Khảo sát đặc tính mômen của động cơ điện dung

1 BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH MÔMEN CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ : 60525002 PHẠM NGỌC TUẤN Người hướng dẫn : TS PHAN THỊ HUỆ HÀ NỘI - 2009 Phạm Ngọc Tuấn Ngành Kỹ Thuật Điện LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan! Tất kết nghiên cứu trình bày luận văn thực hiện, kết xác, trung thực theo kết mà nghiên cứu, hứa chịu toàn trách nhiệm hình thức kỷ luật khoa nhà trường đưa không thực lời cam đoan Hà nội : ngày tháng năm 2009 Người cam đoan Phạm Ngọc Tuấn Phạm Ngọc Tuấn Ngành Kỹ Thuật Điện MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 11 MỞ ĐẦU 14 PHẦN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÁY ĐIỆN MỘT PHA CÔNG SUẤT NHỎ Chương SỨC TỪ ĐỘNG VÀ TỪ TRƯỜNG CỦA MÁY ĐIỆN MỘT PHA 1.1 15 Khái niệm chung 1.2 Sức từ động mômen khởi động máy điện pha 17 1.3 Điều kiện nhận từ trường quay tròn máy điện pha 21 1.4 Đặc điểm từ trường elip 23 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÁY ĐIỆN MỘT PHA 27 2.1 Khái niệm chung 2.2 Ứng dụng phương pháp thành phần đối xứng để nghiên cứu máy điện pha có hai cuộn dây stato lệch 900 điện không gian 30 2.3 Phương trình điện áp mô hình vật lí máy điện pha 33 2.4 Sơ đồ thay tổng trở pha máy điện pha không đối xứng 36 2.5 Biểu diễn thông số pha B qua thông số pha A 39 Phạm Ngọc Tuấn Ngành Kỹ Thuật Điện 2.6 Biến đổi sơ đồ thay 41 2.7 Phương trình dòng điện 44 2.8 Công suất điện từ mômen điện từ 45 2.9 Tổn hao công suất giản đồ lượng 47 2.10 Điều kiện nhận từ trường quay tròn 51 Chương ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 54 3.1 Khái niệm chung 3.2 Nguyên lý làm việc đặc điểm động pha không đồng 55 3.2.1 Động không đồng với điện trở khởi động tụ khởi động 55 3.2.2 Sơ đồ thay động pha không đồng 57 3.3 So sánh tính chất phần tử lệch pha 59 3.4 Các điều kiện nhận từ trường tròn động điện dung 61 3.4.1 Nhận từ trường tròn nhờ chọn hệ số biến áp tụ điện 64 3.4.2 Nhận từ trường tròn nhờ chọn tỉ lệ điện áp pha dây quấn tụ điện 67 3.4.3 Nhận từ trường tròn nhờ chọn điện trở phụ tụ điện 68 3.5 Động không đồng pha với điện trở khởi động 71 3.6 Động không đồng pha với tụ khởi động 74 3.7 Động không đồng pha với tụ làm việc 76 3.8 Động không đồng pha với tụ khởi động tụ làm việc 77 PHẦN TÍNH TOÁN, KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH MÔMEN CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG CÔNG SUẤT 750W Phạm Ngọc Tuấn Ngành Kỹ Thuật Điện Chương TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG CÔNG SUẤT 750 W 4.1 Các thông số định mức động 79 4.2 Xác định kích thước chủ yếu 79 4.2.1 Tốc độ quay đồng 79 4.2.2 Công suất tính toán động 79 4.2.3 Công suất tính toán quy đổi sang động ba pha kích 4.3 thước 79 4.2.4 Tải điện từ 80 4.2.5 Các hệ số kết cấu máy điện 80 4.2.6 Đường kính lõi sắt 80 4.2.7 Đường kính stato 81 4.2.8 Bước cực 81 4.2.9 Chiều dài tính toán lõi sắt 81 4.2.10 Chiều dài khe hở không khí 81 4.2.11 Đường kính rôto 81 Dây quấn gông stato 81 4.3.1 Số rãnh stato rôto 81 4.3.2 Số rãnh dây quấn pha A pha B 82 4.3.3 Số rãnh dây quấn cực từ 82 4.3.4 Chọn kiểu dây quấn stato 82 4.3.5 Hệ sóng kS, hệ số cung cực từ α δ 82 4.3.6 Hệ số sức điện động k E 83 4.3.7 Từ thông khe hở không khí cực từ 83 4.3.8 Số vòng dây quấn 83 4.3.9 Số dẫn rãnh pha A 83 Phạm Ngọc Tuấn Ngành Kỹ Thuật Điện 4.4 4.5 4.6 4.7 4.3.10 Số vòng dây quấn 83 4.3.11 Từ thông khe hở không khí 83 4.3.12 Mật độ từ thông khe hở không khí 83 4.3.13 Dòng điện định mức pha A 83 4.3.14 Tiết diện dây dẫn pha A 83 4.3.15 Mật độ dòng điện định mức dây quấn pha A 84 4.3.16 Tính chọn rãnh stato 84 Rãnh gông rôto 85 4.4.1 Bước chiều rộng rôto 85 4.4.2 Hệ số rãnh nghiêng 86 Trở kháng dây quấn stato rôto 87 4.5.1 Điện trở pha A dây quấn stato 87 4.5.2 Điện kháng tản pha A dây quấn stato 87 4.5.3 Điện trở dây quấn rôto 88 4.5.4 Điện kháng tản dây quấn rôto 89 Tính toán mạch từ 90 4.6.1 Sức từ động khe hở không khí 90 4.6.2 Sức từ động stato 91 4.6.3 Sức từ động gông stato 91 4.6.4 Sức từ động rôto 91 4.6.5 Sức từ động gông stato 91 4.6.6 Hệ số bão hoà 92 4.6.7 Sức từ động mạch từ 92 4.6.8 Dòng điện từ hoá 92 4.6.9 Điện kháng ứng với từ trường khe hở không khí 92 Tính toán chế độ định mức 92 4.7.1 Tham số ban đầu mạch điện thay pha 92 Phạm Ngọc Tuấn Ngành Kỹ Thuật Điện 4.8 4.9 4.7.2 Điện kháng ngắn mạch dây quấn 92 4.7.3 Hệ số trượt định mức 92 4.7.4 Hệ số trở kháng mạch điện pha 93 4.7.5 Điện trở tác dụng thứ tự thuận pha 93 4.7.6 Điện kháng thứ tự thuận pha 93 4.7.7 Tổng trở thứ tự thuận pha 93 Tính toán dây quấn phụ 93 4.8.1 Tỉ số biến áp sơ 93 4.8.2 Dung kháng dây quấn phụ 93 4.8.3 Điện dung cần thiết dây quấn phụ 93 4.8.4 Dung kháng tụ 94 4.8.5 Tỉ số biến áp để đảm bảo điều kiện thứ hai từ trường tròn 94 4.8.6 Số dẫn rãnh dây quấn phụ 94 4.8.7 Số vòng dây dây quấn phụ 94 4.8.8 Tỉ số biến áp thực tế 94 4.8.9 Tiết diện dây dẫn pha B 94 4.8.10 Điện trở tác dụng pha B 94 4.8.11 Tổng trở thứ tự thuận pha phụ 94 4.8.12 Trở kháng thứ tự nghịch pha 95 4.8.13 Điện kháng thứ tự nghịch pha 95 4.8.14 Tổng trở thứ tự nghịch pha 95 4.8.15 Tổng trở thứ tự nghịch pha phụ 95 Tính toán tham số động chế độ định mức 95 4.9.1 Dòng điện thứ tự thuận pha 95 4.9.2 Dòng điện thứ tự nghịch pha 95 4.9.3 Sức điện động thứ tự thuận 96 4.9.4 Hệ số sức điện động 96 Phạm Ngọc Tuấn Ngành Kỹ Thuật Điện 96 4.10 Tính toán tổn hao hiệu suất cosφ 4.10.1 Trọng lượng stato 96 4.10.2 Trọng lượng rôto 96 4.10.3 Trọng lượng gông stato 96 4.10.4 Trọng lượng gông rôto 96 4.10.5 Tổn hao stato 96 4.10.6 Tổn hao rôto 96 4.10.7 Tổn hao gông stato 97 4.10.8 Tổn hao gông rôto 97 4.10.9 Tổn hao sắt tính toán stato 97 4.10.10 Tổn hao tính toán rôto 97 4.10.11.Tổn hao từ trường thuận gây nên 97 4.10.12 Sức điện động thứ tự nghịch 97 4.10.13 Dòng điện phụ thứ tự thuận tổn hao sắt gây nên 97 4.10.14 Dòng điện stato có xét đến tổn hao sắt cuộn dây 97 4.10.15 Dòng điện thứ tự nghịch 97 4.10.16 Dòng điện cuộn dây 98 4.10.17 Dòng điện cuộn dây phụ thứ tự thuận 98 4.10.18 Dòng điện cuộn dây phụ thứ tự nghịch 98 4.10.19 Dòng điện cuộn dây phụ 98 4.10.20 Mật độ dòng điện dây quấn phụ 98 4.10.21 Dòng điện stato lấy từ lưới 98 4.10.22 Công suất điện từ 98 4.10.23 Mômen điện từ 98 4.10.24 Tổn hao 98 4.10.25 Công suất tổn hao phụ 99 4.10.26 Tổng công suất trục 99 Phạm Ngọc Tuấn Ngành Kỹ Thuật Điện 4.11 4.10.27 Công suất tác dụng trục 99 4.10.28 Tổng tổn hao đồng stato 99 4.10.29 Tổn hao đồng rôto 99 4.10.30 Tổng tổn hao động 99 4.10.31 Công suất tiêu thụ động 99 4.10.32.Hiệu suất động 99 4.10.33.Hệ số công suất 99 4.10.34.Điện áp dây quấn phụ 100 4.10.35.Điện áp tụ điện 100 100 Kết luận chương Chương ĐẶC TÍNH MÔMEN CỦA ĐỘNG CƠ 5.1 Các tham số động dùng để mô 101 5.2 Các chương trình dùng để phân tích mô 101 5.2.1 Chương trình 101 5.2.2 Chương trình 102 5.2.3 Chương trình 103 5.2.4 Chương trình 104 5.2.5 Chương trình 105 5.3 Đặc tính mômen động ứng với tụ làm việc 106 5.4 Tính toán tụ khởi động 108 5.5 Điện áp đặt tụ trình khởi động làm việc 109 5.6 Đặc tính tính mômen khởi động làm việc động 110 5.7 Họ đặc tính mômen động 111 5.8 Quan hệ mômen động với điện dung tụ hệ số 5.9 trượt định mức 112 Kết luận chương 114 Phạm Ngọc Tuấn Ngành Kỹ Thuật Điện 10 PHẦN 3: MÔ PHỎNG ĐẶC TÍNH MÔMEN CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG VỚI CÔNG SUẤT KHÁC NHAU Chương CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG ĐẶC TÍNH MÔMEN CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG 6.1 Khái quát chương trình 115 6.2 Động điện dung có công suất 370 W 116 6.2.1 Kết tính toán 116 6.2.2 Các kết mô 118 6.3 Động điện dung công suất 550 W 119 6.3.1 Kết tính toán 119 6.3.2 Các kết mô 121 6.4 Động điện dung công suất 550 W 122 6.4.1 Kết tính toán 122 6.4.2 Các kết mô 124 125 6.5 Kết luận chương 6.6 Giải thích khác đặc tính mômen với tụ làm việc tụ 126 khởi động theo tài liệu Nga Mỹ KÊT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO 130 PHỤ LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN Phạm Ngọc Tuấn Ngành Kỹ Thuật Điện 132 Luận Văn Tốt Nghiệp q=Zs./(2*m*p); tz=Zs./(2*p); disp('16 Buoc cuc theo so ranh ; tz='); disp(tz); y=input('17 Buoc day quan ; y = '); beta=y./tz; kdS=sin(pi*p*q./Zs)*sin(beta*pi./2)./(q*sin(pi*p./Zs)); kZ=input('18 He so bao hoa rang so bo ; kZ = '); apdt=0.125*kZ+0.515; ks=1.15-0.05*kZ; kE=input('19 He so suc dien dong ; kE = '); phisb=apdt*t*l*Bdt./10000; SVAsb=kE*Udm./(4*ks*f*phisb*kdS); urAsb=SVAsb./(p*q); urA = round(urAsb./2)*2; SVA=urA*p*q; phit=kE*Udm./(4*ks*f*SVA*kdS); Bdtt=phit*10000./(apdt*t*l); JA=input('20 Mat dong dien pha A ; JA = '); %ket thuc viec nhap thong so dau vao, tinh toan kich thuoc chu yeu % %Tinh toan day quan pha A va rang ranh stato% SsAsb=Pdm./(hs*cosphi*1.41*Udm*JA); VS = [0.1257 0.132 0.1521 0.159 0.1735 0.1886 0.1963 0.204 0.221 0.238 0.246 0.255 0.273 0.302 0.312 0.322 0.353 0.374 0.396 0.407 0.43 0.442 0.466 0.503 0.541 0.567 0.581 0.636 0.679 0.709 0.724 0.785 0.849 0.883 0.916 0.985 1.057 1.094 1.131 1.227 1.327 1.368 1.431 1.539 1.651 1.767 1.911 2.011] ; deltSsA = min(abs(SsAsb-VS)); SsAp=SsAsb-deltSsA; if min(abs(SsAp-VS))==0 SsA=SsAp; else SsA=SsAsb+deltSsA; end d = 0.1*sqrt(4*SsA./pi); dcd = d+0.004; tS=pi*D./Zs; x = 0; while x