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

Khoa Điện Bộ môn Kỷ thuật điện ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN Họ tên sinh viên: …………………………………Lớp: ……………………… Tên đề tài: Thiết kế động điện không đồng xoay chiều pha roto lồng sóc a/ Số liệu cho trước: Công suất định mức : P2 = 15kW; vận tốc đồng n1 = 1500v/ph; Điện áp định mức 220/380V Động thuộc loại thông dụng kết cấu kín (IM1001) chịu nhiệt độ loại Y3 b/ Nội dung thực đồ án: 1/ Tính toán kích thước dây quấn động 2/ Tính toán kích thước vùng rãnh dây stator động 3/ Tính toán khe hở không khí 4/ Tính toán roto 5/ Tính toán mạch từ 6/ Tính toán tham số động chế độ định mức 7/ Tính toán tổn thất động 8/ Tính toán đặc tính làm việc 9/ Tính toán trình tỏa nhiệt cho động c/ Yêu câu: - Thuyết minh đồ án đánh máy kiểu chữ Times New Roman 13, giãn dòng 1,5 Các vẽ kết cấu động cơ, đặc tính làm việc động thực khổ giấy A0 theo tiêu chuẩn vẽ kỹ thuât Thời gian nhận đồ án: 25/02/2015 Thời gian hoàn thành 30/3/2015 d/ Tài liệu tham khảo: Trần khánh Hà, Thiết kế máy điện NXBKHKT, Hà Nội 2002 Duyệt môn Giáo viên hướng dẫn -1- TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN VÀ DÂY QUẤN CỦA ĐỘNG CƠ 1.1 Số cực: p= 60 f ndm = 60.50 2 1500 Dựa vào mối quan hệ chiều cao tâm trục h theo công suất va số đôi cực Bảng 10.1 (Tr.602 TKMĐ) ta chọn chiều cao tâm trục h = 160 mm = 16 cm 1.2 Đường kính stator Theo bảng 10.3 (T230 TKMĐ) ta có đường kính stator Dn = 27,2 cm 1.3 Đường kính stator Tra theo bảng 10.2 (trang 230 TKMĐ) trị số kD, phụ thuộc vào số đôi cực, ta chọn: kD = 0,64  0,68 D = kD Dn = (0,64 0,68).27,2= 17,408  18,496(cm)  chọn D = 18 Trong đó: kD tỷ số đường kính đường kính stator 1.4 Công suất tính toán: P’ = k E P 0,975.15 =  = 18.67 (kw)  cos  0,89.0,88 Trong đó, kE = 0,975 Hình 10-2 (trang 231 TKMĐ), tỷ số sức điện động sinh máy điện áp đặt vào 1.5 Chiều dài tính toán lõi sắt stator: Theo hình 10-3b (trang 233 TKMĐ), chọn A = 310A/cm; Bδ = 0,77 T , 6,1 *18,67 *10 6,1*10 * P ' lδ= =  15,02   * k s * k d * A * B * D * n1 0,64 *1,11* 0,92 * 310 * 0,77 *18 *1500 Lấy lδ = 15 Trong đó: -2-   =  = 0,64 : hệ số tính toán cung cực từ ks=  2 =1,11 : hệ số sóng kd=0,92 : hệ số dây quấn A: tải đường n =1500 v/ph : tốc độ đồng Bδ: cảm ứng từ khe hở không khí Do lõi sắt ngắn nên làm thành khối Chiều dài lõi sắt stator, rotor là: l1 = l2 = lδ = 15cm 1.6.Bước cực: τ=  *D  *18 = = 14,14 cm 2* p 2*2 1.7 Lập phương án so sánh: Hệ số hình dáng λ:  l 15   1,06  14,14 Trong dãy động không đồng 3K công suất P =15 kW, 2p = có đường kính (nghĩa chiều cao tâm trục h) Theo hình 10-3b (trang 235TKMĐ) ta thấy hệ số  nằm phạm vi kinh tế việc lựa chọn phương án hợp lý 1.8 Dòng điện pha định mức: I1 = 15.103 P.10 = = 29 A 3.U  cos  3.220.0,89.0,88 Trong đó: U =220V : điện áp đặt vào stator P =15 kW: công suất định mức  = 0,89 : hiệu suất ; cos  =0,88 : hệ số công suất -3- TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC VÙNG RÃNH DÂY STATOR CỦA ĐỘNG CƠ Chọn dạng rãnh stator Stator máy điện nhỏ dùng rãnh có dạng hình lê, nửa lê hình thang, với dạng rãnh chiều rộng suốt chiều cao rãnh Rãnh hình lê có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở đáy rãnh so với hai dạng rãnh nhỏ giảm sức từ động cần thiết Rãnh hình nửa lê có diện tích rãnh lớn dạng rãnh hình lê Diện tích rãnh hình thang lớn công nghệ dạng rãnh nửa lê Nếu không đặt vấn đề giảm giá thành khuông dập, vào diện tích rãnh trị số sức từ động để tính toán, so sánh dạng rãnh sau chọn phương án tốt Đối với đề tài chọn dạng rãnh hình lê 2.1 Số rãnh stator Z1 Với máy công suất nhỏ thường lấy q 1=2 Máy tốc độ cao, công suất lớn chọn q1=6 Thường lấy q 1=3  Khi q1 tăng Z1 tăng dẫn đến diện tích rãnh tăng làm cho hệ số lợi dụng rãnh giảm, yếu mãnh, trình làm lõi stator tốn Khi q1 giảm Z1 giảm, dây quấn phân bố không đếu bề mặt lõi thép nên sức từ động có nhiều sóng bậc cao Trị số q1 nguyên cải thiện đặt tính làm việc giảm tiếng ồn máy Lấy q1 = Khi đó:  Z1 = 2.m.p.q1 = 2.3.2.3= 36 rãnh Trong đó: m =3 số pha 2.2 Bước rãnh stator t1 =  D  18 = = 1,57cm 36 36 2.3 Số dẫn tác dụng rãnh ur1 Chọn số mạch nhánh song song : a1= -4- u r1 = A.t1 a1 310.1,57.2 = =33,56 I1 29 Chọn: ur1 = 33 dẫn 2.4 Số vòng dây nối tiếp pha w1 = p.q u r1 33 = 2.3 = 99 vòng a1 Kiểm tra lại phụ tải đường A A= 2.m.w1 I 2.3.99.29 = =304,6 A cm.mm  D 3,14.18 Sơ chọn phụ tải đường A=310 A 304,6  310 310 cm.mm Vậy sai số thực tế tính chọn là: 100%=1,74% Ta thấy : Tải đường A không lớn hay nhỏ 10% so với giá trị chọn ban đầu nên sử dụng số liệu để tính toán 2.5 Tiết diện đường kính dây dẫn - Tiết diện dây: s1 = I1 a1n1 j1' Theo hình 10-4b (trang 237 TKMĐ) chọn tích số: A.J = 1850 A cm.mm Mật độ dòng điện: J1’ = A.J 1850 = =6A mm A 310 Tiết diện dây (tính sơ bộ): S’1 = I1 29 = = 2,41mm2 a1 n1 J '1 2.1.6 Trong : n1 = số sợi chập song song I = 29 A a1 = số mạch nhánh song song -5- Theo Phụ lục VI, bảng VI (trang 618 TKMĐ) chọn dây đồng tráng men PET155 có đường kính d/d cđ = 1,741,825 mm Khi : s = 2,38 mm2 2.6 Kiểu dây quấn Dây quấn stator đặt vào rãnh lõi thép stator cách điện với lõi thép Dây quấn có nhiệm vụ cảm ứng sức điện động định, đông thời tham gia vào việc chế tạo từ trường cần thiết cho biến đổi lượng điện có máy * Các yêu cầu dây quấn: - Đối với dây quấn điện trở điện kháng pha mạch nhánh song song - Dây quấn thực cho đấu thành mạch nhánh song song cách dễ dàng Dây quấn chế tạo thiết kế cho tiết kiệm lượng đồng, dễ chế tạo, sửa chữa, kết cấu chắn, chịu ứng lực máy bị ngắn mạch đột ngột *Việc chọn dây quấn stator phải thỏa mãn tính kinh tế kỹ thuật: - Tính kinh tế: tiết kiệm vật liệu, vật liệu cách điện, thời gian lồng dây - Tính kỹ thuật: dễ thi công hạn chế ảnh hưởng xấu đến đặc tính động Từ yêu cầu ta chọn dây quấn lớp đồng khuôn bối dây bước ngắn Tác dụng để làm giảm lượng đồng sử dụng, khử sóng bậc cao, giảm từ trường tản phần bối dây rãnh stator, lám tăng cos, cải thiện đặc tính mở máy động cơ, giảm tiếng ồn điện từ lúc động vận hành Các hệ xấu tồn động sóng bậc cao không bị khử - Tính mở máy xấu trường đặc tuyến mômen (do sóng bậc gây ra) làm cho động không đạt đến tốc độ định mức - Nếu số statorvà rotor không phù hợp động gây tiếng ồn vận hành, có rotor bị hút lệch tâm (do lực hút điện từ tạo nên) Sóng bậc cao gây tổn hao nhiệt lõi thép tác dụng dòng phucô Thực việc chọn bước ngắn thích hợp tác dụng khử hoàn toàn sóng bậc cao mà -6- có tác dụng giảm nhỏ chúng xuống đến giá trị chấp nhận Trong thiết kế, bước bối dây có tác dụng khử sóng bậc 7, cách đấu dây hình có tác dụng khử sóng bậc Tiêu chuẩn xét tổn hao sóng bậc cao  5% xem sóng bậc cao không đáng kể, từ - 10% chấp nhận được, > 10% có tồn sóng bậc cao Sóng bậc cao không bị khử không cho phép khả thi Để khử triệt hoàn toàn sóng bậc ta dùng hệ số  = = , sóng bậc ta dùng hệ số  , sóng bậc ta dùng hệ số  = Tuy nhiên ta không khử triệt hoàn toàn sóng bậc cao mà chọn bước bối dây để làm nhỏ sóng bậc cao 3, 5, lúc Chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y = Ta có: = y = = 0,78   = Với : Bước cực từ Z1 36  9 p 2.2 2.7 Hệ số dây quấn Hệ số bước ngắn ky: ky = sin   0,78. = sin = 0,94 2 Hệ số bước rãi kr: q. 3.20 sin = kr =  20 q.sin 3.sin 2 sin với α= = 0,96 p.360 2.360 = = 20 Z1 36 Hệ số dây quấn kd: kd = ky.kr = 0,94.0,96 = 0,9024 2.8 Từ thông khe hở không khí Ф -7- Ф= k E U 0,975.220 = = 0,01 Wb 4.50.99.1,11.0,92 4.k s k d f w1 2.9 Mật độ từ thông khe hở không khí B δ Bδ = 0,01.10  10 = = 0,74T 0,64.15.14,14    l1 Ta thấy sai số mật độ từ thông khe hở không khí so với giá trị ban đầu nhỏ 10% nên ta không cần chọn lại 2.10 Sơ định chiều rộng b’z1 b’z1 = B l1 t1 0,74.15.1,57 = = 0,72cm 1,70.15.0,95 Bz1.l1 k c Chọn b’z1 = 0,72 cm Trong : Chọn Bz1 = 1,70 T (theo bảng 10-5b, trang 241- TKMĐ) : mật độ từ thông có cạnh song song Bz1 kc = 0,95 : Hệ số ép chặt lõi sắt không cần phủ sơn (Bảng 2-2, trang 23 -TKMĐ) 2.11 Sơ chiều cao gông stato hg1 h’g1 = 0,01.10  10   2,19 (cm) 2.Bg1 l1 k c 2.1,60.15.0,95 Ở lấy Bg1 = 1,60T; (1,45 ÷ 1,60), (theo Bảng 10.5 Tr.240_TKM Đ) 2.12 Kích thước rãnh cách điện Chọn kích thước miệng rãnh sau : Chiều cao miệng rãnh h 41 = 0,5 ÷ mm  chọn h41 = 0,5 mm.=0,05 cm Chiều cao rãnh stato : hrl  Trong : 1 ( Dn  D)  hgl,  ( 27,2  18)  2,19  2,41(cm)  24,1( mm) 2 h’g1 =2,19(cm) chiều cao gông, -8- Dn =27,2(cm) đường kính Stato D =18 (cm) đường kính Stato Chiều cao thực rãnh Stato : hZ1 = hrl – h41 = 24,1 0,5 = 23,6 (mm) * Bề rộng rãnh Stato: Chọn bề rộng miệng rãnh Stato là: Chiều rộng miệng rãnh : b41 = d cđ + ( 1,1÷ 1,5) mm Trong : d cd = 1,825mm - đường kính dây dẫn kể cách điện dây quấn stator Vậy: b41 =2,925 mm ÷ 3,325 mm Lấy b41 = mm - Đường kính d2 tính theo công thức: d2   ( Dn  * hgl' )  bzl' * Z Z1     * ( 27,2  * 2,19)  0,72 * 36  1,2(cm) 36    d2 = 1,2cm = 12(mm) - Đường kính d1 tính theo công thức: d1   * ( D  * h41 )  b zl' * Z1  * (18  * 0,05)  36 * 0,72   0,94(cm) Z1   36    d = 0,94cm= 9,4(mm) Trong đó: D n = 27,2cm đường kính stator h’g1 = 2,19cm b’z1 = 0,72cm chiều rộng - Chiều cao rãnh Stator tính theo công thức Khi đó,chiều cao h12 là: h 12 = h rl – 0,5 *(2*h 41 + d + d ) = 2,41– 0,5 *(2  0,05 + 1,2+ 0,94) = 1,3cm = 13(mm) Theo bảng VIII.1 (T629_TKMĐ) ta có chiều dày cách điện rãnh là: + Chiều dày cách điện rãnh: C = 0,4 (mm)) -9- + Chiều dày cách điện lót: C’ = 0,5 (mm) - Diện tích rãnh trừ nêm: 2 ' Sr =  (d1  d )  d  d (h12  d )  2  (9,4  12 ) 9,4  12 9,4  (13  )  180,06(mm ) 2 - Diện tích lớp cách điện rãnh: Scđ = ( (  * d2 d +2*h 12 +d +d 2)*c+  c' 2  *12  * 9,4  * 13  9,4  12) * 0,4  * 0,5  33,5(mm ) 2 - Diện tích có ích rãnh: S r = S 'r – S cđ = 180,06-33,5 = 146,56 mm - Hệ số lấp đầy rãnh: k ld = u r1 * n1 * d cd2 33 * * 1,825 = = 0,75 146,56 sr Ta thấy hệ số lấp đầy rãnh nằm khoảng tốt (0,7÷0,75) nên không cần tính lại Vậy, chọn k ld = 0,75 d2 h12 hr1 d1 h41 2.13 Bề rộng stator bz1 bz1” = =  * ( D  * h 41  d )  d1 Z1  * (18  * 0,05  0,94)  0,94  0,72(cm) 36 - 10 - Ở ta chọn phương pháp giải tích phương pháp cho kết xác Phương pháp giải tích đưa vào mạch điện thay giản đồ vectơ động không đồng bộ: Trong đó: r1 = 0,3 (Ω) ; x1 = 1,41( Ω ) ; x12 = 25,55 (Ω), r2 = 5,6*10-5 (Ω) 3,792*10-4(Ω) - Hệ số C1 : C1 = 1+ x1 1,41 = 1+ = 1,055 (Ω) ; C 12 =1,113 x12 25,55 I1 X1 R1 X2 R2 , I2 = I2 / S Idb U C Z 12 Hình1.Mạch điện thay hình Г máy điện không đồng - Thành phần phản kháng dòng điện chế độ đồng Iđbx = Iμ = 8,16 A - Thành phần tác dụng dòng điện chế độ đồng Iđbr = PFe * 10  * I  * r1 *U = 0,2703 * 10  * 8,16 * 0,3 = 0,5 (A) * 220 - Sức điện động E1 E1 = U - Iμ*x1 = 220 – 8,16*1,41 = 208,5(V) kI = I’2 = * w1 * k d * 99 * 0,9024 = = 19,14 28 Z2 500 I2 = = 26,12 (A) kI 19,14 - Hệ số trượt định mức - 27 - ; x2 = sđm = I ' *r2 ' E1 = 26,12 * 0,19 = 0,024 208,5 - Hệ số trượt momen cực đại sm = r2 ' x1  x2 ' c1 = 0,19 = 0,072 1,41  1,3 1,055 Các số liệu đặc tính làm việc tính bảng mục 93 8.1 Bội số momen cực đại m max = M max I' S 52,99 0,024 = ( m ) * đm = ( )* =1,6 24,207 0,072 M đm ' I ' 2đm Sm Mặt khác; U1 I 2' = Từ công thức: ( r1  c1  r2' )  ( x1  c1 x 2' ) s I’2max = 52,99A -dòng điện rôto quy đổi phía stato ứng với smax I’2đm = 24,207 A -dòng điện rôto quy đổi phía stato ứng với sđm U1 I2 C1 2 1 Idb Idbr Idbx - 28 - Hình (Đồ thị véc tơ để xác định đặc tính làm việc động không đồng bộ) Các số liệu đặc tính làm việc: S r1 r '2  ) C1 s rns=C12*( xns=C12*( x1  x '2 ) C1 Zns= rns2  xns2 Đơn vị 0,005 0,01 0,015 0,024 0,025 0,072  42,610 21,463 14,414 9,138 8,775 3,253  2,934 2,934 2,934  42,71 21,663 14,709 9,588 9,252 4,380 A 5,434 10,714 15,779 24,207 25,086 52,99 2,934 2,934 2,934 I’2=C1* U1 Z ns cos  '2  rns Z ns 0,997 0,99 0,979 0,953 0,948 0,743 Sin  '2  xns Z ns 0,068 0,135 0,199 0,306 0,317 0,67 I1r=Idbr+ I '2 * cos  ' C1 A 5,64 10,554 15,142 22,35 23,04 37,82 I1x=Idbx+ I '2 * sin  ' C1 A 8,51 9,53 11,136 14,1 15,69 41,81 A 12,13 14,22 18,79 25,4 27,88 56,38 0,464 0,742 0,805 0,879 0,826 0,67 kW kW 3,722 0,132 6,965 0,182 9,993 0,318 14,751 0,627 15,206 0,699 24,96 2,86 kW 0,0168 0,065 0,142 0,334 0,358 1,6 kW kW kW 0,018 0,393 0,559 0,0348 0,393 0,675 0,05 0,393 0,903 0,0737 0,393 1,43 0,076 0,393 1,526 0,125 0,393 4,978 kW 3,163 6,29 9,09 13,321 13,68 19,98 % 85 90,3 90,9 90,3 89,9 80,04 I1= I 12r  I 12x cos   I 1r I1 P1 = 3*U1*I1r*10 3 Pcu1 = 3*I12*r1*10 3 Pcu2 = 3*I’22*r’2*10 3 Pf = 0,005* P1 P0 = PFe + P P = Pcu1 +Pcu2 + Pf P2 = P1  P P2 *100 P1 - 29 - I1  s Cos  Cos I s P2(KW) - 30 - 8.2 TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 8.2.1 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt với s = - Tính hệ số quy đổi chiều cao rãnh rôto mở máy (s = 1):  = 0,067*a* s = 0,067*19 *1 = 1,273 Trong đó: a = hr2 - h42 = 20 - 0,5 = 19mm - Theo hình 10-13 (Tr.256_TKMĐ) Với  = 1,273  = 0,9 ,φ = 0,3 kR = + φ = + 0,3 =1,3 rtd = kR*rtd = 1,3*4,7*10 -5 = 6,11*10-5 (Ω) - Điện trở rôto xét đến hiệu ứng mặt với s=1: * 0,904 * 10 6 r2 = rtd + *2r v = 6,11*10-5 + = 7,04*10 -5 (Ω) 0,44  - Điện trở rôto quy đổi : r’2 = γ*r2 =3420,5*7,04*10-5 = 0,24 (Ω) - Hệ số từ dẫn rãnh rôto xét đến hiệu ứng mặt với s=1 : λr2 = [ h h1  * b2 b *(1  )  0, 66  42 ]* + 42 3* b 8* S c 2* b b42  21,6 3,14 * 2  = 2,62 (1  )  0,66   *0,9+ * 139 *5 3 * = Trong đó: h1=21,6 (mm); Sc=Sr2=139 (mm 2) - Tổng hệ số từ dẫn rôto xét đến hiệu ứng mặt với s=1 : Σλ2 = λ r 2+λt2 +λđ2+λrn = 2,62 + 2,46 +0,38 + 0,76 = 6,22 - Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài: x’2 = x’2*    = 1,3* 6,22 = 1,26 (Ω) 6,4 - Tổng trở ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài: rn = r1 + r’2 = 0,3 + 0,24 = 0,54 (Ω) - 31 - xn = x1 + x’2 = 1,41+1,26 = 2,67 (Ω) Zn = rn  xn 2 = 0,54 2,67 = 2,72 (Ω) - Dòng điện ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài: In = 220 U1 = = 80,88 (A) 2,72 Z n 8.2.2 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt bão hòa mạch từ tản s=1: Sơ chọn hệ số bão hòa kbh = 1,44 - Dòng điện ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt Inbh = kbh*In = 1,44*80,88 = 116,46 (A) - Sức từ động trung bình rãnh stator Fzbh = 0,7* = 0,7* I nbh * u r a1 * (k   k y * k đ * Z1 ) Z2 116,46 * 33 36 (0,85  0,94 * 0,9024 ) = 2610,35 28 Trong đó: ur = 33 Số dẫn tác dụng rãnh stator a1 = Số mạch nhánh song song kβ=0,85 Hệ số tính đến sức từ động nhỏ bước ngắn lấy theo hình 10-14 trang 259_TKMĐ ky=0,94 hệ số bước ngắn dây quấn kđ=0,9024 Hệ số dây quấn Cbh= 0,64 + 2,5* B δ = Fztb *104 1, 6* C bh *  0,05 = 0,64 + 2,5* = 0,935 t1  t 1,57  = 2610,35 * 10 4 = 3,45 (T) 1,6 * 0,935 * 0,05 Theo hình 10-15 (Tr.260_TKMĐ): Chọn:  = 0,64 - 32 - C = (t -b 41 )*(1-  ) = (1,57 – 0,3)*(1 - 0,64) = 0,457 λ1bh= h41  0,58 *h C1 0,05  0,58 * 0,47 0,457 = * =0,54 * 0,3 0,457  1,5 * 0,3 b41 C1  1,5 * b41 - Hệ số từ tản rãnh xét đến bảo hòa mạch từ tản: λr1bh = λr1 - λ1bh = 1,4 – 0,54 = 0,86 - Hệ số từ tản tạp stator xét đến bảo hòa mạchtừ tản: λt1bh = λt1* = 5,17 * 0,64= 3,3088 - Tổng hệ số từ tản stator xét đến bão hòa mach từ tản: Σλ1bh = λr1bh + λt1bh + λđ1 = 0,86 + 3,3088 + 0,73 = 4,62 - Điện kháng stator xét đến bão hòa mach từ tản: x1bh = x1*  1bh 4,62 = 1,41 * = 0,89 (Ω) 7,3  1 C2 = (t2 - b42)*(1 - ) = (2 - 0,1)*(1 - 0,64) = 0,684 2bh  h42 C2 0,1 0,684 * = * = 0,82 b42 C  1,5 * b42 0,1 0,684  1,5 * 0,1 - Hệ số từ tản rôto xét đến bão hòa mạch từ tản hiệu ứng mặt ngoài: λr2bh = λr2 - λ2bh = 2,62 – 0,82 = 1,8 - Hệ số từ tản tạp rôto xét đến bão hòa mạch từ tản: λt2bh = λt2* = 2,46*0,64 = 1,57 - Hệ số từ tản rãnh nghiêng rôto xét đến bão hòa mạch từ tản: λrnbh = λrn* = 0,76*0,64 = 0,48 - Tổng hệ số từ tản rôto xét đến bão hòa mạch từ tản hiệu ứng mặt ngoài: Σλ2bh = λr2bh+ λt2bh+λđ2+λrnbh = 1,8+1,57+0,38+0,48 = 4,23 - Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mắt bão hòa từ mạch từ tản: x’2bh = x’2*  2bh  2 = 1,3* 4,23 = 0,85 (Ω) 6,4 - 33 - 8.2.3 Các tham số ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt bão hòa nạch từ tản : rn = r1 + r '2  = 0,3+0,24 = 0,54 (Ω) xnbh = x1bh + x’2bh = 0,89 + 0,85= 1,74 (Ω) Znbh= r n  x nbh = 0,54  1,74 = 1,82 (Ω) 8.2.4 Dòng điện khởi động U1 220   119,89 (A) Ik = Z nbh 1,85 8.2.5 Bội số dòng điện khởi động: ik = Ik 120,88  =4,8 I dm 25,4 - Điện kháng hổ cảm xét đến bão hòa: x12n = x12*k = 25,55*1,5 = 38,325 C2bh = + I’2k = x 2 ' x12 n = 1+ 1,26 =1,033 38,325 Ik 120,88  =117,02(A) C 2bh 1,033 8.2.6 Bội số momen khởi động: m k=( I ' k r ' 2 117,02 0,24 )* *sđm=( ) * *0,024 = 1,5 I ' đm r'2 25,4 0,19 - 34 - TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH TỎA NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ Động điện không đồng kiểu kín IM1001 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 9.1.Tính toán nhiệt sơ đồ thay thế: 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 VFe Qcd PCu:là tổn hao đồng QCu PFe:là tổn hao sắt RCu PR:là tổn hao rôto PR QFe 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 = 627 + 0,5.73,7 = 663,85 (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=0,258 (kW) = 258 (W) *.Tổn hao rôto: QR=PCu2+0,5.Pƒ+Pco+Pbm2+Pdm2=309+44,039+123,2+2,4+4,16=482,8(W) - 35 - R Fe Trong đó: PCu2 = 334 W 0,5Pƒ = 0,5.73,7 = 36,85 W Pco=123 W Pbm2 = 7,8 W Pdm2 = 4,5 W 9.2.Tính nhiẹt trở: 9.2.1.Nhiệt trở mặt lõi sắt stato theo công thức 8-28 8-26 TKMĐ RFe  RFeg  Rg  Trong đó: RFeg  hg1  Fe S g1  S Dn  1     g  g      g S g1 RFeg:là nhiệt trở khe phụ khe hở không khí công nghệ giủa lõi sắt stato vỏ máy công nghệ chế tạo gây với Sg1=SDn=π.Dn.l1=π.27,2.15 = 1281,12 cm2 Dn đường kính stato,l1 chiều dài lõi sắt stato g  Fe 30.10 2   0,1255(W / C.cm ) hg 2,39 Chọn λFe=30.10-2 theo bảng 8-2 TKMĐ h g1=2,39 cm chiều cao gông stato αδg=(0,08-0,1)(W/cm 2.0c) chọn αδg=0,09(W/cm 2.0C) hệ số truyền nhiệt kinh nghiệm thay vào ta : RFe  S Dn  1   1       0,0149( C / W )    1281,12  0,1255 0,09   g   g 9.2.2.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 - 36 - λC=0,16.10-2(W/0C) tra bảng 8-1 TKMĐ cấp cách điện F Sđ=2.Z1.Cb.lđ=2.36.19,277.2,35= 3261,67 (cm2) với Cb:chu vi bối dây.được lấy gần chu vi rãnh stato d  d1 Cb   (d  d )  (h12  d1 )  ( )  4 0,9  0,73  (0,94  1,2)  (1,3  0,73)  ( )  2,38cm 4 αđ=(1+0,54.V2R).10-3=(1+0,54.13,7342).10-3=0,1029(W/cm 2.0C) VR= π.D.n/6000 = π.18.1464/6000=137,9 (m/s) với n = n1 - Sđm n1 = 1500 - 0,024.1500 = 1464 (vòng/phút) thay số vào công thức ta được: Rd  c 0,02     6,8119.10 3 ( C / W ) 2 c S d  d S d 0,16.10 3261,67 0,1029.3261,67 9.2.3 Nhiệt độ đặc trưng cho độ chênh nhiệt không khí nóng bên máy vỏ máy : R'  với  S ' α=α0.(1+k0.VR).10-3 α0=1,42.10-3(W/0C.cm 2) 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 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 9.2.4.Nhiệt trở bề mặt vỏ máy: Theo công thức 8-34 TKMĐ: R   V S V   S n'   V" S n" ' V - 37 - 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 Hình 10.1 Kích thước cánh tản nhiệt 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 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) αV=kg.α'V=30,88.5,18.10-3=0,16 mà αg=βλth(β.h) λ=4.10-2(w/0C.cm 2) hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm gân (lá thép kỹ thuật ,cách điện sơn)tra bảng 8-2 TKMĐ - 38 -  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 n g số gân tản nhiệt ng   ( Dn  2.a )  (27,2  2.0,5) 0,8  0,8  40( 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: R  1   9,8.10 4 ( C / W ) ' " " 3  V SV   S n   V S n 0,16.6340  5,18.10 1000  1,42.10 3.1000 ' V 9.2.5.Nhiệt trở lớp cách điện: Theo công thức 8-25 TKMĐ RC  C C S C với δC=C=0,04(cm) chiều dày cách điện rãnh tiết diện truyền nhiệt lớp cách điện (cm 2) 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) - 39 - RC  C 0,04   0,0208  20,8.10 3 ( C / W ) C S C 0,16.10 2.1204,8 9.2.6 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 P Fe=187W QR=PR=482,8W 9.2.7 Độ tăng nhiệt độ dây quấn stato với môi trường: Theo công thức 8-36 TKMĐ: QCu1 ( RFe  RC )  Q Fe RFe  Q R R' 1  1 R Fe  RC Rd  R' RFe  RC 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 686,33(20,5.10 3  20,8.10 3 )  187.20,5.10 3  482,8.0,129 1  20,5.10 3  20,8.10 3 5,12.10 3  0,129 20,5.10 3  20,8.10 3 1 5,12.10 3  0,129  1,133  44,173( C ) QR=482,8 W 9.2.8 ĐỘ tăng nhiệt lõi sắt stato: Theo công thức 8-37 TKMĐ:  Fe  Q Fe RFe  (1    187.20,5.10 3  (44,173  1,133)     1,133  24,5( C ) 3 R 20,8.10 1 C 1 RFe 20,5.10 3 →Tóm lại độ tăng nhiệt độ đạt yêu cầu cho phép phát nóng động - 40 - - 41 -