Thiết kế thiết bị điện và công nghệ chế tạo máy điện. Tìm hiểu công nghệ chế tạo Stato

TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO STATO CỦA ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ PHA - Giáo Viên Bộ Mơn:  Thầy: Nguyễn Văn Đồi - Nhóm 19: Lớp Điện – K9 gồm:  Hoàng Văn Tuấn  Nguyễn Thị Tuyết  Hồng Thị Thu 12/25/17 Bộ Cơng Thương Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Độc lập - Tự - Hạnh phúc Bài tập lớn Môn: TKTBĐ&CNCTMĐ Họ tên sinh viên : Lớp :…… Khóa: …………… Giáo viên hưỡng dẫn : Th.sỹ Nguyễn Văn Đoài Khoa, Trung tâm : Điện Nội dung Đề tài: Tìm stt     hiểu công nghệ chế tạo stato động không đồng pha Tên vẽ Khổ giấy     Số lượng     Phần thuyết minh Tổng quan ĐC không đồng pha Quy trình chế tạo stato Cơng nghệ chế tạo lõi thép Công nghệ chế tạo dây quấn Công nghệ lắp ráp Ngày giao đề tài: …………….… Ngày hoàn thành: ………… Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Văn Đoài 12/25/17 Chương 1: Tổng quan ĐC không đồng pha 1.1 Đại cương máy điện không đồng     12/25/17 Máy điện không đồng kết cấu đơn giản, làm việc chắn, sử dụng bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân , máy điện có cơng suất 100kW Động điện khơng đồng rơto lồng sóc cấu tạo đơn giản loại rơto lồng sóc đúc nhôm nên chiếm số lượng lớn trông loại động cơng suất trung bình nhỏ Nhược điểm động điều chình tốc độ khó khăn dòng điện khởi động lớn thường 6-7 lần dòng điện định mức Để khắc phục nhược điểm này, người ta chế tạo động rôto lồng sóc nhiều tốc độ dung rơto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động , đồng thời môme khởi động tăng lên.Động điện không đồng rơ to dây quấn điều chỉnh tốc độ chừng mực định, tạo mơ men khởi động lớn mà dòng khởi động khơng lớn lắm, chế tạo khó so với loại rơ to lồng sóc, giá thành cao hơn, bảo quản khó khăn Động điện khơng 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 điện rơto lồng sóc đúc nhơm cánh quạt nhơm đúc trược tiếp lên vành ngắn mạch Loại động bảo vệ theo cấp IP44 thường nhờ vào cách quạt đặt ngồi vỏ máy để thổi gió ngồi mặt vỏ máy, tản nhiệt có so với loại IP23 bảo dưỡng máy dễ 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 TKMD) Theo tiêu chuẩn này, động điện không đồng dãy chế tạo theo kiểu IP44    Ngoài tiêu chuẩn có tiêu chuẩn TCVN 315-85, quy định dãy cơng suất động khơng đồng rơto lồng sóc từ 110 KW-1000KW, gồm công suất sau: 110,160,200,250,320,400,500,630,800 1000 kW Ký hiệu động điện không đông rơ to lồng sóc ghi theo ký hiệu tên gọi dãy động điện, ký hiệu chiều cao tâm trục quay, ký hiệu kích thước lắp đặt trục ký hiệu số trục   1.2 Nguyên lý làm việc làm việc động không đồng   Động không đồng ba pha có hai phần : stato ( phần tĩnh ) rơto (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 tạo từ trường quay, quay với tốc độ n1 : n1 = 60 *   Trong đó: f1: tần số nguồn điện   12/25/17 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 đấu nối hai vành ngắn mạch Từ trường quay stato cảm ứng dây rơto sức điện độngE, dâyquấn stato kín mạch nên có dòng điện chaỵ Sự tác dụng tương hỗ 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 lự ctác dụng lên dẫn theo phương tiếp tuyến với bề mặt rôto tạo mômen quay rôto Như vậy, ta thấy điện lấy từ lưới điện biến thành trục động cơ.Nói cách khác, động khơng đồng thiết bị điện từ, có khả biến điện lấy từ lưới điện thành đưa trục Chiều quay rơto chiều quay từ trường, phụ thuộc vào thứ tự pha điện áp lưới đăt dây quấn stato Tốc độ rôto n2 tốc độ làm việc luôn nhỏ tốc độ từ trường trường hợpđó xảy cảm ứng sức điện động dâyquấn rôto Hiệu số tốc độ quay từ trường rôto đặc trưng đại lượng gọi hệ số trượt S: S= Khi s=0 nghĩa n1 = n2, tốc độ rôto tốc độ từ trường, chế độ gọi chế độ không tải lý tưởng (khơng có sức cản lên trục) Ở chế độ khơng tải thực, S ≈ có sức cản gió, ma sát ổ bi, …  Khi hệ số trượt S = 1, lúc rơto đứng n (n2 = 0), momen trục momen mở máy    Hệ số trượt ứng với tải định mức gọi hệ số trựơt định mức Tương ứng với hệ số trượt gọi tốc độ động gọi tốc độ định mức Tốc độ động không đồng bằng: n2 = n1 * (1 - S)  Một đăc điểm quan trọng động không đồng dây quấn stato không nối trực tiếp với lưới điện, sức điện động dòng điện rơto có cảm ứng, người ta gọi động động cảm ứng Tần số dòng điện rơto nhỏ, phụ thuộc vào tốc độ trựơt rôto so với từ trường: f = p * = = S * f1    12/25/17 Động khơng đồng làm việc chế độ máy phát điện ta dùng động khác quay với tốc độ cao tốc độ đồng bộ, đầu nối với lưới địện Nó làm việc độc lập đầu kích tụ điện Động khơng đồng cấu tạo thành động pha Động pha tự mở máy được, để khởi động động pha cần có phần tử khởi động tụ điện, điện trở, … 1.3 Cấu tạo động khơng đồng  Hình 1.1: Cấu tạo động KĐB pha Động không đồng cấu tạo chia làm hai loại: động không đồng ngắn mạch hay gọi rơto lồng sóc động dây quấn 1.3.1 Stato (phần tĩnh)     12/25/17 Stato bao gồm phần vỏ máy, lõi thép dây quấn Vỏ máy Vỏ máy nơi cố định lõi sắt, dây quấn đồng thời nơi ghép nối hay gối đỡ trục vỏ máy làm gang nhơm hay thép Để chế tạo vỏ máy người ta đục, hàn, rèn Vỏ máy có hai loại: vỏ kiểu kín vỏ kiểu bảo vệ Vỏ máy kiểu kín yêu cầu phải có diện tích tản nhiệt lớn người ta làm nhiều gân tản nhiệt bề mặt lõi thép vỏ máy Hộp cực nơi để đấu điện từ lưới vào Đối với động kiểu kín hộp cực yêu cầu phải kín, hộ cực vỏ máy với nắp hộ cực phải có gang cao su Trên vỏ máy có bulon vòng để cẩu máy nâng hạ, vận chuyển bulon tiếp mát  Lõi sắt   Lõi sắt phần dẫn từ Vì từ trường qua lõi sắt từ trường quay, nên để giảm tổn hao lõi sắt làm từ thép kỹ thuật điện 0,5mm ép lại Yêu cầu lõi sắt phải dẫn từ tốt, tổn hao sắt tù nhỏ chắn Mỗi thép kỹ thuật điện sơn phủ lên lớp sơn cách điện bề mặt để giảm tổn hao dòng điện xoay chiều gây (hạn chế dòng Fuco)  Dây quấn  Dây quấn stator đặt vào rãnh lõi sắt cách điện tốt với lõi sắt Dây quấn phần ứng phần dây đồng đặt rãnh phần ứng làm thành nhiều vòng kín Dây quấn đóng vai trò quan trọng động trực tiếp tham gia trình biến đổi lượng điện thành hay ngược lại, đồng thời mặt kinh tế giá thành dây quấn chiếm phần cao toàn giá thành máy 12/25/17 1.3.2 Rôto (phần quay)       ‐ ‐  ‐ ‐ ‐ ‐ 12/25/17 Rôto động không đồng gồm lõi sắt, dây quấn trục (đối với động dây quấncòn có vành trượt) Lõi sắt Lõi sắt rôto bao gồm thép kỹ thuật điện stator, điểm khác biệt không cần sơn cách điện thép tần số làm việc rôto thấp, vài Hz, nên tổn hao dòng phuco rơto thấp Lõi sắt ép trực tiếp lên trục máy lên giá rơto máy Phía ngồi lõi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn rơto Dây quấn rơto Phân làm hai loại chính: loại rơtokiểu dây quấn loại rơto kiểu lồng sóc Loại rơto kiểu dây quấn Rơto có dây quấn giống dây quấn stato Máy điện kiểu trung bình trở lên dung dây quấn kiểu sóng hai lớp, bớt dây đầu nối, kết cấu dây quấn rôto chặt chẽ Máy điện cỡ nhỏ dùng dây quấn đồng tâm lớp Dây quấn ba pha rơto thường đấu hình Đặc điểm loại động kiểu dâyquấn làcó thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch rơto để cải thiện tính mở máy, điều chinh tốc độ hay cải thiện hệ số công suất máy Loại rôto kiểu lồng sóc Kết cấu loại dây quấn khác với dây quấn stato Trong rãnh lõi sắt rôto, đặt dẫn đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt nối tắt hai đầu vòng ngắn mạch đồng hay nhôm Nếu rôto đúc nhơm vành ngắn mạch có cánh khốy gió Rơto đồng chế tạo từ hợp kim đồng có điện trở suất cao nhằm múc đích nâng cao mơmen mở máy Để cải thiện tính mở máy, máy có cơng suất lớn, người ta làm rãnh rơto sâu dung lồng sóc kép Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto làm chéo góc so với tâm trục Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt   Trục Trục máy điện mang rô to quay long stato Vì chi tiết quan trọng trục máy điện tùy theo kích thước chế tạo từ thép Cacbon từ đến 45 Trên trục rơto có lõi thép, dây quấn vành trượt quạt gió 1.3.3 Khe hở  12/25/17 Vì rơ to khối tròn nên khe hở Khe hở máy điện không đồng nhỏ (0,21 ¸ 1mm máy cỡ nhỏ vừa ) để hạn chế dòng từ khóa lấy từ lưới vào, nhờ hệ số cơng suất cao 1.4 Cơng dụng    12/25/17 Máy điện không đồng máy điện chủ yếu dùng làm động điện Do kết cấu đơn giản, làm việc chắn, hiệu cao, giá thành rẻ, dễ bảo quản, … Nên động không đồng loại máy điện sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân với công suất vài chục W đến hàng chục kW Trong công nghiệp thường dung máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, động lực cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ, … Trong hầm mỏ dung làm máy tưới hay quạt gió Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông phẩm Trong đời sống hàng ngày, máy điện không đồng chiếm vị trí quan trọng quạt gió, quay đĩa động tủ lạnh, máy giặt, máy bơm, …nhất loại rơto lồng sóc Tóm lại phát triển sản suất điện khí hóa, tự động hóa sinh hoạt ngày, phạm vi máy điện không ngày rộng rãi Máy điện khơng đồng dung làm máy phát điện, đặc tính khơn gtốt so với máy điện đồng bộ, nên vài trường hợp (như q trình điện khí hóa nơng thơn) cần nguồn điện phụ hay tạm thời có ý nghĩa quan trọng 10 2.3 Công nghệ chế tạo dây quấn  Dây quấn phần dẫn điện, làm dây đồng có bọc cách điện Dây quấn stato đặt vào rãnh lõi thép stato cách điện với lõi thép Dây quấn có nhiệm vụ cảm ứng sức điện động định, đồng thời tham gia vào việc tạo nên từ trường cần thiết cho biến đổi lượng điện có máy 2.3.1 Các yêu cầu dây quấn    Đối với dây quấn ba pha 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, sữa chữa, kết cấu chắn, chịu ứng lực máy bị ngắn mạch đột ngột.Việc chọn dây quấn stato phải thỏa mãn tính kinh tế kỹ thuật: Tính kinh tế: tiết kiệm vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, thời gian lồng dây Tính kỹ thuật: dễ thi cơng, hạn chế ảnh hưởng xấu đến đặc tính điện động 2.3.2 Cách quấn dây  Dây quấn stato máy điện không đồng pha gồm ba dây quấn pha đặt lệch không gian 120 độ điện, pha gồm nhiều bối dây, bối dây gồm nhiều vòng dây (hình a) Các bối dây đặt vào rãnh lõi thép stato (hình b) nối với theo quy luật định a b Hình 2.3.1: Dây quấn stato 12/25/17 25    12/25/17 Dây quấn stato gồm nhiều cách quấn kiểu quấn dây Thứ : dây quấn lớp, dây quấn lớp thường dùng động điện công suất 10kw máy phát điện tuabin nước.Trong dây quấn lớp, số rãnh pha bước cực q thường số nguyên, cạnh bối dây chiếm rãnh nên số cạnh bối dây pha bước cực q đơi cực pha có tổ bối dây gồm q bối dây Hình 2.3.2: Ảnh người thợ lồng dây quấn stato vào rãnh stato Thứ hai: dây quấn hai lớp, dây quấn hai lớp loại dây quấn mà rãnh có đặt hai cạnh tác dụng, số bối dây số rãnh S = Z, số tổ bối dây pha Z/mq = 2mpq/mq = 2p, nghĩa số cực máy 26 2.3.3 Một số hình ảnh quấn lồng dây quấn stator Hình 2.3.3: Ảnh số công nhân lồng dây vào động 12/25/17 27 Hình 2.3.4: Các cuộn dây lồng hồn chỉnh vào stator 12/25/17 28 Hình 2.3.5: Ảnh cắt ngang quấn 2.3.4 Chọn vật liệu cách điện  Vật liệu cách điện vật liệu chủ yếu dùng ngành chế tạo máy điên Khi thiết kế máy điện,chọn vật liệu cách điện khâu quan trọng phải đảm bảo máy làm việc tốt với tuổi thọ định, đồng thời giá thành máy lại không cao Những điều kiện phụ thuộc phần lớn vào việc chọn cách điện máy 12/25/17 29  ‐ ‐ ‐  ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ Khi chọn vật liệu cách điện cần ý đến đề sau: Vật liệu cách điện phải có độ bền cao, chịu tác dụng học tốt, chịu nhiệt dẫn nhiệt tốt lại thấm nước Phải chọn vật liệu cách điện có tính cách điện cao để đảm bảo thời gian làm việc máy 15-20 năm điều kiện làm việc bình thường, đồng thời đảm bảo giá thànhcủa máy không cao Một yếu tố làm giảm tuổi thọ vật liệu cách điện (cũng tuổi thọ máy) nhiệt độ Nếu nhiệt độ vượt nhiệt độ cho phép chất điện môi, độ bền học vật liệu giảm nhiều, dẫn đến già hóa nhanh chóng chất cách điện Vật liệu cách điện thuộc cấp cách điện đại thể có loại sau: Cấp Y: Gồm có sợ bơng, tơ, sợ inhân tạo, giấy chếp hẩm giấy, cactông, gỗ, v.v.v… Tất không tẩm sơn cách điện Hiện không dùng cách chịu nhiệt Cấp A: Vật liệu cách điện chủ yếu cấp giống cấp Y có tẩm sơn cách điện Cấp A dùng rộng rãi cho máy điện công suất đến 100kW, chịu ẩm kém, sử dụng vùng nhiệt đới không tốt Cấp E: Dùng màng mỏng sợi polyety lenteref talat, sợi tẩm sơn tổng hợp làm từ epoxy, trealat aceton buterat xenlulo, màng sơn cách điện gốc vơ tráng ngồi dây dẫn (dây emay có độ bền cao) Cấp E dùng rộng rãi cho máy điện có cơng suất nhỏ trung bình (đến 100 kW nữa), chịu ẩm tốt nên thích hợp cho vùng nhiệt đới Cấp B: Dùng vật liệu lấy từ vô mica, a mi ăng, sợ ithủy tinh, dầu sơn cácđiện chiệu nhiệt độ cao Cấp B sử dụng nhiều máy cơng suất trung bình lớn Cấp F: Vật liệu tương tự cấp B có tẩm sơn cách điện gốc silicat chịu nhiệt độ cao Ở cấp F không dùng chất hữu vải lụa, giấy cactông Cấp H:Vật liệu chủ yếu cấp sợi thủy tinh, mica, a mi ăng cấp F Các chất tẩm sơn cách điện gốc silicat chịu nhiệt đến180ºC Người ta dùng cấp H máy điện làmviệc điều kiện phức tạp có nhiệt độ cao 12/25/17 30 ‐    Cấp C: Dùng chất sợi thủy tinh, thạch anh, sứ chịu nhiệt độ cao Cấp C dùng máy làm việc với điều kiện đặc biệt có nhiệt độ cao Việc chọn vật liệu cách điện máy điện có ý nghĩa định đến tuổi thọ độ tin cậy lúc vận hành máy Do vật liệu cách điện có nhiều chủng loại, kỹ thuật chế tạo cách điện ngày phát triển, nên việc chọn kết cấu cách điện khó khăn thường phải chọn tổng hợp nhiều loại cách điện để thỏa mãn yêu cầu cách điện Vật liệu cách điện ngành chế tạo máy điện thường nhiều vật liệu hợp lại mica phiến, chất phụ gia (giấy hay sợi thủy tinh) chất kết dính (sơn hay keo dán) Đối với vật liệu cách điện, yêu cầu có độ bền cao, chế tạo dể mà có u cầu tính điện: có độ cách điện cao, rò điện Ngồi có u cầu tính nhiệt: chịu nhiệt tốt, dẫn nhiệt tốt yêu cầu chịu ẩm tốt Vật liệu cách điện dùng máy điện hợp thành hệ thống cách điện Việc tổ hợp vật liệu cách điện, việc dùng sơn hay keo để gắn chặt chúng lại, ảnh hưởng chất cách điện với nhau, cách gia cơng tình trạng bề mặt vật liệu v.v.v… định tính cơ, điện, nhiệt hệ thống cách điện tính hệ thống cách điện cách đơn giản tổng hợp tính loại vật liệu cách điện 12/25/17 31 2.4 Công nghệ lắp ráp 2.4.1 Lót cách điện lõi thép stato  Người công nhân đưa lõi thép vào trục máy lót cách điện  Hình 2.4.1: Q trình cố định stato Sau cố định stato, máy lót cách điện tiến hành đưa giấy cách điện vào rãnh stato Hình 2.4.2: Q trình lót cách điện stato 12/25/17 32 2.4.2 Luồn dây stato  Người công nhân xếp quận dây lên máy luồn dây cố định stato lên giá máy luồn dây Sau máy luồn dây tiến hành đưa quận dây vào rãnh stato lần Hình 2.4.3: Quá tình luồn quận dây stato lần 12/25/17 33   Sau trình luồn quận dây lần 1, người công nhân tiến hành lót cách điện quận dây để tiến hành trình luồn quận dây lần Hình 2.4.4: Q trình lót cách điện quận dây lần Khi lót cách điện quận dây lần xong, người công nhân xếp quận dây lên máy luồn dây cố định stato lên giá máy luồn dây lần Máy luồn dây tiến hành đưa quận dây vào rãnh stato lần Hình 2.4.5: Quá tình luồn quận dây stato lần 12/25/17 34  Sau xong trình luồn quận dây stato lần Người công nhân tiếp tục lót cách điện quận dây để tiến hành trình luồn quận dây lần Quá trình luồn quận dây lần tiến hành tương tự lần lần 2, lõi thép stato luồn dây kín hết rãnh thơi 2.4.3 Kiểm tra, xếp đấu nối quận dây   Người cộng nhân tiến hành kiểm tra lại quận dây stato xem quận dây đưa vào vị trí, đầu dây có đặt chiều khơng; quận dây có bị hỏng khơng; lớp giấy cách điện dây quấn lõi thép stato có đảm bảo an tồn khơng; v.v.v… Sau q trình kiểm tra, quận dây đạt yêu cầu, người công nhân tiến hành đấu nối dầu dây quận dây Hình 2.4.6: Quá trình kiểm tra, xếp đấu nối quận dây 12/25/17 35 2.4.4 Cố định quận dây   Người công nhân đặt cố định stato lên máy buộc quận dây stato Máy tiến hành đan dây, cố định quận dây stato lại cho chắn Hình 2.4.7: Quá trình cố định quận dây Tiếp theo người công nhân tiến hành kiểm tra cách điện quận dây lõi thép stato Hình 2.4.8: Quá trình kiểm tra cách điện 12/25/17 36 2.4.5 Nhúng keo cách điện  Khi kiểm tra xong cách điện, để đảm bảo an tồn người cơng nhân tiến hành nhúng stato vào dung dich keo cách điện đam sấy khơ Hình 2.4.9: Q trình nhúng keo cách điện 2.4.6 Đưa lõi thép stato vào vỏ máy stato   Có cách cố định lõi thép stato vào vỏ máy: Ép chặt hàn chặt Ép chặt Người công nhân đưa lõi thép stato lên giá ép tiến hành ép chặt stato vào vỏ máy stao Hình 2.4.10: Quá trình ép chặt stato vào vỏ máy stato 12/25/17 37    Hàn chặt Người công nhân đặt lõi thép stato vào vỏ máy stato Hình 2.4.11: Quá trình đặt lõi thép stato vào vỏ máy stato Sau đặt lõi théo vào vỏ máy, người công nhân tiến hành hàn chặt lõi thép stato với vỏ máy stato lại, để stato hồn chỉnh Hình 2.4.12: Q trình hàn chặt lõi thép với vỏ máy 12/25/17 38 Hình 2.4.13: Stato hồn chỉnh 12/25/17 39