Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc

Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc MỤC LỤC Trang Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc LỜI NÓI ĐẦU Động không đồng bộ ba pha roto lồng sóc được dùng phoeẻ biến công nghiệp (vì có ưu điểm là độ tin cậy tốt, giá cả thấp, trọng lượng nhẹ, kết cấu chắc chắn và dễ bảo dưỡng sửa chữa), với công suất lớn từ vài trăm Watts đến vài MegaWatts và là bộ phận chính hệ truyền động Ngày nay, hiệu suất của động đã dần trở thành một những tiêu chí được áp dụng công nghiệp Vấn đề này đặt cho lĩnh vực thiết kế và chế tạo động điện là không ngừng nghiên cứu, thiết kế để tạo sản phẩm đạt những chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển của nền kinh tế quốc dân Và cuối cùng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Th.S Võ Tuấn người trực tiếp hướng dẫn em đã giúp đỡ chỉ bảo và tận tình giải đáp các thắc mắc của em để có thể hoàn thành đồ án này Trang Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTO LỜNG SÓC 1) Tởng quan về đợng điện khơng đồng bộ ba pha roto lồng sóc Máy điện không đồng bộ kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn và bảoq uản thuận tiện, giá thành rẻ nên được sử dụng khá rộng rãi nền kinh tế quốc dân, nhất là loại công suất dưới 100kW Động điện không đồng bộ roto lồng sóc có cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy chiếm số lượng khá lớn loại động công suất nhỏ và trung bình Nhược điểm của động này là điều chỉnh tốc độ khó khăn và dòng điện khởi động lớn bằng – lần dòng điện định mức Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta chế tạo động không đồng bộ roto lồng sóc nhiều tốc độ và dùng roto có rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động đồng thời tăng moment khởi động lên Độngcơ điện không đồng bộ được sản xuất theo kiểu bảo vệ IP23 và kiểu kín IP44 Những động điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng quạt gió hướng tâm đặt ở đầu roto động điện Trong các động roto lồng sóc đúc nhôm thì cánh quạt nhôm được đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch Loại động điện theo cấp bảo vệ IP44 thường nhờ vào cánh quạt đặt ở ngoài vỏ máy để thổi gió ở mặt ngoài vỏ máy, đó tản nhiệt có kém so với loại IP23 bảo dưỡng máy dễ dàng 2) Phân loại Theo kết cấu vỏ: Kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín và kiểu phòng nổ Theo kết cấu của roto: Roto lồng sóc và roto dây quấn Theo số pha dây quấn stato: Một pha, hai pha và ba pha 3) Cấu tạo + Stato (Phần tĩnh) - Vỏ máy: là nơi cố định lõi sắt, dây quấn và đồng thời là nơi ghép nối nắp hay gối đỡ trục Vỏ máy được làm bằng gang, nhôm hay thép Vỏ có hai kiểu: Vỏ kiểu kín và vỏ kiểu bảo vệ Vỏ kiểu kín yêu cầu phải có diện tích tản nhiệt Trang Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc lớn nên bề mặt nhiều gân tản nhiệt còn vỏ bảo vệ thường có bề mặt nhăn, gió làm mát thổi trực tiếp bên - Hộp cực: là nơi để dấu điện tử lưới vào, đối với kiểu kín hộp cực yêu cầu phải kín, giữa thân hộp cực và vỏ máy với nắp hộp cực phải có ron cao su - Lõi sắt: là phần dẫn từ, vì từ trường qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm tổn hao lõi sắt được làm từ những lá thép kỹ thuật điện dày 0.5 mm bề mặt các lá thép có phủ một lớp sơn cách điện mỏng để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên, các lá thép được ép lại thành khối với yêu cầu phải dẫn từ tốt, chắc chắn và có tổn hao sắt nhỏ - Dây quấn: được đặt vào rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt Dấy quấn đóng vai trò quan trọng của máy cách điện vì nos trực tiếp than gia các qyá trình biến đổi lượng điện thành hay ngược lại + Roto (Phần quay) - Lõi sắt: Lõi sắt của roto bao gồm các lá thép kỹ thuật điện của stato, điểm khác biệt ở là không cần lớp sơn cách điện giữa các lá thép vì tần số làm việc roto rất thấp, chỉ vài Hz nên tổn hao dòng roto rất thấp - Dây quấn roto: Dây quấn roto rất khác so với dây quấn của stato Trong mỗi rãnh của lõi sắt staoto, đặt các đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch bằng đồng hoặc nhôm Nếu là roto đúc nhôm thì vành ngắn mạch còn có các cánh khóay gió, Roto đồng được chế tạo từ đồng hợp kim có điện trở suất cao nhằm mục đích nâng cao mômen mở máy và giảm tổn hao Để cải thiện tính mở máy, đối với máy có công suất lớn, người ta làm rãnh roto sâu hoặc dùng lồng sóc kép Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh được làm chéo góc so với tâm trục Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt - Trục: Máy điện mang roto quay lồng stato, vì vậy nó cũng là một chi tiết rất quan trọng Trục của máy điện tùy theo kích thước có thể được chế tạo từ thép cacbon từ đến 45 Trên trục của Roto có lõi thép, dây quấn và quạt gió Trang Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc 4) Nguyên lý làm việc của động điện không đồng bộ xoay chiều ba pha Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato, sẽ tạo từ trường quay đôi cực p, quay với tốc độ là n1 = Từ trường quay cắt các dẫn của dây quấn roto, cảm ứng các sức điện động Vì dậy quấn roto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh dòng điện các dẫn roto Lực tác động tương đối giữa từ trường quay của máy với dẫn mang dòng điện roto, kéo roto quay cùng chiều quay từ trườbg với tốc độ n Để minh họa, hình a vẽ từ trường quay với tốc độ n1, cchiều sức điện động và dòng điện cảm ứng dẫn roto, chiều các lực từ Fđt Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta cứ vào chiều chuyển động tương đối của dẫn và từ trường Nếu coi từ trường đứng yên, thì chiều chuyển động tương đối các dẫn ngược với chiều n1 Từ đó áp dụng quy tắc bàn tay phải, xác định chiều sức điện động hình vẽ Tốc độ n của máy nhỏ tốc độ của từ trường quay n1 vì nếu tốc độ bằng thì không có sự chuyển động tương đối, dây quấn roto không có sức điện động và dòng điện cảm ứng, lực điện từ bằng Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc độ trượt n2 n2 = n1 – n Hệ số trượt tốc độ là: S= = Trang Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc Khi roto đứng yên (n = 0) thì hệ số trượt S = 1, roto quay định mức S = 0,02 ÷ 0,06 Lúc này, tớc đợ đợng là: n = n1*(1 – S) = *(1 – S) (vòng/phút) 5) Công dụng Máy điện không đồng bộ là máy điện chủ yếu dùng làm động điện Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành rẻ, dễ bảo quản… nên động không đồng bộ là loại máy điện được dùng rộng rãi nhất là các ngành kinh tế quốc dân với công suất vài chục W đến hành chục kW Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy móc, động Tóm lại sự phát triển của nền sản xuất điện khí hóa, tự động hóa và sinh hoạt hằng ngay, phạm vi của máy điện không đồng bộ ngày càng được rộng rãi Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện, đặc tính không tốt so với máy điện động bộ, nên chỉ vài trường hợp nào đó cần nguồn điện phụ hay tạm thời thì nó cũng có một ý nghĩa rất quan trọng Trang Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động khơng đờng bợ ba pha Roto lờng sóc CÁC THƠNG SỚ BAN ĐẦU Cơng śt định mức: P(đm) = 1/2 (HP)0.38 (kw) Điện áp dây định mức: U(đm) = 220/380 (V) Tốc độ đồng bộ: n = 1395 (Vòng/Phút) Tần số định mức: f = 50 (Hz) Hiệu suất: = 72 (%) Trang Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1.1 Số đôi cực p = 2.15 1.2 Đường kính ngoài stato Với chiều cao tâm trục h = 71 mm theo Bảng 10-3 (trang 230 TKMĐ) trị số của Dn theo h, ta chọn: Dn = 11.6 cm - Đường kính stato: Tra theo bảng 10-2 (trang 230 TKMĐ) trị số của k D, phụ thuộc vào số đôi cực, ta chọn: kD = 0,64 0,68 D = kD*Dn = (0,64 0,68)*11,6 = 7,424   Chọn D = 7,6 cm - Công suất tính toán: P’ = = = 0,68 kvA Trong đó kE = 0,945 Hình 10-2 (trang 231 TKMĐ), kE là tỷ số sức điện động sinh máy và điện áp đặt vào - Chiều dài tính toán của lõi sắt stato: Theo hình 10-3B (trang 233 TKMĐ), chọn A =180 A/cm, = 0,8T = = =5.4 cm Trong đó:  = 0,64: hệ số cung cực từ ks = 1,11: hệ số dạng sóng kdq = 0,92 chọn dây quấn lớp A: tải đường Bδ: cảm ứng từ khe hở không khí Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối Chiều dài lõi sắt stato, rôto là: Trang Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc l1 = l2 = lδ = 5.4cm - Bước cực: = 5,97 cm - Phương án so sánh - Hệ số hình dáng λ: = =0.91 Theo hình 10-3b (trang 235 TKMĐ) thì nằm đường kinh tế đó việc chọn lựa phương án là hợp lý - Dòng điện pha định mức: = 1,09 A Trang Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc CHƯƠNG 2: DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ 2.1 Mã hiệu thép và bề dầy thép Ta chọn thép kỹ thuật điện cán nguôi đẳng hướng làm lõi thép stato, chọn loại thép Nga mã hiệu 2211 bề dầy lá thép là 0,5 mm, hệ số ghép chặt = 0,95 2.2 Kết cấu stato máy điện xoay chiều a) Vỏ máy Khi thiết kế kết cấu vỏ stato phải kết hợp với yêu cầu về truyền nhiệt và thông gió, đồng thời phải có đủ độ cứng và độ bền, không những sau lắp lõi sắt và cả gia công vỏ Thường đủ độ cứng thì đủ độ bền Vỏ có thể chia làm hai loại: Loại có gân và loại không có gân Loại không có gân thường dùng đối với máy điện cỡ nhỏ hoặc kiểu kín, lúc đó lưng lõi sắt áp sát vào mặt của vỏ máy và truyền nhiệt trực tiếp lên vỏ máy Loại có gân có đặc diểm là lúc gia công, tốc độ cắt gọt chậm phế liệu bỏ ít loại không có gân Loại vỏ bằng thép tấm hàn gồm ít nhất là hai vòng thép tấm trở lên và những gân ngang làm thành khung Những dạng khác đều xuất phát từ dạng bản đó b) Lõi sắt stato Khi đường kính ngoài lõi sắt nhỏ 1m thì dùng tấm nguyên để làm lõi sắt Lõi sắt sau ép vào vỏ sẽ có một chốt cố định với vỏ để khỏi bị quay dưới tác động của momen điện từ Nếu đường kính ngoài của lõi sắt lớn 1m thì dùng các tấm hình rẽ quạt ghép lại Khi ấy để ghép lõi sắt, thường dùng hai tấm thép dầy ép hai đầu Để tránh được lực hướng tâm và lực hút các tấm, thường làm những cánh đuôi nhạn hình rẽ quạt các tấm để ghép các tấm vào các gân vỏ máy 2.3 Số rãnh stato Z1 Với máy công suất nhỏ thường lấy q 1=2 Máy tốc độ cao, công suất lớn có thể chọn q1=6 Thường lấy q1=3-4 Trang 10 Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc Ở máy điện không đồng bộ, tổn hao bề mặt lớn vì khe hở không khí nhỏ Tổn hao chủ yếu đập trung bề mặt roto còn bề mặt stato ít hơndo miệng rãnh roto bé = 0,05687 kw Trong đó: = 0,5*k0*(Z1*n1*10-4)1,5*(10*B0*t1)2 = 0,5*1,8*(24*1395*10-4)1,5*(10*0,953*0,99)2 = 490,768 Với k0 = 1,8 là hệ số kinh nghiệm (k0=1,7÷2) B0 = β0*kδ*Bδ = 0,27*4,2502*0,83 = 953T β0 = 0,27 (tra Hình 6-1, trang 141 TKMĐ) 6.5 Tổn hao đập mạch rôto Trong đó: Bđm= Với GZ2 = γFe*Z2*h’Z2*b’Z2*l2*kc*10-3 = 7,8*16*8,35*0,738*5,4*0,95*10-3 = 3,945 kg 6.6 Tổng tổn hao thép PFe = P’Fe+Pbm+Pđm = 0,088636+0,05687+0,0658 = 0,212kW 6.7 Tổn hao 6.8 Tổn hao không tải Po = PFe + Pcơ = 0,212+0,353 = 0,565 Kw Trang 34 Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc CHƯƠNG 7: ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC Sau xác định kích thước và dây quấn của động cơ,tính toán các tham số máy điện và các tổn hao ta có thể xác định đặc tính làm việc của máy bằng hai phương pháp - Phương pháp đồ thị vòng tròn - Phương pháp giải tích Ở ta chọn phương pháp giải tích vì phương pháp này cho kết quả chính xác hơn.Phương pháp giải tích dựa vào mạch điện thay thế và giản đồ vectơ của động không đờng bợ: Hình 4.1 Các thơng sớ đã tính được: r1 = 13,08 (Ω): điện trở tác dụng của dây quấn stato x1 = 11,08 (Ω):điện kháng dây quấn stato x12 = 68,92 (Ω):điện kháng hổ cảm r’2 = 1,608 (Ω): điện trở rôto đã quy đổi x'2 = 1,399 (Ω): điện kháng rôto đã quy đổi 7.1 Hệ số C1 C1 = + = + = 1,161 7.2 Thành phần phản kháng của dòng điện chế độ đồng bộ Iđbx = Iμ = 2,75 (A); 7.3 Thành phần tác dụng của dòng điện chế đợ đồng bộ Trang 35 Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc 7.4 Sức điện động E1 E1 = U1 - Iμ*x1 = 220 - 2,75*11,08 = 189,53(V) 7.5 Hệ số trượt định mức 7.6 Hệ số trược lớn nhất 7.7 Bội số momen cực đại I’2max = 96,34 A dòng điện rôto ứng với smax I’2đm = 25,14 A dòng điện rôto ứng với sđm So với giá trị chọn ban đầu max = 2,2 là lớn nên không cần tính lại Các thông số về đặc tính làm việc: Trang 36 Đồ án CDIO ST T Công thức tính Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc Đơ n vị Ω Ω 10 11 12 13 Ω A KW KW KW 14 15 KW KW 16 ΣP=P0+Pf+PCu1+PCu2 KW 17 18 A A A P2 = P1 - ΣP η = *100% KW % 0,01 232,03 14,749 232,50 1,098 0,998 0,063 2,549 2,862 3,832 0,665 1,682 0,580 0,0058 0,0084 0,565 1,1592 0,5227 31,081 0,0175 139,14 14,749 139,92 1,825 0,994 0,105 2,542 2,937 3,884 0,654 1,678 0,596 0,0161 0,0083 0,565 1,1854 0,4925 29,351 Trang 37 Hệ số trượt S 0,02 0,03 123,66 87,538 14,749 14,749 124,53 88,772 2,051 2,877 0,993 0,986 0,118 0,166 2,540 2,528 2,960 3,046 3,901 3,958 0,651 0,639 1,676 1,668 0,601 0,619 0,0202 0,0399 0,0083 0,0083 0,565 0,565 1,1945 1,2322 0.4814 0,4357 28,724 26,125 0,05 0,147 58.639 14,749 30.035 14,749 60,465 4,224 0,969 0,244 2,498 3,185 4,048 0,617 1,648 0,647 0,0861 0,0082 0,565 1,3063 0,3416 20,732 33,461 7,633 0,897 0,441 2,369 3,536 4,256 0,556 1,563 0,706 0,2811 0,00781 0,565 1,55991 0,00308 0,197 Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG Tất cả các động không đồng bộ phải tự mở máy được,tức là lấy đà được từ trạng thái đứng yên lên tốc độ gần đồng bộ,sau thắng monen cản của tải Đới với động không đồng bộ rôto lồng sốc, ta cần tính toán kỹ để động bảo đảm yêu cầu mở máy và chú ý hai điểm: - Thứ nhất, mở máy thì hệ số trượt s=1 (rôto đứng yên) nên bị ảnh hưởng của hiệu ứng mặt ngoài xảy ở dẫn rôto, dòng điện các dây quấn lúc mở máy tăng lên rất nhiều so với bình thường nên mạch từ sẽ bão hòa mạch - Thứ hai, dòng mở máy lớn mà các monen điện từ không lớn sẽ làm cho quá trình mở máy kéo dài, nhiệt độ dây quấn có thể vượt quá giới hạn cho phép Việc tính chính xác đối với hiện tượng hiệu ứng mặt ngoài và bảo hòa rất phức tạp cho việc xác định đặc tính khởi động,do đó thường thì tính đặc tính mở máy lúc khởi động (s=1).Và chỉ dùng phương pháp tính gần đúng 8.1Tham số của động điện xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = - Tính hệ số quy đổi chiều cao rãnh rôto mở máy (s = 1): Trong đó: a: Chiều cao của đồng hay nhôm rãnh rôto a = hr2 - h42 = 14,45 - 0,5 = 13,95(mm) - Theo hình 10-13 trang 256 TKMĐ ζ=0,935 ta được ψ = 0,90; φ = 0,2 Hệ số: kr = + φ = + 0,2 = 1,2 - Điện trở của dẫn tính đến dòng điện hiệu ứng mặt ngoài là: rtdζ = kr*rtd = 1,2*4,936*10-5 = 5,9232*10-5 (Ω) rtd = 4,936.10-5 (Ω) - Điện trở của rôto xét đếnhiệu ứng mặt ngoài với s=1 Trong đó: rv = 7,875.10-7(Ω) ∆ = 0,765 Trang 38 Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc - Điện trở rôto đã qui đổi r'2ξ = γ.r2ξ = 22465,0386*5,945*10-5 = 1,335 (Ω) - Hệ số từ dẫn rãnh rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1: Trong đó: Sr2 = Sc = 53,37 mm2 diễn tích rãnh rôto d1 = b = 6,1 mm bề rộng rãnh rôto phía miệng rãnh b42 = 1,5 mm h1 = 7,55 mm h42 = 0,5 mm ψ = 0,90 - Tổng hệ số từ dẫn rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1: Σλ2ξ = λr2ξ + λt2 + λd2 + λrn = 1,013 + 1,907 + 0,273 + 0,426 = 3,619 - Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài: - Tổng điện trở ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài vơí s=1: rnξ = r1 + r'2ξ = 13,17 + 0,3916 = 13,5616 (Ω) xnξ = x1 + x'2ξ = 11,08 + 1,708 = 12,788 (Ω) - Dòng điện ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài: 8.2 Tham số của động điện xét đến hiệu ứng mặt ngoài và bão hòa của mạch từ tản s=1 Trang 39 Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc - Sơ bộ chọn hệ số bão hòa: kbh = 1,3 (vì động điện có rôto 1/2 rãnh kín nên kbh = 1,3-1,4) - Dòng điện ngắn mạch kkhi xét cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bảo hòa từ tản: Inbhξ = kbh*Inξ = 1,3*11,81 = 15,353 (A) - Sức từ động trung bình của một rãnh stato: Trong đó: Ur1=163: số dẫn tác dụng rãnh stato Kd=0,723: hệ số dây quấn =0,814 : hệ số tính đến sức từ động bước ngắn a1=1: số mạch nhánh song song ky = 0,87: hệ số dây quấn - Theo công thức 10-38 TKMĐ - Mật độ từ thông quy đổi khe hở không khí : - Theo hình 10-15 trang 260 TKMĐ tra ta được: χδ = 0,5 - Hệ số từ tản rãnh xét đến bảo hòa mạch từ tản: Λr1bh = λr1 - ∆λ1bh = 0,568 - 0,339 = 0,229 Trong đó: λr1 = 0,568 h3 = d2/2 = 0,65/2 = 0,325 (cm) h41 = 0,5 (mm) = 0,05 (cm) Trang 40 Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc b41 = 0,207 (cm) Với: C1 = (t1 - b41)*(1 - χδ) = (0,99 - 0,207)*(1 - 0,5) = 0,3915 - Hệ số từ tản tạp stato xét đến bão hòa mạch từ tản: λt1bh = λt1*χδ = 1,21*0,5 = 0,605 Trong đó: λt1 = 1,21: hệ số dẫn tản tạp stato - Tổng hệ số từ tản stato xét đến bão hòa từ tản: Σλ1bh = λr1bh + λt1bh + λđ1 = 0,229 + 0,605 + 0,666 = 1,5 Với λđ1=0,666 hệ số từ dẫn tản phần đầu cuối - Điện kháng stato xét đến bão hòa mạch từ tản: Với: Σλ1 = 3,902 hệ số từ dẫn tản stato - Hệ số từ tản rôto xét đến bão hòa mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài: λr2ξbh = λr2ξ - ∆λ2bh = 1,612 - 0,422 = 1,17 Trong đó: λr2ξ = 1,013 hệ số từ dẫn rãnh rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1 Với: C2 = (t2 - b42)*(1 - χδ) = (1,48 - 0,15)*(1 - 0,5) = 0,665 - Hệ số từ tản tạp rôto xét đến bảo hòa mạch từ tản : λt2bh = λt2*χδ = 1,907*0,5 = 0,9535 Trong đó: λt2 = 1,907 hệ số dẫn tản tạp rôto - Hệ số từ tản rãnh nghiêng rôto xét đến bảo hòa mạch từ tản: λrnbh = λrn*χδ = 0,426*0,5 = 0,213 với λrn = ,426 là hệ từ dẫn rãnh nghiên - Tổng hệ số tù tản rôto xét đến bảo hòa mạch từ và hiệu ứng mặt ngoài: Σλ2ξbh = λr2ξbh + λt2bh + λđ2 + λrnbh = 1,17 + 0,9535 + 0,273 + 0,213 = 2,6095 Trong đó: λđ2 = 0,7504 là hệ số từ tản phần đầu nối Trang 41 Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc - Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản: Trong đó: Σλ2 = 2,963 hệ số từ tản rôto - Các thông số ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản rnξ = r1+r’2ξ = 1,317 + 1,335 = 2,472 Ω Xnξbh = X1bh + X’2ξbh = 6,81 + 1,232 = 8,042 Ω 8.3 Dòng điện khởi đợng 8.4 Bợi số dòng điện khởi động Giá trị này không sai khác nhiều so với giá trị chọn ban đầu Điện kháng hổ cảm xét đến bão hòa: X12n = X12* = 68,92*1,438 = 99,106 8.5 Bội số momen khởi động Trong đó: I'2k = 146,7 (A); I'2dm = 18,4035 (A) Sđm = 0,0285 r'2ξ = 0,3916 (Ω); r’2 = 0,313 (Ω) Trang 42 Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc Trang 43 CHƯƠNG 9: TÍNH TOÁN NHIỆT Khi làm việc, máy điện sinh tổn hao, biến thành nhiệt và làm nóng các bộ phận của máy Khi trạng thái nhiệt máy đã ổn định thì toàn bộ nhiệt thoát từ máy tỏa môi trường xung quanh nhờ sự chênh lệch nhiệt giữa các bộ phận của máy bị đốt nóng và môi trường bên ngoài Nhiệm vụ của tính toán nhiệt là xác định độ tăng nhiệt của các bộ phận máy điện Đây là quá trình phức tạp vì kết cấu của máy điện khác nhau, quá trình sản xuất khác đều ảnh hưởng đến quá trình tản nhiệt của máy Độ tăng nhiệt phụ thuộc vào tính chất vật liệu mà chủ yếu là vật liệu cách điện, chọn độ tăng nhiệt thấp chưa hẳn là ưu điểm vì còn phải tính đến việc sử dụng vật liệu có hiệu suất kinh tế tốt nhất Độ tăng nnhiệt còn phụ thuộc vào chế độ làm việc của động (nhiệt độ, độ ẩm) và công nghệ chế tạo Tản nhiệt máy điện thông qua hai hình thức: truyền nhiệt vật rắn và tản nhiệt nhờ bức xạ, đối lưu Giải quyết vấn đề tản nhiệt cho máy điện là một việc quan trọng nhất là thiết kế cho mọt máy mới Việc tính toán nhiệt liên quan chặt chẽ đến việc làm nguội máy và cuối cùng là xác định độ tăng nhiệt θ cho phép giữa dây quấn máy điện và môi trường Động địên không đồng bộ kiểu kín IP44 này được tính toán nhiệt theo sơ đồ thay thế nhiệt Máy có quạt thổi ngoài vỏ máy qua các cánh tản nhiệt, đồng thời có gió tuần hoàn vỏ máy nhờ cánh quạt đặt vành ngắn mạch của rôto lồng sóc Tâm cao máy h=160 mm và chiều dài lắp đặt của vỏ là S 9.1 Các nguồn nhiệt sơ đồ thay nhiệt bao gồm - Tổn hao stato: Qcu1 = Pcu1 + 0,5*Pf = 0,596 + 0,5*0,00839 = 0,600195 W - Tổn hao sắt stator: QFe = PFe = 0,212 W - Tổn hao roto: QR = Pcu2 + 0,5*Pf + Pcơ + Pbm + Pđm = 0,0161 + 0,5*0,00839 + 0,353 + 0,05687 + 0,0658 = 0,495965 W 9.2 Nhiệt trở mặt lõi sắt stato Trong đó: ag = 0,09 W/cm2C Chọn λFe = 30*10-2 theo bảng 8-2 trang 170 TKMĐ 9.3 Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stator Rđ = + = + = 12,506 C/W Trong đó: = 0,02 cm (Cách điện đầu nối bằng vải) λc = 0,16 * 10-2 W/ theo bảng 8-2 trang 170 TKMĐ = (1 + 0,54*)*10-3 = (1 + 0,54*5,5512)*10-3 = 0,0176 W/cm2 Với: = = = 5,551 Sđ = 2*Z1*Cb*lđ = 2*24*27,5*7,58 = 10005,6 cm2 Ở đây: Chu vi bối dây Cb = d1 + d2 + 2*h1 = 5,9 + 6,5 + 2*7,55 = 27,5 cm 9.4 Nhiệt trở đặc cho độ chênh lệch khơng khí nóng bên máy và vỏ máy Trong đó: = *(1 + k0*vR) = 1,42*10-3*(1 + 0,06*5,551) = 1,893*10-3 W/*cm2 Với: = 1,42*10-3 W/*cm2 hệ số tản nhiệt ở bề mặt ở môi trường tĩnh k0 là hệ số tính đến sự hoàn hảo của sự dịch chuyển dòng không khí ở bề mặt phần đầu nối dây quấn k0 = 0,05 0,07 chọn k0 = 0,06 : diện tích bề mặt bên vỏ máy, bao gồm những phần không tiếp xúc với bế mặt stato và nắp máy, chọn chiếu dài vỏ máy L bằng hai lần lõi sắt stato: L = 2*l1 = 2*5,4 = 10,8 cm 9.5 Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy Trong đó: = 26,526 av = *kg = 1,769*10-3*26,526 = 0,047 W/cm2 Với: = 3,6 *d-0,2*Vv0,8*10-4 = 3,6*1,8-0,2*8,4720,8*10-4 = 1,769*10-3 W/cm2 d = 1,8 cm đường kính tương đương Hệ số tản nhiệt nắp không có gió thay đổi: = = 1,42*10-3 W/*cm2 vv tốc độ gió thổi mặt ngoài vỏ máy đã tính đến suy giảm 50% theo chiều dài gân tản nhiệt Đường kính ngoài cánh quạt lấy bằng Dn = 8,473 m/s Chiều cao cánh h=2,5cm khỏang cách trung bình giữa các gân c=1,5 cm chiều dầy gân b=0,3 cm được xác định thiết kế máy b c h a Diện tích vỏ máy kể cả gân nhiệt: ng = = = 21,991 Chọn ng = 21 gân Sv = [π*(Dn + 2*q) – ng *b + ng*(2*h + b)]*L = [π*(11,6 + 2*0,5) – 21*0,3 + 21*(2*2,5 + 0,3)]*10,8 = 1561,508 cm2 Diện tích nắp máy trước và sau: 9.6 Độ tăng nhiệt của dây quấn stato Rc = = 0,0526 /W Trong đó: Sc = Z1*Cb*l1 = 24*5,4*27,5 = 3564 cm2 diện tích truyền nhiệt của lớp cách điện λc = 0,16*10-2 W/ theo bảng 8-2 trang 170 TKMĐ = 0,03 cm độ dày cách điện rãnh 9.7 Độ chênh lệch nhiệt của vỏ máy với môi trường = (Qcu1 + QFe + QR)* = (0,600195 + 0,212 + 0,495965)*13,42*10-3 = 0,1755 ... CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTO LỒNG SÓC 1) Tổng quan về động điện không đồng bộ ba pha roto lồng. ..Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc LỜI NÓI ĐẦU Động không đồng bộ ba pha roto lồng sóc được dùng phoeẻ biến công nghiệp... án CDIO Thiết Thiết kế động khơng đờng bợ ba pha Roto lờng sóc 4.20 Dòng điện từ hóa phần trăm Trang 24 Đồ án CDIO Thiết Thiết kế động không đồng bộ ba pha Roto lờng sóc CHƯƠNG