Đồ án tốt nghiệp thiết kế động cơ không đồng bộ vạn năng

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động không đồng vạn Đồ án tốt nghiệp PHẦN I TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VẠN NĂNG Thực chất việc thiết động không đồng vạn thiết kế động không đồng ba pha pha Do ta tìm hiểu động không đồng vạn sau: Trong thực tế động pha ta sử dụng động ba pha để làm việc với lưới điện pha Trong trường hợp cuộn dây ba pha nối với phần tử lệch pha theo sơ đồ định để tạo từ trường quay, thông thường từ trường quay không đối xứng Trên hình 3.20 vẽ sơ đồ mạch điện khác thường gặp động không đồng ba pha làm việc với lưới điện pha Các sơ đồ hình 3.20a, b, c sử dụng pha cuộn dây stato nối cứng hình sao, sơ đồ hình 3.20 d, d’, e sử dụng cuộn dây stato nối cứng theo hình tam giác Các sơ đồ c, e coi tốt sơ đồ cho đặc tính khởi động làm việc tương đối tốt chọn điện dung tụ Các sơ đồ 3.20 g, h sử dụng trường hợp động có sáu đầu Khi mắc mạch dây quấn theo sơ đồ động gần không khác so với động hai pha thông thường: hai pha mắc nối tiếp tạo cuộn dây chính(cuộn dây làm việc), cuộn lại cuộn phụ (cuộn khởi động) lệch pha 900 điện so với cuộn Động không đồng vạn động làm việc với lưới điện ba pha lưới điện pha xoay chiều Những động chế tạo động ba pha tính tốn cho với sơ đồ mắc mạch định cho đặc tính chấp nhận làm việc với lưới Trang Đồ án tốt nghiệp điện pha Thông thường nuôi nguồn điện pha động có đặc tính làm việc khởi động công suất 70% đến 85% công suất động dùng nguồn ba pha Cần ý động không đồng ba pha chuyển sang làm việc với lưới điện pha Tỉ số rãnh stato gông rôto phải thích hợp không cho động không đồng rôto lồng sóc ba pha mà pha U1 U1 R L R a) b) U1 U1 C L Trang R c) d) Đồ án tốt nghiệp U1 U1 C L R U1 g) R U1 h) L C d ') e) Trang Đồ án tốt nghiệp Hình 3.20 Sơ đồ mắc mạch điện động ba pha để làm việc với nguồn pha ™ Sự khác biệt thiết kế ba pha pha động không đồng vạn năng: Khi nghiên cứu thiết kế động không đồng vạn ta tìm hiểu phương pháp thiết kế riêng phần cho loại riêng biệt (ba pha, pha) Sau ta thiết kế xong cho ba pha xong ta tiến hành vẽ đặc tính làm việc cho ba pha xem tất yêu cầu mà nhà thiết kế đưa Trước vào thiết kế cho pha ta phải tìm hiểu thêm thiết kế động không đồng pha rôto lồng sóc Mà tốn nói thiết kế cho pha liên quan đến ba pha mà ta thiết kế vừa xong Do ta phải thiết kế nhiều lần thoải mãn mà yêu cầu mà nhà thiết kế đưa tốc độ, công suất, bội số mômen khởi động, bội số mômen max … Do muốn tìm hiểu rõ vào trình tự thiết kế cho ba pha pha động không đồng vạn Sau ta tiến hành thiết kế cho động cho ba pha động vạn Trang Đồ án tốt nghiệp PHẦN II CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1.Công suất điện mức động điện ba pha đẳng trị : PdmΙΙΙ = β S Pdm = 1.750 = 750(W ) Với β S = : Hệ số qui đổi tra theo sách động không đồng ba pha pha công suất nhỏ thầy Trần Khánh Hà (tài liệu 1) trang 19 với động ba pha 2.Công suất tính tốn động điện ba pha : PSΙΙΙ = PdmΙΙΙ η ΙΙΙ cos ϕ ΙΙΙ = 750 = 1426,941(W ) 0,72.0,73 Trong : ηΙΙΙ ≥ 0,72 Chọn η ΙΙΙ = 0,72 Cosϕ ΙΙΙ ≥ 0,73 Chọn Cosϕ ΙΙΙ = 0,73 3.Xét đến yêu cầu tiếng ồn ít, dùng thép cán nguội ký hiệu 2013: Chọn mật độ từ thông khe hở không khí Bδ = 0,5(T ) theo tài liệu trang 23 Trang Đồ án tốt nghiệp 4.Chọn tải đường : Tải đường A=90 ÷ 180 (A/cm) Chọn tải đường A=157,517 (A/cm) theo tài liệu trang 23 5.Đường kính ngồi stato : Theo tài liệu trang 24 ta chọn sau : • Tỷ lệ chiều dài lõi thép với đường kính đường kính lõi sắt λ= l = 0,72 D • Tỷ lệ đường kính ngồi : Mà KD=(0,485÷ 0,615) Ta chọn KD = D = 0,6 Dn • Sơ đường kính ngồi : Dn = PSΙΙΙ p 44 1426,94.1 44 3 = K D A.Bδ λ.ndb 0,6 157,517.0,5.0,72.3000 = 14,9(cm) Trong : ndb = 60 f 60.50 = = 3000 (vòng/phút) p Theo tài liệu trang 26 vào đường kính ngồi tiêu chuẩn dãy 4A theo chiều cao tâm trục ta chọn sau : Dn = 14,9(cm ) H n = 9(cm ) 6.Đường kính stato : D = Dn K D = 14,6.0,6 = 8,94(cm) 7.Bước cực stato : Trang Đồ án tốt nghiệp τ= π D p = π 8,94 2.1 = 14,036(cm) 8.Chiều dài tính tốn stato : l = λ.D = 0,72.8,94 = 6,44(cm) 9.Chọn khe hở không khí : Khe hở không khí động điện công suất nhỏ thường chọn khoảng sau : Với 2p=2 Hn=9 (cm) tra δ = 0,04(cm) theo sách thiết kế máy điện thầy Trần Khánh Hà cô Nguyễn Hồng Thanh trang 253 CHƯƠNG II Trang Đồ án tốt nghiệp DÂY QUẤN , RÃNH VÀ GÔNG STATO Việc chọn số rãnh động điện công suất nhỏ stato ZS số rãnh rôto ZR có quan hệ mật thiết với Khi xét đến quan hệ phải ý đến yếu tố sau : ™ Đặc tính mômen M=f(n) chổ lõm nhiều mômen ký sinh đồng không đồng sinh ™ Động làm việc tiếng ồn lực hướng tâm sinh nhỏ ™ Tổn hao phần sinh nhỏ Ngồi cho đường kính ngồi stato việc chọn số rãnh ZS phụ thuộc vào chiều rộng nhỏ mà công nghệ cho phép Chọn ZS=24 rãnh ZR=17 rãnh 10.Chọn kiểu dây quấn : Chọn dây quấn đồng khuôn bước ngắn Khi sử dụng động điện ba pha làm động điện pha ta nên dùng dây quấn bước ngắn β = để giảm sóng không gian bậc từ thông làm ảnh hưởng đến đặc tính khởi động động điện pha Với ZS=24 rãnh 2p=2 m=3 • Số rãnh pha cực : q= ZS 24 = =4 2.m p 2.3.1 β= • Hệ số bước ngắn : • Bước dây quấn : Trang Đồ án tốt nghiệp y = β τ = 12 = • Góc điện hai rãnh liên tiếp : α= p.360 1.360 = = 15 24 ZS 11.Hệ số dây quấn : Kd = 0,5 0,5 ⎛2 π ⎞ ⎛ π ⎞ Sin⎜ β ν ⎟ = Sin⎜ 1⎟ π ⎞ ⎛ π ν ⎞ ⎝3 ⎠ ⎝ ⎠ 4.Sin⎛ ⎜ ⎟ ⎟⎟ q.Sin⎜⎜ ⎝ 6.4 ⎠ ⎝ 6.q ⎠ = 0,8295 Trong : ν = :bậc sức từ động 12.Từ thông khe hở không khí : Sơ chọn Hệ số bão hòa : K Z = 1,11 Hệ số cung cực từ : α δ = 0,64 Hệ số dạng sóng : kS=1,11 φ = α δ τ l.Bδ 10 −4 = 0,64.14,036.6,44.0,5.10 −4 = 28,9.10 −4 (Wb ) 13.Số vòng nối tiếp pha : WS = k E U dm 0,9.220 = = 372 (vòng) 4.k S f φ k d 4.1,11.50.28,9.10 −4.0,8295 Trong : KE=0.7 ÷ 0,9 trang 44 sách tài liệu ta chọn KE=0,9 14.Số dẫn rãnh : Trang Đồ án tốt nghiệp Ur = W S a 372.1 = = 93 (thanh dẫn) p.q Trong : a=1 : số nhánh song song 15.Dòng điện pha định mức động : I dm = PSΙΙΙ 1426,941 = = 2,162( A) m.U dm 1.220 Trong : m=3: số pha 16.Chọn mật độ dòng điện dây quấn động cơ: Thường chọn khoảng J=6 ÷ (A/mm2) Đối với vật liệu đồng ta chọn J=6,12(A/mm2) 17.Tiết diện dây quấn sợ : SS = ( I dm 2,162 = = 0,353 mm n.J 1.6,12 ) Trong : Chọn n=1 :số sợi ghép song song 18.Chọn tiết diện dây quấn qui chuẩn : d=0,71(mm) dcđ=0,77(mm) SS=0,396 (mm2) 19.Rãnh gông stato : Căn vào tiết diện dây dẫn rãnh chiều rộng điều suốt chiều cao rãnh rãnh lê có tiết diện lớn dạng rãnh lê b2 h12 Trang 10 d1 b4 S Đồ án tốt nghiệp 20.Sơ định chiều rộng : Lõi sắt động dùng thép kỹ thuật điện cán nguội ký hiệu 2013 Hệ số ép chặt KC=0,96 bề mặt tôn phủ sơn cách điện Đối với động tiếng ồn mật độ từ thông vàgông stato không nên chọn lớn Do ta chọn BZS=1,65(T) • Bước stato : tS = π D ZS = π 8,94 24 = 1,17(cm ) • Bδ = 0,5(T ) , (mục 3) • Chiều rộng stato : bZS = Bδ t S 0,5.1,17 = = 0,369(cm ) BZS k C 1,65.0,96 21.Chiều cao gông stato : hgS = 0,2.bZS ZS 24 = 0,2.0,369 = 1,17(cm ) p 22.Chọn kích thước rãnh : Chiều cao miệng rãnh h4S=0,5(mm) Chiều rộng miệng rãnh : b4S= dcd + (1,1 ÷ 1,5)= 0,77+ (1,1 ÷ 1,5) Trang 11 Đồ án tốt nghiệp =(1,87 ÷ 2,27)(mm) Chọn b4S=2(mm) 23.Các kích thước rãnh khác : π ( D + 2.h4 S ) − b4 S Z S ZS −π d 1S = = π (D + 2.0,5) − 3,69.24 24 − π = 9(mm) b2 S = = π ( Dn − 2.hgs ) ZS − bZS π (149 − 2.1,77 ) 24 − 11 = 11 (mm) 24.Chiều cao rãnh stato : hrS = Dn − D − 2.hgS = 149 − 89,4 − 2.17,7 = 12,1(mm ) 25.Chiều cao phần rãnh : h12=hrS-0,5.(d1+2.h4S)=12,1-0,5(9+2.0,5) =6,92(mm) 26.Diện tích rãnh : S rS = π d12 + 0,5.(d1 + b2 ).h12 = π + 0,5(9 + 11).6,92 = 105,524(mm ) 27.Diện tích cách điện rãnh : Cách điện rãnh dãy động công suất nhỏ 4A lớp bìa dán tổng hợp có chiều dày C= 0,2(mm) Dây quấn hai lớp nên dùng lót hai lớp giấy cách điện có chiều dày 0,2(mm) Trang 12 Đồ án tốt nghiệp 1:Cách điện rãnh 2:Cách điện lớp 3:Dây quấn 4:Nêm Bảng kết cấu cách điện cách B Tên Kíchthước Vật liệu Dây dẫn Giấy cách điện Cách điện lớp Giấy cách điện Nêm Dùng lớp cách điện úp lên Số lớp (mm) d/dcd=0,71/0,77 0,2 0,2 π d1 ⎞ ⎛ S cd = ⎜ 2.h12 + b2 + ⎟.c + b2 c + d1 hn ⎠ ⎝ π d1 ⎞ ⎛ = ⎜ 2.6,92 + 11 + ⎟.0,2 + 11.0,2 + 9.2 ⎠ ⎝ = 28,909(mm ) 28.Diện tích có ích rãnh : ( S r = S rS − S cd = 105,524 − 28,909 = 76,617 mm ) 29.Hệ số lấp đầy rãnh : Trang 13 Đồ án tốt nghiệp kd = U r d ñc2 97.(0,77 ) = = 0,72 Sr 76,617 Như hệ số lấp đầy kd=0,72 < 0,75 thoả mãn yêu cầu 30.Chiều cao gông stato thực : hgS = Dn − D 149 − 89,4 − hrS = − 12,1 2 = 17,7(mm) 31.Bề rộng stato : b ' Z1 = = π ( D − 2.h4 S + d 1S + 2.h12 ) 24 − b2 S π (89,4 + 2.0,5 + + 2.6,92) 24 − 11 = 3,66(mm) bZ" = = π ( D − 2.h4 S + d1S ) ZS π (89,4 − 2.0,5 + ) 24 − d 1S −9 = 3,69(mm) bZS = bZ' + bZ" 3,66 + 3,69 = = 3,675(mm) 2 Field Code Changed Trang 14 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG III DÂY QUẤN RÃNH VÀ GÔNG RÔTO Căn vào tiết diện dây dẫn rãnh để chọn dạng rãnh kích thước rãnh Chọn rãnh lê rãnh chiều rộng điều suốt chiều cao rãnh Hơn tiết diện dẫn rôto thoả mãn yêu cầu Trang 15 Đồ án tốt nghiệp b4r h4r d1r h12r hrR d2r Theo tài liệu trang 66 ta chọn : Miệng rãnh rôto : b4R=1,5(mm) h4R=0,5(mm) Chiều cao miệng rãnh rôto : Để cho nhôm lấp đầy đáy rãnh đúc ta nên chọn đường kính đáy không nhỏ 2,5(mm) Do ta chọn d2R=2,5(mm) 32.Đường kính ngồi rôto : D ' = D − 2.δ = 89,4 − 2.0,4 = 88,6(mm) Trong đó: D=89,4(mm) , (mục 6) δ = 0,4(mm) : khe hở không khí ( mục 9) 33.Bước rôto : tR = π D ' ZR = π 88,6 17 = 16,36(mm ) 34.Sơ định chiều rộng : bZR = Bδ t R 0,5.1,636 = = 0,52(mm) BZR k c 1,65.0,96 Trong : Chọn BZR=1,65(T) Trang 16 Đồ án tốt nghiệp Bδ = 0,5(T ) ,(mục 3) 35.Đường kính rãnh rôto : d 1R = = (D − 2.(δ + h4 R )).π − bZR Z R ZR +π (89,4 − 2.(0,4 + 0,5)).π − 5,2.17 17 + π = 9,4(mm) Trong : ZR=17(rãnh) D=89,4(mm) , (mục 6) δ = 0,4(mm) , (mục 9) 36.Chiều cao phần thẳng rãnh rôto : Z (b + d R ) ⎤ ⎡ h12 R = 0,5.⎢(D − 2.(δ + h4 R ) − d1R ) − R ZR ⎥ π ⎦ ⎣ 17.(5,2 + 2,5) ⎤ ⎡ = 0,5⎢(89,4 − 2.(0,4 + 0,5) − 9,4 ) − ⎥⎦ π ⎣ = 18,6(mm) Trong : d1R = 9,4(mm) , (mục 35) h4 R = 0,5(mm) : Chiều rộng miệng rãnh rôto bZR = 5,2(mm) : (mục 34) d R = 2,5(mm) : đường kính đáy nhỏ rôto 37.Chiều cao rãnh : hrR = 0,5.(d1R + d R ) + h12 R + h4 R = 0,5.(9,4 + 2,5) + 18,6 + 0,5 = 25,1(mm) 38.Diện tích rãnh rôto : Trang 17 Đồ án tốt nghiệp S rR = = π π ( d 1R + d R ) + 0,5.h12 R (d12 R + d R ) ( ) 9,4 + 2,5 + 0,5.18,6(9,4 + 2,5) = 147,65(mm ) 39.Đường kính lõi sắt rôto : Dt = 0,3.D = 0,3.89,4 = 26,8(mm) Trong : D=89,4(mm), (mục 6) 40.Chiều cao gông rôto : hgR = D' 88,6 − hrR = − 25,1 = 19,2(mm ) 2 Trong : D’=88,6(mm), (mục 32) 41.Bề rộng rôto : bZ' = π ( D ' − d1R − 2.h4 R ) ZR − d 1R π (88,6 − 2.0,5 − 9,4 ) = 17 − 9,4 = 5,068(mm) b '' Z = = π ( D ' − d1R − 2.h4 R − 2.h12 R ) zR π (D ' − 9,4 − 2.0,5 − 2.18,6 ) 17 − d 2R − 2,5 = 5,066(mm) bZ = bZ' + bZ" 5,068 + 6,066 = = 5,067(mm ) 2 Trang 18 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG IV TRỞ KHÁNG CỦA DÂY QUẤN STATO VÀ RÔTO 42.Chiều dài phần bình quân phần đầu nối stato : ⎛ D + hrS l d = k I τ y + 2.B = k I π ⎜⎜ ⎝ 2p ⎞ ⎟⎟.β + 2.B ⎠ Trong : kI , B: hệ số kinh nghiệm l=6,44(cm) , (mục 8) Theo tài liệu trang 71 ta có 2p=2 chọn: kI=1,2 , B=1(cm) ⎛ 8,94 + 1,21 ⎞ l d = 1,2.π ⎜ ⎟ + 2.1 = 14,75(cm ) ⎠3 ⎝ 43.Chiều dài bình quân vòng dây : ltb = l + l d = 6,44 + 14,75 = 21,19(cm ) Trong : l=6,44(cm) , (mục 8) Trang 19 .. .Đồ án tốt nghiệp PHẦN I TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VẠN NĂNG Thực chất việc thiết động không đồng vạn thiết kế động không đồng ba pha pha Do ta tìm hiểu động không đồng. .. mạch điện động ba pha để làm việc với nguồn pha ™ Sự khác biệt thiết kế ba pha pha động không đồng vạn năng: Khi nghiên cứu thiết kế động không đồng vạn ta tìm hiểu phương pháp thiết kế riêng... tự thiết kế cho ba pha pha động không đồng vạn Sau ta tiến hành thiết kế cho động cho ba pha động vạn Trang Đồ án tốt nghiệp PHẦN II CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1.Công suất điện mức động