Tính toán thiết kế động cơ quạt công nghiệp không đồng bộ 3 pha

LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, lượng ngày phát triển sử dụng rộng rãi Tốc độ phát triển sản xuất công nghiệp đòi hỏi ngành chế tạo máy điện cần phải có yêu cầu thiết kế cao Trong loại máy điện, máy điện không đồng kết cấu đơn giản, làm việc ổn định, sử dụng bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên sử dụng rộng rãi Tính toán thiết kế động điện không đồng pha roto lồng sóc cần thiết nhằm đáp ứng đòi hỏi sản xuất công nghiệp Với hướng dẫn tận tình thầy cô môn nguồn động viên vô to lớn giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tính toán thiết kế động quạt công nghiệp không đồng pha” gồm: Phần I Thiết kế động không đồng - Chương Nguyên lý làm việc kết cấu máy điện không đồng - Chương Những vấn dề chung thiết kế động không đồng rôto lồng sóc - Chương Tính toán máy điện không đồng Phần II Thiết kế tính toán động không đồng ba pha rôto lồng sóc - Chương Kích thước chủ yếu - Chương Dây quấn, rãnh stato khe hở không khí - Chương Dây quấn, rãnh gông rôto - Chương Tính toán mạch từ - Chương Tham số động điện chế độ định mức - Chương Tổn hao thép tổn hao - Chương Đặc tính làm việc - Chương Tính toán đặc tính khởi động - Chương Tính toán nhiệt - Chương 10 Tính toán thông gió làm nguội - Chương 11 Tính toán - Chương 12 Trọng lượng vật liệu tác dụng tiêu sử dụng Trong trình tính toán thiết kế, kinh nghiệm nên thiếu sót, mong quý thầy cô đóng góp ý kiến Em xin chân thành cảm ơn thầy TS tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực Nguyễn MỤC LỤC Nội dung Trang PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA Chương Nguyên lý làm việc kết cấu máy điện không đồng 1 Đại cương máy điện không đồng Nguyên lý làm việc động không đồng Cấu tạo động không đồng Công dụng 5 Kết cấu máy điện Chương Những vấn dề chung thiết kế động không đồng 10 rôto lồng sóc Ưu diểm 10 Khuyết điểm 10 Biện pháp khắc phục 10 Nhận xét 10 Tiêu chuẩn sản suất động 10 Phương pháp thiết kế 11 Nội dung thiết kế 11 Các tiêu chuẩn động không đồng rôto lồng sóc 11 Chương Tính toán máy điện không đồng 16 Xác định kích thước chủ yếu 16 Thiết kế stato 18 Thiết kế lõi sắt rôto 20 Khe hở không khí 22 Tham số động điện không đồng trình khởi động 22 PHẦN II THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 27 BA PHA RÔTO LỒNG SÓC Chương Kích thước chủ yếu 29 Số đôi cực 29 Đường kính stato 29 Chương Dây quấn, rãnh stato khe hở không khí 31 Mã hiệu thép bề dầy thép 31 Kết cấu stato vỏ máy điện xoay chiều 31 Số rãnh stato Z1 31 Bước rãnh stato 32 Số dẫn tác dụng rãnh ur1 32 Số vòng dây nối tiếp pha 32 Tiết diện đường kính dây dẫn 32 Kiểu dây quấn 33 Hệ số dây quấn 34 10 Từ thông khe hở không khí Ф 35 11 Mật độ từ thông khe hở không khí Bδ tải đường A 35 12 Sơ định chiều rộng b’z1 35 13 Sơ chiều cao gông stato hg1 35 14 Kích thước rãnh cách điện 35 15 Diện tích rãnh trừ nêm S’r 36 16 Bề rộng 37 17 Chiều cao gông stato 37 18 Khe hở không khí 37 Chương Dây quấn, rãnh gông rôto 38 Số rãnh rôto Z2 38 Đường kính rôto D’ 38 Bước rôto t2 38 Sơ định chiều rộng rôto b’z2 38 Đường kính trục rôto Dt 39 Dòng điện dẫn rôto Itd 39 Dòng điện vòng ngắn mạch Iv 39 Tiết diện dẫn vòng nhôm S’td 39 Sơ chọn mật độ dòng điện vòng ngắn mạch 39 10 Kích thước rãnh rôto vòng ngắn mạch 39 11 Chiều cao vành ngắn mạch hv 39 12 Đường kính trung bình vành ngắn mạch Dv 40 13 Bề rộng vành ngắn mạch bv 40 14 Diện tích rãnh rôto Sr2 40 15 Bề rộng rôto 1/3 chiều cao 40 16 Chiều cao gông rôto hg2 40 17 Làm nghiên rãnh rôto bn 41 Chương Tính toán mạch từ 42 Hệ số khe hở không khí 42 Dùng thép KTĐ cán nguội 2211 42 Sức từ động khe hở không khí Fδ 42 Mật độ từ thông stator Bz1 42 Sức từ động stato 43 Mật độ từ thômg rôto Bz2 43 Sức từ động rôto Fz2 43 Hệ số bão hòa kz 43 Mật độ từ thông gông stator Bg1 43 10 Cường độ từ trường gông stator Hg1 43 11 Chiều dài mạch từ gông stator Lg1 43 12 Sức từ động gông stator Fg1 43 13 Mật độ từ thông gông rôto Bg2 44 14 Cường độ từ trường gông rôto Hg2 44 15 Chiều dài mạch hở gông rôto Lg2 44 16 Sức từ động gông rôto Fg2 44 17 Tổng sức từ động mạch từ F 44 18 Hệ số bão hòa toàn mạch kµ 44 19 Dòng điện từ hóa Iµ 44 20 Dòng điện từ hóa phần trăm 44 Chương Tham số động điện chế độ định mức 45 Chiều dài phần đầu nối dây quấn stator Lđ1 45 Chiều dài trung bình nửa vòng dây quấn stator ltb 45 Chiều dài dây quấn pha stator L1 45 Điện trở tác dụng dây quấn stator r1 45 Điện trở tác dụng dây quấn rôto rtd 45 Điện trở vòng ngắn mạch rv 45 Điện trở rôto r2 46 Hệ số quy đổi γ 46 Điện trở rôto quy đổi 46 10 Hệ số từ dẫn tản rãnh 46 11 Hệ số từ dẫn tản tạp stator 47 12 Hệ số từ tản phần đầu nối λđ1 47 13 Hệ số từ dẫn tản stator 47 14 Điện kháng dây quấn stator x1 47 15 Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto λr2 47 16 Hệ số từ dẫn tản tạp rôto 47 17 Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối 48 18 Hệ sốtừ tản rãnh nghiên 48 19 Hệ số từ tản rôto 48 20 Điện kháng tản dây quấn rôto 48 21 Điện kháng rôto quy đổi 48 22 Điện kháng hổ cảm x12 48 23 Tính lai kE 48 Chương Tổn hao thép tổn hao 49 Trọng lượng stato 49 Trọng lượng gông từ stato 49 Tổn hao sắt lõi sắt stato 49 Tổn hao bề mặt rôto 50 Tổn hao đập mạch rôto 50 Tổng tổn hao thép 51 Tổn hao 51 Tổn hao không tải 51 Chương Đặc tính làm việc 52 Hệ số c1 52 Thành phần phản kháng dòng điện chế độ đồng 52 Thành phần tác dụng dòng điện chế độ đồng 52 Sức điện động E1 52 Hệ số trượt định mức 52 Hệ số trượt momen cực đại 53 Bội số momen cực đại 53 Chương Tính toán đặc tính khởi động 55 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt với s = 55 Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt bão 56 hòa mạch từ tản s=1 Dòng điện khởi động 58 Bội số dòng điện khởi động 58 Bội số momen khởi động 58 Chương Tính toán nhiệt 59 Các nguồn nhiệt sơ đồ thay nhiệt bao gồm 59 Nhiệt trở mặt lõi sắt stator 60 Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stator 60 Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh lệch không khí nóng bên 60 máy vỏ máy Nhiệt trở bề mặt vỏ máy 61 Nhiệt trở lớp cách điện rãnh 62 Độ chênh nhiệt vỏ máy với môi trường 62 Độ tăng nhiệt dây quấn stato 62 Chương 10 Tính toán thông gió làm nguội 63 Hệ thống thông gió 63 Tính toán thông gió 65 Tính toán quạt gió 65 3.1 Đặc điểm quạt ly tâm 66 3.2 Tính toán thông số quạt ly tâm 66 Chương 11 Tính toán 71 Tính toán trục 71 Chọn kích thước trục 72 2.1 Đường kính trục 72 2.2 Hình dạng trục 72 Kiểm tra độ bền trục 72 3.1 Trọng lượng trục 72 3.2 Độ võng trục trọng lượng sinh 73 3.3 Mômen cản tải 73 3.4 Lực sinh mômen cản tải p 74 3.5 Độ lệch chuyển độ võng eo 74 3.6 Lực từ phía 74 3.7 Độ võng lực từ phía 74 3.8 Độ võng lực từ phía sinh lúc ổn định 74 3.9 Tổng độ võng 74 3.10 Tốc độ giới hạn động 74 3.11 Điều kiện bền trục 75 Tính toán gối trục bi 76 4.1 Phản lực lớn ổ bi mang puly truyền động 76 4.2 Tải đẳng trị ổ bi đỡ trục ngang truyền động 76 Chọn vỏ máy 76 Chọn nắp máy 77 Kích thước tổng quát chân đế máy 77 Chọn móc treo 77 Chương 12 Trong lượng vật liệu tác dụng tiêu sử dụng 79 Trọng lượng thép silic chuẩn b 79 Trọng lượng dồng dây quấn stato 79 Trọng lượng nhôm rôto (không kể cánh quạt vành ngắn mạch) 79 Kết luận 80 PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA CHƯƠNG NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Đại cương máy 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, loại công suất 100 kW Động điện không đồng rôto lồng sóc cấu tạo đơn giản 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 tiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994 ghi bảng 10-1 (Trang 228 TKMĐ) Theo tiêu chuẩn này, động điện không đồng dãy điều 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 Nguyên lý làm việc động không đồng Động không đống ba pha có hai phần chính: stato (phần tĩnh) rôto (phần quay) Stato gồm có lõi thép có chứa dây quấn ba pha Khi đấu dây quấn ba pha vào lưới điện ba pha, dây quấn có dòng điện chạy, hệ thống dòng điện tao từ trường quay, quay với tốc độ: n1 = 60 f p Trong đó: f: tần số nguồn điện p: số đôi cực từ dây quấn Phần quay, nằm trục quay bao gồm lõi thép rôto Dây quấn rôto bao gồm số dẫn đặt rãnh mạch từ, hai đầu nối hai vành ngắn mạch Hình Từ trường quay stato cảm ứng dây rôto sức điện động E, dây quấn stato kín mạch nên có dòng điện chaỵ Sự tác dụng tương hổ dẫn mang dòng điện với từ trường máy tạo lực điện từ Fđt tác dụng lên dẫn có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái Tập hợp lực tác dụng lên dẫn theo phương tiếp tuyến với bề măt rôto tạo mômen quay rôto Như vậy, ta thấy điện lấy từ lưới điện biến thành trục động Nói cách khác, động không đồng thiết bị điện từ, có khả biến điện lấy từ lưới điện thành đưa trục Chiều quay rôto chiều quay từ trường, phụ thuộc vào thứ tự pha điện áp lưới đăt dây quấn stato Tốc độ rôto n tốc độ làm việc luôn nhỏ tốc độ từ trường trường hợp xảy cảm ứng sức điện động 10 3.2.1 Xác định lượng không khí cần thiết Q Lượng không khí qua máy phát phải đủ giữ nhiệt độ dâu quấn nhiệt độ cho phép, giữ công suất quạt mức qui định tránh tổn hao gây thông gió: Q= f ∑ P ck ∆θ k = 1.516 = 0, 0025 m3 / s 1100.20 Trong đó: f = hệ số xét đến tổn hao khí ck nhiệt dung riêng không khí ck = 1100 J/m3°C ∆θk độ tăng nhiệt không khí θr, θv nhiệt độ không khí nóng khỏi máy nhịêt độ không khí nguội vào máy Thường lấy ∆θk = 20°C máy cấp F 3.2.2 Lượng không khí tiêu hao cực đại Qmax = 2.Q = 2.0,0058 = 0, 005 m3 / s 3.2.3 Tính toán quạt ly tâm Chọn quạt ly tâm hướng kính cánh thẳng phù hợp cho động hoạt động bình thường đổi chiều Đường kính cánh quạt: D2q = Dn = 14,9 cm Hiệu suất cao cánh quạt: Theo lý thuyết tính toán thực nghiệm quạt ly tâm hiệu suất cực đại là: ηmax = Q/Qmax = 0,5 Tiết diện mà không khí qua đường kính cánh quạt: Sd = Qmax 0, 005 = = 10,8 cm 0, 42.v2 0, 42.11 Trong đó: v2 tốc độ dài điểm vòng cánh quạt: v2 = π π D2 q n2 = 14,9.1431.10 −2 = 11 m / s 60 60 Chiều rộng dọc trục cánh quạt: b4 = Sd 10,8 = = 0, 25 cm 0,92.π D2 q 0,92.π 14,9 Đường kính cánh quạt: Trở lực không khí chổ gió vào Z1 = ξ1 61.10−3 = = 989, kg s / m8 2 S1 0, 00785 73 Trong đó: ξ1 = 61.10-3 kgs2/m4 hệ số trở lực chổ gió vào S1 = 0,00785 m2 tiết diện lổ thông gió Động học gió mặt chao chụp quạt Z2 Z2 = ξ2 7,5.10−3 = = 247,9 kg s / m8 S 22 0, 00552 Trong đó: ξ2 = 7,5.10-3 kgs2/m4 dc = 0,35 m đường kính chao chụp quạt Lc = 0,005 m chiều dài chao chụp quạt S = π.dc.lc = π.0,35.0,005 = 0,0055 m3 Trở lực động học tính đến ma sát mặt chao chụp quạt vỏ máy: Z3 = ξ3 1, 27.10−3 = = 881, kg s / m 2 − S3 ( 1, 2.10 ) Trong đó: 5.l 5.0, 01.10−3 10 −3 = = 1, 27.10 −3 kg.s / m d 39, ξ3 = l = 0,01m: chiều dài phần gân chao chụp vỏ máy d= 2.a.b 2.20.942,5 = = 39, mm a + b 20 + 942,5 S3 = π d π 39, 22 = 10−6 = 1, 2.10−3 m 4 Trở lực động học chao chụp vỏ máy Z4: Z4 = ξ4 30.10−3 = = 14, kg s / m8 2 S ( 0, 046 ) Trong đó: ξ = 30.10-3 kgs3/m4 S4 diện tích vành khăn chao vỏ máy S4 = Sc - Sv = 0,08 - 0,028 = 0,052 m2 Với: Sc = π d c2 π 0,32 = = 0, 08 m 4 Sv = π d v2 π 0,1892 = = 0, 028 m 4 Với: dv = Dn + 2.a = 14,9 + 2.2 = 18,9 cm Trở lực hệ thống bề mặt: 74 Z = Z1 + Z + Z + Z = 989,9 + 247,9 + 881,9 + 14, = 2134 kg s / m8 Áp suất cần thiết mà quạt gió cần đảm bảo: H = Z Q = 2134 ( 0, 0025 ) =13 kg / m 2 Áp suất tĩnh quạt lúc không tải: H0 = H 13 = =17,8 kg / m 0, 75 0, 75 Tốc độ dài điểm vòng cánh quạt: v1 = v22 − H g 1, 78.9,81 = 112 − = 9,8 m / s η0 γ 0, 6.1, Tong đó: η0 = 0,6 hiệu suất khí động cánh quạt lúc không tải quạt hướng kính g = 9,81 m/s2 gia tốc trọng trường γ =1, kg / m3 trọng lượng riêng không khí Đường kính cánh quạt: D1q = D0 = 60000.v1 60000.9,8 = =12, cm π n1 π 1500 D2 q D1q = 14, =1, nằm khoảng 1, ÷1, 12, Vậy quạt thiết kế đạy yêu cầu 3.2.4 Chiều cao cánh quạt hq = D2 q − D1q = 14,9 − 12, =1, 25 cm 3.2.5 Số cánh quạt Để đảm bảo chắn thường chọn chiều cao cánh quạt bằnh khoảng cách trung bình cánh quạt: Nc = π D2 q + D1q D2 q − D1q = π 14,9 + 12, = 21, 14,9 − 12, Để giảm tiếng kêu quạt số cánh quạt nên số nguyên tố: Theo bảng 7-1 trang 163TKMĐ Chọn Nc = 22 3.2.6 Kích thước quạt Chiều cao trung bình cánh quạt: b = bv - (5÷12) = 16,8 - (5÷12); Chọn: b = 10 75 Bề dầy trung bình cánh quạt: bc = (3÷9) mm; Chọn: bc = 5mm 3.2.7 Công suất quạt Pq = 9,81.H Q 9,81.13.0, 0025 10 = =18 W ηc 0,18 76 CHƯƠNG 11 TÍNH TOÁN CƠ Thiết kế kết cấu phần quan trọng toàn thiết kế máy điện Căn vào trạng thái làm việc máy để thiết kế kết cấu thích hợp từ tính toán Nguyên tắc chung để thiết kế kết cấu là: - Đảm bảo độ tin cậy lúc vận hành máy - Bảo dưỡng máy thuận tiện - Đảm bảo chế tạo đơn giản, giá thành thấp Nhiệm vụ tính toán bao gồm: tính toán trục, tính toán sức bền trục, chọn ổ bi, chọn vỏ máy, chọn móc treo, chọn chao chụp quạt nắp máy Tính toán trục Trục động phải chịu toàn trọng lượng rôto, trục chịu momen xoắn momen uốn trình động tải (bánh răng, curoa…) Trục chịu lực hướng trục, thường lực kéo máy kiểu trục đứng Ngoài tải phải ý đến lực từ phía khe hở sinh Cuối trục phải chịu lực cân động không tốt gây nên, tốc độ giới hạn Muốn thiết kế trục cần phải đảm bảo ba yêu cầu sau: - Phải có đủ độ bền tất tiết diện trục máy làm việc, kể lúc có cố ngắn mạch - Phải có đủ độ cứng để tránh sinh độ võng lớn làm chạm rôto với stato - Tốc độ giới hạn trục phải khác nhiều với tốc độ lúc máy làm việc bình thường Khi tính toán trục phải tính chế độ làm việc xấu Đường kính trục chỗ đặc lõi sắt máy 1÷ 250 kW chọn gần theo công thức sau: d = 0,25.D máy có chiều đồng d = 0,3.D máy không đồng Tong đó: D đường kính rôto Trục chế tạo thép tốt, số 40 hay 45 Đối với đường kính đến 100 mm dùng phôi liệu thép cán, máy lớn chế tạo thép rèn có hình dạng tương ứng với trục thực, có dư lượng để gia công Trên trục máy thường có nhiều bậc máy điện đại có đường kính đến 100 mm thường thiết kế đường kính bậc thang kề khác cố 77 gắng bậc tốt để tăng cường sức bền trục tính kinh tế lúc gia công Trọng lượng trục lúc có tăng không đáng kể trục chiếm từ – 10% trọng lượng máy Đối với máy có trục đường kính lớn làm thép rèn nên thiết kế bậc thang theo sức bền độ cứng bậc Trên trục máy thường có then Bề rộng then chọn theo bề rộng then phần đầu trục máy tiêu chuẩn hóa Ở đầu trục có lổ tâm Khi chọn kích thước tiêu chuẩn lổ tâm phải chọn lớn cấp máy điện lổ tâm dùng dể gia công trục mà để gia công chi tiết lắp trục tiện đường kính lõi sắt rôto, vành đổi chiều Đối với trục có đường ép lõi sắt nhỏ 50 mm không dùng then để cố định lõi sắt mà dùng phương pháp làm nhám Chọn kích thước trục 2.1 Đường kính trục Dt = 0,3.D’ = 0,3.9,94 = cm D’: Đường kính rôto 2.2 Hình dạng trục x1 = mm; y1 = 10 mm; z1 = 25 mm x2 = 28 mm; y2 = 35 mm; z2 = 60 mm x3 = 65 mm; y3 = 40 mm; z3 = 70 mm a = 110 mm; b = 85 mm; c = 80mm; l = a + b = 110 + 85 = 195 mm Kiểm tra độ bền trục 3.1 Trọng lượng trục G = 6,3.Dn22.l2 = 6,3.(9,94)2.9.10–3 = 5,6 kg Dn2: Đường kính lõi sắt rôto 78 l2: chiều dài lõi sắt rôto 3.2 Độ võng trục trọng lượng sinh G ( Sb a + S a b ) 3.E.l fG = Trong đó: E = 2,1.106 kg/cm2 mođun đàn hồi thép Với: ji = π d i4 momen quán tính tiết diện bậc thang 64 Chọn tiết diện 1a 2a 3a 4a di 16 22 26 30 Tiết diện 1b 2b 3b di 30 34 38 Tiết diện 1c 2c 3c j1 = π d14 π 164 = = 3217 mm 64 64 j2 = π d 24 π 224 = = 11500 mm 64 64 j3 = π d34 π 304 = = 39760 mm 64 64 Sa = x13 x23 − x13 x33 − x23 83 283 − 83 653 − 283 + + = + + = 8,38 j1 j2 j3 3217 11500 39760 j '1 = π d14 π 304 = = 39760 mm 64 64 j '2 = π d 24 π 344 = = 65597 mm 64 64 di 16 20 24 π d34 π 384 j3 = = = 102354 mm 64 64 ' Sb = y13 y23 − y13 y33 − y23 103 353 − 103 403 − 353 + + = + + = 0,8699 j '1 j'2 j '3 39760 65597 102354 fG = G 5, ( Sb a + S a b ) = (0,8699.110 + 8,38.85 ) =1, 66.10 −6 mm 3.E.l 3.2,1.106.1952 3.3 Mômen cản tải Mx = 97500.Pdm 97500.2 = =130 kg cm ndm 1500 3.4 Lực sinh mômen cản tải p p=k Mx 130 = 1,8 = 39 kg R 79 R = cm bán kính bánh K: hệ số truyền động thông thường động nhỏ chọn k = 1,8 E: độ võng tải E = 2,1.106 kg / cm p ( 1,5.l.S − Sb ) a + b.S a  3.E.l  39 =  1, 5.195.0, 02333 − 0,8699 ) 110 + 85.8,38 = 0, 22.10 −6 ( 3.2,1.10 195 fP = Trong đó: So = y12 y22 − y12 y32 − y22 103 353 − 102 402 − 352 + + = + + = 0, 02333 j '1 j '2 j '3 39760 65597 102354 3.5 Độ lệch chuyển độ võng eo eo = 0,1.δ + f G + f P = 0,1.0,3 + 1, 66.10−6 + 0, 22.10−6 = 30, 00188.10 −4 cm 3.6 Lực từ phía Lực từ phía có độ lệch tâm ban đầu sinh Q0 = 3.D2 n l2 e0 3.9, 94.9.30, 00188.10−4 = = 26,84 kg δ 0, 03 3.7 Độ võng lực từ phía f0 = f G Q0 1, 66.10−6.26,84 = = 7, 956.10−6 mm G 5, 3.8 Độ võng lực từ phía sinh lúc ổn định fM = f0 f0 7, 956.10−6 = = = 7,958.10−6 mm 7,956.10 −6 − m − f0 1− e0 30.10−3 3.9 Tổng độ võng f = fG + f P + f M = 1, 66.10−6 + 0, 22.10−6 + 7,958.10 −6 = 9,84.10 −6 mm f < 10%δ = 0,1.0, = 0, 03 = 3000.10 −6 mm 3.10 Tốc độ giới hạn động ngh = 300 1− m = 300 fG 7,956.10 −6 30.10−3 = 233 vong / phut 1, 66.10−6 1− 70% ngh =16310 >> 1500 vong / phut ⇒ động không bị rung xảy cộng hưởng 3.11 Điều kiện bền trục 80 Đoạn c đoạn có khả gãy trước tiên có cố Ứng xuất mômen uốn: σv = Mu W Trong đó: M u = k l p k = hệ số tải W = 0,1.d 03 mômen kháng uốn Ứng xuất mômen xoắn: σx = α k M x W Với: α: hệ số tỉ lệ ứng xuất uốn ứng xuất xoắn động thay đổi chiều quay α = 0,8 σ = σ 2u + σ x = M 2u + ( α k M x ) W Tại tiết diện 1c: Mu = 2.25.39 = 1950 kg.mm W = 0,1.(16 – 0,3)3 = 387 mm3 σ= 19502 + ( 0,8.2.130 ) = kg / mm 387 Tại tiết diện 2c: Mu = 2.60.39 = 4680 kg.mm W = 0,1.(20 - 0,3)3 = 764,5 mm3 σ= 46802 + ( 0,8.2.130 ) = 6,13 kg / mm2 764,5 Tại tiết diện 3c: Mu = 2.70.39 = 5460 kg.mm W = 0,1.(24 - 0,3)3 = 1331 mm3 σ= 54602 + ( 0,8.2.130 ) = 4,1 kg / mm 1331 Tính toán gối trục ổ bi Từ phụ lục XII trang 650 TKMĐ Ta chọn loại ổ bi trung bình kí hiệu 305 Đường kính trong: d = 25 mm Đường kính ngoài: D = 62 mm 81 Bề dày: B = 17 mm Bán kính mép: r = mm Hệ số khả làm việc: C = 4000 Tốc độ giới hạn: nth = 10000 v/p 4.1 Phản lực lớn ổ bi mang puly truyền động RB = G + Q0 c 5, + 26,84 30 a + p = 110 + 39 = 24 l l 195 195 4.2 Tải đẳng trị ổ bi đỡ trục ngang truyền động Q = (RB + m.A).kt = (24 + 1,5.0,1.24).1,5 = 41,4 Trong đó: m hệ số qui đổi tải hướng trục tải hướng kính Lấy m = 1,5 kt = 1,5 hệ số xét đến đặc tính tải có thay đổi A = 0,1.RB Tải hướng trục C = Q ( ndm h ) 0,3 h: tuổi thọ ổ bi n: tốc độ định mức (v/p) C: số lực làm việc ổ bi Q: tải đẳng trị 10 10 C 3  4000  h=  ÷ = = 2755 ndm  Q  1500  41, ÷  Tuổi thọ thường lấy h = ≥ (1,5÷ 20).103 → Kết chấp nhận Chọn vỏ máy Vỏ máy kết cấu động cơ, việc chọn kết cấu vỏ máy phải phù hợp với ỵêu cầu truyền nhiệt thông gió Ngoài ra, đủ độ cứng đủ độ bền làm việc gia công máy Đối với động không đồng điều quan trọng khe hở không khí động nhỏ nên số biến dạng nhỏ vỏ máy khiến cho rôto stato va chạm Độ cứng độ bền vỏ máy khó tính xác, thường phải dựa vào kinh nghiệm để thiết kế Với động thiết kế, ta chọn loại vỏ đúc gang, giá thành rẻ thõa mãn độ cứng độ bền, đồng thời gang ưu điểm giảm xung Vỏ gân có gân động thuộc kiểu kín, làm mát gió thổi mặt 82 Lưng lõi sắt stato ép sát vào mặt vỏ truyền nhiệt trực tiếp lên vỏ máy, vỏ máy làm nhiều gân thiết kế dài để tăng diện tích tản nhiệt Vì động kiểu kín nên cần lắp ghép vỏ lõi sắt stato phải thật khít cách lắp ghép trung gian Chọn nắp máy Tác dụng nắp máy bảo vệ dây quấn, có tác dụng đỡ ổ trục Theo kinh nghiệm thiết kế, động trung bình nhỏ, bề dầy nắp chọn cm, nắp đúc gang Vì động kiểu kín làm mát gió mặt nên nắp có lỗ thông gió mà có thêm cánh quạt tản nhiệt Nắp trước nắp sau Trên nắp máy thiết kế ba vấu cập máy để tiện gia công Kích thước tổng quát chân đế máy theo phụ lục I trang 598 (TKMD) h =100 mm b10 =150 mm l10 = 90 mm l31 = 65 mm d10 =10 mm Chọn móc treo Để tiện cho việc vận chuyển động cơ, vỏ máy có lắp móc treo Căn vào trọng lượng động tiêu chuẩn ΓOCT 4751-60, phụ luc XI trang 646 TKMĐ, Ta chọn loại móc treo có ren M8 với kích thước sau: 83 d1 = 36mm; l = 9cm d2 = 20mm; f = 2mm d3 = 8mm; c = 1,2mm d4 = 20mm; x = 2,5mm d5 = 13mm; r = 2mm h = 18mm; r1 = 4mm h1 = 6mm; r2 = 4mm h2 = 5mm; b = 10mm 84 CHƯƠNG 12 TRONG LƯỢNG VẬT LIỆU VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG Trọng lượng thép silic cần chuẩn bị GFe = ( Dn + ∆ ) l1.ke γ Fe 10−3 = ( 14, + 0,5 ) 9.0,95.7,8.10−3 = 15,8 kg 2 Trọng lượng dồng dây quấn stato - Khi không tính cách điện G 'Cu = Z1.ur1.n.s1.ltb γ Cu 10 −5 = 24.68.1.0, 636.20,5.8,9.10 −5 = 1,89 kg - Khi kể cách điện GCu 2   0,965    d cd  ' = 0,876 + 0,124  ÷ G Cu = 0,876 + 0,124  0, ÷  1,89 = 1,92 kg  d      Trọng lượng nhôm rôto (không kể cánh quạt vành ngắn mạch) Trọng lượng nhôm dẫn Gtd = Z Std l2 γ Al 10−5 = 18.103, 5.9.2, 6.10 −5 = 0, 435 kg ( ) Trọng lượng nhôm vành ngắn mạch Gv = 2.π.Dv.Sv.γa.10-5 = 2.π.7,74.213.2,6.10-5 = 0,27 kg Trọng lượng nhôm rôto GAl = Gtd + Gv = 0,435 + 0,27 = 0,7 kg Chỉ tiêu kinh tế vật liệu tác dụng Trọng lượng đơn vị kW vật liệu tác dụng với 2p = - Thép kĩ thuật điện: g Fe = GFe 15,8 = = 5, 26 kg p - Đồng: gCu = GCu 1,92 = = 0, 64 kg p - Nhôm: g Al = GAl 0, = = 0, 35 kg p Đối với vật liệu kỹ thuật đồng, nhôm, sắt đắt tiền nên cần thiết phải xác Riêng gang vật liệu chế tạo vỏ, nắp, chao chụp thường có hình dạng phức tạp nên tính khó khăn Do vào sản suất, người ta chế tạo thử đem đúc cân thử độ xác cao đơn giản 85 KẾT LUẬN Sau thời gian làm việc khẩn trương nghiêm túc, đồ án tốt nghiệp hoàn thành nhiệm vụ đặt cho việc “Tính toán thiết kế động quạt công nghiệp không đồng pha rôto lồng sóc” với công suất: P = 2,2 kW; 2p = 4; n = 1500 vòng/phút Kết đạt thỏa mãn tiêu chuẩn kỹ thuật sau: - Công suất định mức: Pđm = 2,2 kW - Điện áp định mức: Uđm = ∆/Y: 220/380 V - Tần số định mức: fđm = 50Hz - Cách đấu dây: Y/∆ - Tốc độ đồng bộ: n1 = 1500 vòng/phút - Số cực từ: p = 60 f 60.50 = =2 ndm 1500 - Chiều cao tâm trục: h = 100 mm - Hiệu suất: η = 80% yêu cầu η = 80% đạt yêu cầu - Hệ số công suất: cos ϕ = 0,83 yêu cầu cos ϕ = 0, 75 đạt yêu cầu - Bội số momen cực đại: mmax = M max M = 2, 43 yêu cầu mmax = max = 2, M dm M dm Kết luận: đạt yêu cầu - Bội số momen khởi động: mk = Mk M = 8, 67 yêu cầu mk = k = M dm M dm Kết luận: đạt yêu cầu - Bội số dòng khởi động: ik = I I = 5, yêu cầu ik = = 6,5 I dm I dm Kết luận: đạt yêu cầu - Kiểu máy: Máy kiểu kín - Cấp bảo vệ: IP44 - Cấp cách điện: Cách điện cấp F - Chế độ làm việc: Liên tục - Kết cấu rôto: Rôto lồng sóc 86 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian theo học trường, với biết ơn trân trọng, em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu nhà trường Thầy Cô truyền đạt kiến thức quý báu để em tự tin sống Và em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô khoa Điện – Điện tử trường đồng hành em suốt khóa học Sự nhiệt tình, tận tâm lòng hệ mai sau kỉ niệm, ấn tượng sâu sắc Đặt biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy TS Phạm Ngọc Hiệp, thầy định hướng, trực tiếp hướng dẫn, hỗ trợ giúp em hoàn thành đề tài Kiến thức vô hạn so với mà em thu thập được, với hành trang mà em có khóa học thời gian em tìm hiểu đề tài tảng để em tiếp tục mở rộng kiến thức hiểu biết Sau em gửi lời chúc sức khỏe đến thầy cô, bạn bè Vũng Tàu, ngày 15 tháng 07 năm 2017 Sinh viên thực 87 ... I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA Chương Nguyên lý làm việc kết cấu máy điện không đồng 1 Đại cương máy điện không đồng Nguyên lý làm việc động không đồng Cấu tạo động không. .. gió làm nguội 63 Hệ thống thông gió 63 Tính toán thông gió 65 Tính toán quạt gió 65 3. 1 Đặc điểm quạt ly tâm 66 3. 2 Tính toán thông số quạt ly tâm 66 Chương 11 Tính toán 71 Tính toán trục 71 Chọn... nhôm rôto (không kể cánh quạt vành ngắn mạch) 79 Kết luận 80 PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA CHƯƠNG NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Đại cương