Trong các loại máy điện , máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản , làm việc chắc chắn , sử dụng và bảo quản thuận tiện , giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc
Trang 1Lời mở đầu
Trong xã hội ngày nay , năng lượng điện ngày càng được phát triển và sử dụng rộng rãi Tốc độ phát triển của nền sản xuất công nông nghiệp đòi hỏi một tốc độ tương ứng của ngành công nghiệp điện lực Thường tốc độ phát triển này cao hơn khoảng 20% tốc độ phát triển của nền sản xuất , do đó đòi hỏi ngành chế tạo máy điện cần phải có yêu cầu cao hơn
Trong các loại máy điện , máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản , làm việc chắc chắn , sử dụng và bảo quản thuận tiện , giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân
Máy điện không đồng bộ chủ yếu được sử dụng ở chế độ động cơ , bao gồm động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn và động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc Động cơ điện rôto lồng sóc có cấu tạo đơn giản , chắc chắn ,rẻ tiền nên chiếm một tỉ lệ khá lớn trong loại động cơ điện công suất nhỏ và trung bình Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là điều chỉnh tốc độ khó khăn mặc dù có thể chế tạo thành loại nhiều tốc độ
Thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc là rất cần thiết nhằm đáp ứng đòi hỏi của nền kinh tế , tạo sự phù hợp với điều kiện cụ thể của nước ta Đăc biệt nó vô cùng quan trọng đối với sinh viên ngành điện Qua việc thiết kế này sẽ làm phong phú hơn kho tri thức vả tích luỹ thêm nhiều kinh nghiệm thực tiễn
Với sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong bộ môn đã là nguồn động viên vô cùng to lớn giúp em hoàn thành đồ án môn học này
Đồ án môn học Thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc gồm 10 phần
Phần 1 : Xác định các kích thước chủ yếu
Phần 2 : Tính toán dây quấn,lõi sắt stato và khe hở không khí
Phần 3 : Tính toán dây quấn và lõi sắt rôto
Phần 4 : Tính toán mạch từ
Phần 5 : Tính toán các tham số động cơ ở chế độ định mức
Phần 6 : Tổn hao
Trang 2Em xin chân thành cảm ơn thầy Triệu Việt Linh đã tận tình giúp đỡ em
hoàn thành đồ án môn học này
Sinh viên : Mã Quang Hữu
Trang 3
-Tỉ số momen mở máy và momen định mức: / =2,2
-Tỉ số momen khởi động và momen định mức: / =1,0
3 Đường kính ngoài stato
Theo TCVN 1987-1994 với động cơ điện không đồng bộ rô to lồng sóc có công suất 1,5kW, tốc độ 1000vòng/phút thì chiều cao tâm trục là h = 90mm
Theo bảng 10.3 (trang 230) ta chọn đường kính ngoài stato:
Trang 4Dn = 14,9 cm
4 Đường kính trong stato
Với 2p=4, theo bảng 10.2 (trang 230) ta có:
với kE là tỉ số giữa E và U,tra được trong hình 10-2 (trang 231)
7 Chiều dài tính toán của lõi sắt stato
Từ hình 10-3a (trang 233),với Dn = 14,9 cm và 2p = 6 thì ta chọn:
mật độ từ thông khe hở không khí: B = 0,85 (T)
Trong dãy động cơ không đồng bộ công suất 1,5kW, 2p=6 có cùng đường kính ngoài với máy có công suất 1,1kW, 2p=6
Hệ số tăng công suất của máy:
=
= 0,73
Trang 5Do đó của máy 1,1kW là:
1,1 = .1,5 = 0,73.1.81 = 1,32
Theo hình 10-3b (trang 235) hệ số 1,1 và 1,5 đều nằm trong phạm vi kinh tế
→ Việc lựa chọn phương án là hợp lý
Trang 6Phần 2 : Dây quấn, lõi sắt stato và khe hở không khí
Dây quấn stato
14 Tiết diện và đường kính dây dẫn
Theo hình 10-4 (trang 237), tích số A.J = 1750 (A2
/cm.mm2)
Mật độ dòng điện sơ bộ:
=
= = 7,3 (A/mm
Dây dẫn Nga PETV: d/dcd = 0,85/0,915 mm
Tính lại mật độ dòng điện với dây dẫn có S1 = 0,567 mm2
15 Kiểu dây quấn
Chọn dây quấn 1 lớp bước đủ,đồng tâm
Trang 8=
=
= 1,06 (cm)
trong đó: là mật độ từ thông gông
= 1,45T (bảng 10-5a trang 240)
21 Kích thước rãnh stato
Do công suất máy trong khoảng 3 10 kW, nên ta chọn rãnh hình quả lê
Miệng rãnh phải chọn sao cho lồng dây dẫn vào rãnh dễ dàng
chọn b41 = 2,5 (mm)
Chọn cổ rãnh h41 = 0,5 (mm)
Chiều cao rãnh stato:
= (Dn – D) - = (14,9 – 10,5) – 1,06 = 1,14 (cm) = 11,4 (mm) Chiều cao thực của răng stato:
+
(7,9 - ) = 61,6 (mm2)
trong đó: h12 = - - h41 = 11,4 - - 0,5 = 7,9 (mm)
Diện tích cách điện:
Trang 9Scđ= (
+ 2.h12 + d1 + d2).c +
).c’ = ( + 2.7,9 + 5 + 6).0,25 + 0,35 = 11,8 (mm2)
Trang 10Phần 3 : Tính toán thanh dẫn và lõi sắt rôto.
29 Sơ bộ bề rộng răng rôto
=
=
= 0,524 (cm)
Trang 1133 Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm
=
= 66,88 (mm
Chiều cao tâm trục h = 90mm < 160mm, nên ta chọn rãnh hình quả lê
Dựa vào kích thước sơ bộ của bề rộng răng và chiều cao rôto kết hợp với diện tích rãnh sơ bộ S’r2 = S’td để tính toán các kích thước khác của rãnh
Ta chọn: d1 = 6 mm (6-7,5)
d2 = 4 mm (4-6)
h42 = 0,5 mm (0,5-1)
b42 = 1 mm (1) = 15 mm (10-20)
Trang 13
=
Trang 14
Trong đó = - d2 = 11,4 - = 9,4 (mm) = 0,94(cm)
45 Sức từ động ở răng rôto
Chiều cao răng theo hướng kính:
= - d2 = 15 - = 13,67 (mm) = 1,367 (cm)
Cường độ từ trường ở răng:
Với 2,01 (T),chọn thép 2013, tra bảng V.5 (trang 607)
47 Sức từ động trên gông stato
Mật độ từ thông trên gông stato:
=
= 1,57 (T)
Theo bảng V.8 (trang 610) cường độ từ trường ở gông stato là:
48 Sức từ động trên gông rôto
Mật độ từ thông trên gông rôto:
=
= 0,7 (T)
Theo bảng V.8 (trang 610) cường độ từ trường ở gông rôto là:
Trang 1551 Dòng điện từ hóa
=
= 2,66 (A)
52 Dòng điện từ hóa phần trăm
100% =
100% = 65,84%
Trang 16Phần 5 : Tham số của động cơ ở chế độ định mức
53 Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato
= + 2.B = 1,6.6,09 + 2.1 = 11,74 (cm)
các hệ số , B=1 tra trong bảng 3.4 (trang 69)
54 Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato
đơn vị tương đối:
Trang 17Đơn vị tương đối: = x1 = 4,4.
= 0,0808
65 Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto
Trang 18Với rãnh quả lê nên hệ số từ dẫn tản đước tính bằng:
.(1 -
)
2
+ 0,66 -
].k +
= [
.(1 -
)
) = 0,176
Trang 2074 Tổn hao trong lõi sắt stato
Tổn hao trong răng:
= kgcz.p1/50 .(
)
10-3 = 1,8.2,5.1,7632.1.1,35.10-3 = 0,019 (kW)
Tổn hao trong gông:
= kgcg.p1/50 (
)
10-3 = 1,6.2,5.1,572.1.3,17.10-3 = 0,031 (kW)
Tổn hao trong lõi sắt stato:
= + = 0,019 + 0,031 = 0,050 (kW)
75 Tổn hao trên bề răng rôto
Pbm = 2p..m.lm.pbm.10-7 = 6.5,5.0,915.10.69,61.10-7 = 2,1.10-3 (kW) Trong đó: m =
= = 0,915
76 Tổn hao đập mạch trên răng rôto
Trang 2483 Bội số mômen cực đại
Trang 25Phần 8 : Đặc tính khởi động
Tham số của động cơ khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1
84 Chiều cao tương đối của rãnh:
90 Tổng trở ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1
Tham số của động cơ khi xét cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch
từ tản
Trang 26Sơ bộ chọn hệ số bão hòa: kbh = 1,2
92 Sơ bộ xác định dòng điện ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản
Inbh = kbh.In = 1,2.12,69 = 15,23 (A)
93 Sức từ động trung bình của một rãnh
` Fztb = 0,7
.(k + ky.kd ) = 0,7.
Trang 27x1bh = x1.
= 4,44.
= 3,61 ()
102 Sự biến đổi tương đương của miệng rãnh rôto khi xét đến bão hòa mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài
109 Các tham số ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng dòng điện mặt ngoài và bão hòa mạch từ tản
Trang 28Sai số của Inbh: %Inbh =
không cần phải giả thiết lại Inbh
111 Bội số dòng điện khởi động
ik =
=
= 3,58 < 5,5
Điện kháng hỗ cảm khi xét đến bão hòa:
=
=
= 13,53 (A)
112 Bội số momen khởi động
Trang 29Phần 9 : Tính toán nhiệt
113 Các nguồn nhiệt trong sơ đồ thay nhiệt bao gồm
Tổn hao đồng trên stato:
SDn: Diện tích bề mặt truyền nhiệt của gông, có thể lấy bằng diện tích bề mặt hình trụ ngoài của lõi sắt stato:
2
.oC)
Với Fe: Hệ số dẫn nhiệt của lá thép kỹ thuật điện, với lượng silic
c: Chiều dày lớp cách điện bằng vải: c = 0,02 (cm)
c: Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách điện
Cách điện cấp B c = 0,16.10-2 (W/cm.oC)
c được tra trong bảng 8.2 (trang 170)
đ: Hế số tản nhiệt dây quấn:
đ = (1 + 0,56.v2).10-3 = (1 + 0,56.7,442).10-3 = 0,032 (W/cm2.oC)
Trang 30v: vận tốc gió thổi ở đầu dây quấn lấy bằng tốc độ bề mặt rôto:
=
= 7,44 (m/s)
ko: Hế số tính đến sự hoàn hảo của sự di chuyển dòng không khí ở
bề mặt phần đầu nối dây quấn stato
ko = 0,05 0,07 chọn ko = 0,05
: Bề mặt bên trong vỏ máy bao gồm phần bề mặt của lõi sắt stato tiếp xúc với không khí và bề mặt trong của hai nắp máy
= Dn.l + 2 = 14,9.10 + 2 = 816,42 (cm2)
117 Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy
Hệ số tản nhiệt của các cánh tản nhiệt
+
Trang 31
g: Hệ số tản nhiệt trên các gân có chiều dày b
Trang 321 =
+
=
( )
+ 43 = 62 (oC)
121 Độ tăng nhiệt của lõi sắt stato
Trang 33Phần 10 : Tính toán chỉ tiêu trọng lượng
122.Trọng lượng tôn silic
GFe = (Dn+ΔFe )2.l1.kc.γFe.10-3 = (14,9+0,7)2.10.0,95.7,8.10-3
= 18 (kg)
Trong đó ΔFe=0,7 cm là lượng dư để dập tôn
123.Trọng lượng dây đồng stato kể cả cách điện
GAlvn = 2π.Dvn.Svn.γAl..10-5= 2π.8,6.135.2,6.10-5
= 0,2 (kg) Tổng trọng lượng nhôm rôto
GAl = GAltd + GAlvn = 0,5 + 0,2 =0,7 (kg) 125.Trọng lượng trên đơn vị kW của vật liệu tác dụng với 2p = 6