức điện động E1 .57 6.1.5 Hệ số trượt momen cực đại…………………………………….57 6.1.6 Hệ số trượt định mức 58 6.1.7 Bội số momen cực đại .60 6.2 TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 60 6.2.1 Tham số động xét đến hiệu ứng mặt 61 6.2.2 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt ngồi bão hòa mạch từ tản s = 62 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng 6.2.3 Dòng điện khởi động 65 6.2.4 Bội số dòng điện khởi động 66 6.2.5 Bội số momen khởi động 66 CHƯƠNG TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG 7.1 Trọng lượng thép silic cần chuẩn bị .67 7.2 Trọng lượng đồng dây quấn stato 67 7.3 Trọng lượng nhơm rơto 68 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO - Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng CHƯƠNG ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ Máy điện khơng đồng kết cấu đơn giản, làm việc chắn, sử dụng bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân, loại cơng suất 100 kW Động điện khơng đồng rơto lồng sóc cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy chiếm số lượng lớn loại động cơng suất nhỏ trung bình Nhược điểm động điều chỉnh tốc độ khó khăn dòng điện khởi động lớn thường 5-7 lần dòng điện định mức Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta chế tạo đơng khơng đồng rơto lồng sóc nhiều tốc độ dùng rơto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động, đồng thời tăng mơmen khởi động lên Động điện khơng đồng rơto dây quấn điều chỉnh tốc độ phạm vi định, tạo mơmen khởi động lớn mà dòng khởi động khơng lớn lắm, chế tạo có khó so với với loại rơto lồng sóc, giá thành cao hơn, bảo quản khó Động điện khơng 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 rơto động điện Trong động rơto lồng sóc đúc nhơm cánh quạt nhơm đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch Loại động điện theo cấp bảo vệ IP44 thường nhờ vào cánh quạt đặt ngồi vỏ máy để thổi gió mặt ngồi vỏ máy, tản nhiệt có với loại IP23 bảo dưỡng máy dễ dàng Hiện nước sản xuất động điện khơng đồng theo dãy tiêu chuẩn Dãy động khơng đồng cơng suất từ 0,55 - 90 KW ký hiệu K theo tiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994 ghi bảng 10-1 [3] Theo Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng tiêu chuẩn này, động điện khơng đồng dãy điều chế tạo theo kiểu IP44 Ngồi tiêu chuẩn có tiêu chuẩn TCVN 315-85, quy định dãy cơng suất động điện khơng đồng rơto lồng sóc từ 110 kW-1000 kW, gồm có cơng suất sau: 110,160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 1000 kW Ký hiệu động điện khơng đồng rơto lồng sóc ghi theo ký hiệu tên gọi dãy động điện, ký hiệu chiều cao tâm trục quay, ký hiệu kích thước lắp đặt 1.1.1 Phân loại: Theo kết cấu vỏ, máy điện khơng đồng chia làm kiểu sau: Kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ Theo kết cấu rơto, máy điện khơng đồng chia làm hai loại: rơto kiểu lồng sóc rơto kiểu dây quấn Theo số pha dây quấn stato chia làm loại: pha, pha ba pha 1.1.2 Cấu tạo động khơng đồng Động khơng đồng cấu tạo chia làm hai loại: Động khơng đồng rơto lồng sóc động rơto dây quấn a 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, nhơm hay 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 u 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 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng mặt ngồi nhẵn, gió làm mát thổi trực tiếp bề mặt ngồi lõi thép vỏ máy Hộp cực nơi để dấu điện từ lưới vào Đối với động kiểu kín hộp cực u 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 từ thép kỹ thuật điện dày 0,5mm bề mặt thép có phủ lớp sơn cách điện mỏng để giảm tổn hao dòng điện xốy gây nên, thép ép lại thành khối u cầu lõi sắt phải dẫn từ tốt, tổn hao sắt nhỏ chắn - Dây quấn Dây quấn stato đặt vào rãnh lõi sắt cách điện tốt với lõi sắt Dây quấn đóng vai trò quan trọng máy điện trực tiếp tham gia q trình biến đổi lượng điện thành hay ngược lại, đồng thời mặt kinh tế giá thành dây quấn chiếm phần cao tồn giá thành máy b Phần quay (Rơto) Rơto động khơng đồng gồm lõi sắt, dây quấn trục (đối với động rơto dây quấn có vành trượt) - Lõi sắt Lõi sắt rơto bao gồm thép kỹ thuật điện stato, điểm khác biệt khơng cần sơn cách điện thép tần số làm việc rơto thấp, vài Hz, nên tổn hao dòng phu co rơto thấp Lõi sắt ép trực tiếp lên trục máy lên giá rơto máy Phía ngồi lõi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn rơto Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 10 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng = 7,8.28.2,28.0,658.10,7.0,95.10-3 = 3,33 (kg) Với + h’Z2 = 2,28 xác định 5.1.7 + bZ2 = 0,658: bề rộng rơto, xác định 4.16 5.3.6 Tổng tổn hao sắt PFe = P’Fe+Pbm+Pđm = 0,0722+0,0067+0,0075= 0,0864 (kW) đó: - P'Fe: tổn hao lõi sắt stato - Pbm: tổn hao bề mặt rơto - Pđm : tổn hao đập mạch rơto 5.3.7 Tổn hao Tổn hao hay tổn hao ma sát phụ thuộc vào áp suất bề mặt ma sát, hệ số ma sát tốc độ chuyển động tương đối bề ma sát Việc tính tốn tổn hao gặp khó khăn phần xác định hệ số ma xát hệ số phụ thuộc vào chất lượng bề mặt ma sát, loại dầu bơi trơn nhiệt độ Pcơ = kcơ.( = 1.( n1 Dn -3 ) ( ) 10 10 1000 1500 19,1 -3 ) ( ) 10 = 0,03 (kW) 10 1000 đó: - kco : xác định theo đường kính ngồi stato Dn số đơi cực p - n1: tốc độ đồng - Dn: Đường kính ngồi stato 5.38 Tổn hao khơng tải Po = PFe + Pcơ = 0,0864 + 0,03 = 0,1164 (kW) CHƯƠNG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 56 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ KHỞI ĐỘNG 6.1 ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC Sau chọn kích thước dây quấn động điện, tính tốn tham số, dòng điện từ hố tổn hao tìm đặc tính máy chế độ làm việc bình thường Các thơng số tính được: r1 = 1,555 Ω: Điện trở tác dụng dây quấn stato x1 = 2,199Ω : Điện kháng dây quấn stato x12 =70,77Ω : Điện kháng hỗ cảm r2’ = 0,87Ω : Điện trở rơto quy đổi x2’ = 3,45 Ω : Điện kháng rơto quy đổi 6.1.1 Hệ số C1 2,199 x1 = 1+ = 1,031 ⇒C21 = 1,063 x12 70, 77 C1 = 1+ 6.1.2 Thành phần phản kháng dòng điện chế độ đồng Iđbx = Iμ = 3,015 A 6.1.3 Thành phần tác dụng dòng điện chế độ đồng Iđbr = PFe 10 + 3I µ r1 3.U = 8, 64 + 3.3, 015.1,555 = 0,1954 (A) 3.220 6.1.4 Sức điện động E1 E1 = U-Iμ.x1 = 220- 3,015.2,199 = 213 (V) 6.1.5 Hệ số trượt momen cực đại r2 ' 0,87 sm = x1 + x ' = 2,199 + 3, 45 = 0,156 1, 031 c1 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 57 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng 6.1.6 Hệ số trượt định mức S dm I ' r '2 7, 67.0,87 = = = 0, 0315 E1 213 Trong : I '2 = I 293 = = 7, 67 k1 38, k1 = 6.w1.kd 6.186.0,96 = = 38, Z1 28 Cho hệ số trượt biến thiên tính tốn, ta bảng đặc tính sau: Tham số Đơn vị s(%) 0,01 0,015 0,025 0,0315 0,045 Ω 93,89 63,25 38,59 30,96 22,15 7,08 Xns = C12( C + x2’) Ω 5,934 5,934 5,934 5,934 5,934 5,934 Zns = r ns + x ns Ω 94,07 63,53 39,04 31,5 22,93 9,23 A 2,41 3,57 5,81 7,2 9,89 24,57 0,998 0,996 0,988 0,983 0,966 0,063 0,093 0,152 0,189 0,258 A 2,528 3,664 5,763 7,06 9,46 I1x=Iđbx+ C Sinφ’2 A 3,16 3,337 3,87 4,43 5,489 I1 = I 21r + I 21x A 4,046 4,94 6,94 8,34 10,94 0,625 0,74 0,83 0,847 0,865 1,67 0,0764 0,015 0,0084 2,4 0,114 0,033 0,012 3,8 0,225 0,088 0,019 4,66 6,24 0,326 0,558 0,136 0,255 0,0233 0,0312 Rns= C12 ( r1 r2 ' + ) C1 s x1 U1 I’2 = c1 Z Cosϕ 2' = 0,156 ns rns Z ns X ns Sin ϕ ' = Z ns I '2 I1r=Iđbr+ C Cosφ’2 I '2 I 1r Cosφ = I P1 = 3.U1.I1r.10-3 Pcu1 = 3.I21.r1.10-3 Pcu2 = 3.I2’2.r’2.10-3 Pf = 0,005.P1 kW kW kW kW Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 58 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng Po = PFe + Pcơ ΣP =Pcu1 + Pcu2+ Pf + Po P2 = P1- ΣP P2 η = P 100% kW kW kW % 0,1164 0,1164 0,2162 0,2755 1,454 2,124 0,116 0,448 3,352 0,1164 0,1164 0,602 0,9606 4,058 5,28 87,05 88,2 87,08 88,5 84,6 Từ bảng kết xây dựng đặc tính làm việc hình vẽ: cos ϕ η η cos ϕ I1(A) S(%) 1,0 10 0,8 0,6 0,4 I1 s 0,2 0 2 P(KW) Hình 6.1: Đặc tính làm việc động điện KĐB ba pha rơ to lồng sóc kW; 2P = Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 59 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng 6.1.7 Bội số momen cực đại mmax = I '2 m s đm M max =( ) I ' đm M đm sm  24,57  0, 0315 = = 2,35 ÷  7,  0,156 đó: - I’2max = 24,57 A dòng điện rơto ứng với smax - I’2đm = 7,2A dòng điện rơto ứng với sđm 6.2 TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG Tất động khơng đồng phải tự mở máy được, tức tự lấy đà từ trạng thái đứng n lên tốc độ gần đồng bộ, sau thắng momen cản tải Đối với động khơng đồng rơto lồng sóc, ta cần tính tốn kỹ để động bảo đảm u cầu mở máy ý hai điểm: Thứ nhất, mở máy hệ số trượt s = (rơto đứng n) nên bị ảnh hưởng hiệu ứng mặt ngồi xảy dẫn rơto, dòng điện dây quấn lúc mở máy tăng lên nhiều so với bình thường nên mạch từ bão hòa mạch Thứ hai, dòng mở máy lớn mà momen điện từ khơng lớn làm cho q trình mở máy kéo dài, nhiệt độ dây quấn vượt q giới hạn cho phép Việc tính xác tượng hiệu ứng mặt ngồi bảo hòa phức tạp cho việc xác định đặc tính khởi động, thường tính đặc tính mở máy lúc khởi động (s = 1) Và dùng phương pháp tính gần Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 60 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng 6.2.1 Tham số động xét đến hiệu ứng mặt ngồi với s = - Tính hệ số quy đổi chiều cao rãnh rơto mở máy (s = 1): ξ = 0,067.a s = 0,067.24,5.1 = 1,64 đó: + ξ: Chiều cao tương đối + a: Chiều cao đồng hay nhơm rãnh rơto + a = hr2 - h42 = 25 - 0,5 = 24,5 (mm) -Theo hình 10-13 [3] Với ξ = 1,64 → ψ = 0,88 ; φ = 0,66 kR = + φ = + 0,66 = 1,66 Điện trở dẫn xét đến hiệu ứng mặt ngồi rtdξ = kR.rtd = 1,66.0,0453.10-3 = 0,0752.10-3 (Ω) đó: rtd = 0,0453.10-3 Ω: Điện trở dẫn rơto, xác định 5.2.3 - Điện trở rơto xét đến hiệu ứng mặt ngồi với s = 2.r v r2ξ = rtdξ + ∆ 2.0, 001812 = (0,0752 + 0, 4452 ).10-3 = 0,0935.10-3 (Ω) đó: + rv = 0,001812.10-3: Điện trở vòng ngắn mạch, mục 5.2.6 + ∆ = 0,445: xác định 5.2.7 - Điện trở rơto qui đổi r’2ξ = γ.r2ξ = 13664.0,0935.10-3 = 1,28 (Ω) đó: γ = 13664 xác định 5.2.8 - Hệ số từ dẫn rãnh rơto xét đến hiệu ứng mặt ngồi với s = 1: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 61 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng h42 π b b h λr2ξ = [ (1) +0,66- 42 ].ψ+ 3*b 2.b b42 8.S c 20,545 1,5 0,5 π 6, 62 ) +0,66=[ (1].0,88+ 2.6, 1,5 3.6, 8.102,8 = 1,449 - Tổng hệ số từ dẫn rơto xét đến hiệu ứng mặt ngồi với s = 1: Σλ2ξ = λ2rξ+λt2+λđ2+λrn=1,449+2,935+0,377+0,927= 5,688 đó: - λt2 = 2,935: Hệ số từ dẫn tạp rơto, xác định 5.2.16 - λđ2 = 0,377: Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối, xác định 5.2.17 - λrn = 0,927: Hệ số từ tản rảnh nghiêng, xác định 5.2.18 - Điện kháng rơto xét đến hiệu ứng mặt ngồi: x’2ξ = x’2 Σλ2ξ Σλ = 3,45 5, 688 = 3,282Ω 5,98 đó: Σλ2 =6,437 : hệ số từ tản rơto, xác định 5.2.19 - Tổng trở ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngồi: rnξ = r + r’2ξ = 1,555 + 1,28 = 2,84 Ω xnξ = x1 + x’2ξ= 2,199 + 3,282 = 5,48 (Ω) 2 Znξ = rnξ + xnξ = 2,842 + 5, 482 = 6,18 (Ω) - Dòng điện ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngồi: Inξ = U1 220 = = 35,5 (A) Z nξ 6,18 6.2.2 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt ngồi bão hòa mạch từ tản s = Sơ chọn hệ số bão hòa kbh = 1,3 trang 259 [3] Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 62 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng - Dòng điện ngắn mạch xét hiệu ứng mặt ngồi bảo hồ mạch từ tản: Inbhξ = kbh.Inξ =1,3.35,5 = 46,1(A) - Sức từ động trung bình rãnh stato: Fzbh = 0,7 = 0,7 I nbhξ u r a1 (k β + k y k đ Z1 ) Z2 46,1.62 36 (1 + 1.0,96 ) = 2230 28 đó: + ur = 62: số dẫn tác dụng rãnh stato, xác định 3.4 + a1= 2: số mạch nhánh song song + kβ = 1: hệ số tính đến sức từ động bước ngắn theo hình 10-14 [3] + ky = 1: hệ số bước ngắn dây quấn, xác định 3.8 + kđ = 0,96: hệ số dây quấn, xác định 3.8 -Mật độ từ thông quy đổi khe hở không khí Bσφ = FZbh 10−4 1, 6.Cbh σ = 2230.10−4 = 5, 67(T ) 1, 6.0,915.0, 03 Theo hình 10-15 trang 260 ta tra X σ = 0,5 : Cbh = 0, 64 + 2,5 = 0, 64 + 2,5 σ t1 + t2 0, 03 = 0,915 1,1 + 1,384 -Hệ số từ tản rãnh xét đến bảo hòa mạch từ tản Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 63 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng λr1bh = λr1-∆λ1bh = 1,027-0,6 = 0,607 đó: + λr1 = 1,027: hệ số từ dẫn tản rãnh stato mục 5.2.10 + ∆λ1bh = = h41 + 0,58.h C1 b41 C1 + 1,5.b41 0, 05 + 0,58 0, 223 0, 65 0, 438 =0,6 0, 438 + 1,5.0, 223 Với: C1 = (t1 - b41).(1 - χδ) = (1,1 - 0,223).(1 - 0,5) = 0,438 -Hệ số từ tản tạp stato xét đến bảo hòa mạch từ tản: λt1bh = λt1.χδ = 2,34.0,5 = 1,17 λt1=2,34: hệ số từ dẫn tản tạp stato, xác định 5.2.11 - Tổng hệ số từ tản stato xét đến bão hòa mach từ tản: Σλ1bh = λr1bh + λt1bh + λđ1 = 0,607 + 1,17 + 0,965 = 2,742 λđ1 = 0,965: hệ số từ dẫn tản phần đầu nối, xác định 5.2.12 - Điện kháng stato xét đến bão hòa mach từ tản: x1bh = x1 ∑ λ1bh 2, 742 = 2,199 = 1,337 (Ω) ∑ λ1 4, 512 Σλ1=4,512: hệ số từ dẫn tản stato, xác định 5.2.13 - Hệ số từ tản rơto xét đến bão hòa mạch từ tản hiệu ứng mặt ngồi: λr2ξbh = λr2ξ - ∆λ2bh = 1,449-0,268 =1,016 : + λr2ξ = 1,499: hệ số từ dẫn rãnh rơto xét đến hiệu ứng mặt ngồi với s =1 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 64 Đồ án tốt nghiệp: sóc + ∆λ2bh = Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng h 42 C2 0, 05 0, 617 = =0,268 b 42 C +b 42 0,15 0, 617 + 0,15 Với C2 = (t2 - b42).(1 - χδ) = (1,384 - 0,15).(1 - 0,5) = 0,617 - Hệ số từ tản tạp rơto xét đến bão hòa mạch từ tản: λt2bh = λt2.χδ = 2,935.0,5 =1,468 đó: λt2 = 2,935 hệ số từ dẫn tản tạp rơto, xác định 5.2.16 - Hệ số từ tản rãnh nghiêng rơto xét đến bão hòa mạch từ tản: λrnbh = λrn.χδ = 0,927.0,5 = 0,0,464 λrn= 0,927 hệ số từ dẫn rãnh nghiêng, xác định 5.2.18 - Tổng hệ số từ tản rơto xét đến bão hòa mạch từ tản hiệu ứng mặt ngồi Σλ2ξbh = λr2ξbh+ λt2bh+λđ2+λrnbh = 1,182+1,468+0,377+0,464 = 3,491 λđ2 = 0,377 hệ số từ tản phần đầu nối, xác định 5.2.17 - Điện kháng rơto xét đến hiệu ứng mặt ngồi bão hòa từ mạch từ tản: x’2ξbh = x’2 ∑ λ2ξbh ∑ λ2 = 3,45 3, 491 = 2,014 (Ω) 5,98 Σλ2= 5,98 hệ số từ tản rơto, xác định 5.2.19 - Các tham số ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngồi bão hòa mạch từ tản rnξ = r1 + r’2ξ = 1,555 + 1,28 = 2,84 (Ω) xnξbh = x1bh + x’2ξbh= 1,337 +2,014 = 3,351 (Ω) Znξbh = r nξ + x nξbh = 2,842 + 3,351 = 4,4 (Ω) 6.2.3 Dòng điện khởi động U1 Ik = Z = nξ bh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 220 = 4, 50 (A) 65 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng 6.2.4 Bội số dòng điện khởi động Ik 50 = = 5,995 I đm 8,34 ik = Giá trị đạt u cầu đặt (ik ≤ 6) 6.2.5 Bội số momen khởi động mk = ( =( I ' k r ' 2ξ ) sđm I ' đm r '2 4, 91 1,28 ) .0,0315 = 2,16 7, 0,87 đó: I’2k= C Với: C2ξbh = + Ik = 2ξ bh x ' 2ξ bh x 12 n 50 = 49,1 (A) 1, 018 = 1+ 2, 014 = 1,018 113, 02 + x12n = x12.kµ = 70,77.1,597 = 113,02 kµ= 1,597: hệ số bão hòa tồn mạch, xác định 5.1.18 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 66 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng CHƯƠNG TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG 7.1 Trọng lượng thép silic cần chuẩn bị GFe = (Dn + ∆)2.l1.kc.γFe.10-3 = (19,1 + 0,445)2 10,7.0,95.7,8.10-3 = 30,29 (kg) đó: - Dn=19,1 cm: Đường kính ngồi stato - ∆ = 0,445: mục 5.2.7 - l1 = 10,7 cm: Chiều dài lõi sắt stato - kc= 0,95: Hệ số ép chặt - γFe=7,8.10-3 : Trọng lượng riêng sắt 7.2 Trọng lượng dồng dây quấn stato - Khi khơng tính cách điện G’cu = Z1 ur1 n1 s1 ltb γcu 10-5 = 36 62 2.0,353 27,15 8,9 10-5 = 3,8 (kg) đó: + Z1=36: Số rãnh stato + ur1=62: Số dẫn tác dụng rãnh, xác định 3.4 + s1= 0,353 Tiết diện dây quấn stato + n1=2: số sợi chập + ltb = 27,15 cm: Chiều dài trung bình vòng dây quấn stato, xác định 5.2.2 + γcu: Trọng lượng riêng đồng - Khi kể cách điện Gcu = [0,876 + 0,124.( d cđ ) G’cu d 0, 73 = [ 0,876 + 0,124.( 0, 67 ) ].3,8 = 3,89 (kg) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 67 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng 7.3 Trọng lượng nhơm rơto (khơng kể cánh quạt vành ngắn mạch) - Trọng lượng nhơm dẫn GTd = Z2.Std.l2.γal.10-5 = 28.98.10,7.2,6.10-5 = 0,76 (kg) đó: + Z2 = 28 : Số rãnh rơto + Std = 98mm2: Tiết diện rãnh rơto + l2 = 10,7cm: Chiều dài rơto mục 2.2 + γal : Trọng lượng riêng đồng - Trọng lượng nhơm vành ngắn mạch Gv = 2.π.Dv.Sv.γal.10-5 = 2.π.9,79.263,4.2,6.10-5 = 0,42 (kg) đó: + Dv = 9,79: Đường kính trung bình vành ngắn mạch + Sv = 263,4 mm2: Tiết diện vòng ngắn mạch - Trọng lượng nhơm rơto GAl = GTd + Gv = 0,76 + 0,42 = 1,18 (kg) - Chỉ tiêu kinh tế vật liệu tác dụng + Thép kĩ thuật điện: g 30, 29 = 7,57 (kg/kw) G 3,89 G 1,18 Fe gFe = p = + Đồng: cu gcu = p = = 0,972 (kg/kw) + Nhơm: Al gAl = p = = 0, 295 (kg/kw) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 68 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng KẾT LUẬN Sau thời gian tính tốn, thiết kế đồ án hồn thành tiêu kỹ thuật đề là: Hiệu suất η =87,08; u cầu η = 84 Hệ số cơng suất Cosϕ = 0,847 ;u cầu Cosϕ = 0,84 Bội số dòng khởi động ik=5,995 ; u cầuik ≤ Bội số momen khởi động mk = 2,16 ; u cầu mk ≥ Bội số momen cực đại mmax= 2,35 ; u cầu mmax ≥ 2,2 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 69 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động khơng đồng ba pha rơto lồng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan tử thụ, Nguyễn Văn Sáu; Máy điện 1; Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội, 2003 [2] Trần Khá Hà; Động khơng đồng pha ba pha cơng suất nhỏ; Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội, 1993 [3] Trần Khánh Hà, Nguyễn Hồng Thanh; Thiết kế máy điện; Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội, 2006 [4] Nguyễn Đức Sỹ; Cơng nghệ chế tạo máy điện máy biến áp; Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội, 1995 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 70 [...]... được động cơ khơng đồng bộ rơto lồng sóc còn phải qua các khâu thiết kế sau [4]: + Thiết kế thi cơng, có nhiệm vụ vẽ tất cả các bản vẽ lắp ráp và chi tiết Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 14 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng + Thiết kế khn mẫu và gá lắp dùng trong gia cơng các chi tiết của máy + Thiết kế cơng nghệ, dùng để kiểm tra cơng nghệ trong q trình gia cơng... án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng 2.7 Dòng điện pha định mức: P.10 3 4.103 I1 = = = 8,59 (A) 3.U 1 η cos ϕ 3.220.0,84.0,84 trong đó: - P: Cơng suất định mức (kW) - U1: điện áp định mức - η: hiệu suất - cosϕ : hệ số cơng suất Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 22 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ STATO Khi đường... [3] bội số momen khởi động dãy động cơ điện 3K ta chọn: Mk mk = M =2 đm -Bội số dòng khởi động: Tra bảng 10-12 [3] bội số dòng khởi động dãy động cơ điện 3K ta có: ik = Imax/I min = 6 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 18 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU Những kích thước chủ yếu của động cơ điện khơng đồng bộ là đường kính trong... máy điện ít chịu lực cơ học và nhiệt Chất dẻo có ưu điểm là nhẹ, dễ gia cơng và khơng bị gỉ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 16 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng d Vật liệu cách điện: Vật liệu cách điện là một trong những vật liệu chủ yếu dùng để chế tạo động cơ Khi thiết kế động cơ, chọn vật liệu cách điện là một khâu rất quan trọng vì phải đảm bảo động cơ làm... 0,96 Chọn dây quấn đồng khuông, 1 lớp bước đủ co y = 9 (với y là bước rãnh) Sơ đồ dây quấn ở hình vẽ : Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 26 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 27 X τ τ 5 τ DÂY QUẤN BA PHA ĐỒNG KHUÔN Z = 36; 2p = 4; q = 3 Thiết kế động cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng τ Đồ án tốt nghiệp: sóc Sinh viên thực... độ đồng bộ: n1 = 1500 vòng/phút - Kiểu máy: Máy kiểu kín - Cấp bảo vệ: IP44 - Cấp cách điện: Cách điện cấp B - Chế độ làm việc: Liên tục - Kết cấu rơto: Rơto lồng sóc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 17 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng - Chiều cao tâm trục: Tra Bảng IV 2, phụ lục IV [3] chiều cao tâm trục theo dãy cơng suất của động cơ điện KĐB rơto lồng sóc. .. động cơ 4A, h = 112(mm) và 2p = 4 ta chọn δ = 0,3 mm Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 32 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ RƠTO Sự khác nhau giữa các kiểu máy khơng đồng bộ là ở rơto, tính năng của máy tốt xấu cũng là ở rơto Để thoả mãn các u cầu khác nhau có thể chế tạo thành rơto dây quấn, rơto lồng sóc đơn, rơto lồng sóc sâu, rơto lồng sóc. .. máy điện khơng bộ ngày càng được rộng rãi Máy điện khơng đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện, nhưng đặc tính khơng tốt so với máy điện đồng bộ, nên chỉ trong vài trường hợp nào đó (như trong q trình điện khí hóa nơng thơn) cần nguồn điện phụ hay tạm thời thì nó cũng có một ý nghĩa rất quan trọng 1.2 U CẦU CỦA THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA RƠ TO LỒNG SĨC 1.2.1 Nhiệm vụ và phạm vi thiết kế: Nhiệm vụ thiết. .. (vòng/phút) p 1.1.5 Cơng dụng Máy điện khơng đồng bộ là máy điện chủ yếu dùng làm động cơ điện Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành rẻ, dễ bảo quản … Nên động cơ khơng đồng bộ là loại máy điện được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân với cơng suất vài chục W đến hàng chục kW Trong cơng nghiệp thường dùng máy điện khơng đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán... cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato, sẽ tạo ra từ quay p đơi cực, quay với tốc độ là n1 = 60 f Từ trường quay cắt các thanh dẫn p của dây quấn rơto, cảm ứng các sức điện động Vì dây quấn rơto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hồng 11 Đồ án tốt nghiệp: sóc Thiết kế động cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng rơto