Thiết kế máy điện-Thiết kế động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc

Thiết kế máy điện-Thiết kế động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc công xuất P là 75kw, điện áp 380v,đấu sao,tần số 50 Hz,2p=4,máy kiểu IP44,cách điện cấp B,chế độ làm việc liên tục.Hiệu suất =91%,Cosφ=0,89

TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm – líp BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN – BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HĨA -o0o - Giáo viên hướng dẫn Nhóm sinh viên thực Lớp : Nguyễn Văn Đồi : Nhóm : LTCH - K2 TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm lớp Li m đầu Chúng ta sống thời đại với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,một thời đại mà sự công nghiệp hóa hiện đại hóa được đặt lên hàng đầu Nói đến công nghiệp hóa,hiện đại hóa thì không thể tách rời được ngành điện,ngành điện đóng một vai trò mấu chốt quá trình đó Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vô cùng quan trọng,nhờ có các kỹ sư thiết kế máy điện mà các động điện mới được đời cung cấp các nhà máy,xưởng sản xuất.Trong một nền công nghiệp phát triển và phát triển máy động sản xuất đóng một vai trò cực kỳ to lớn vào sự phát triển của cả hệ thống vận hành nhà máy đó,ảnh hưởng đến suất của nhà máy Máy điện không đồng bộ đóng một vai trò to lớn vận hành một dây chuyền sản xuất của nhà máy cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vớn đầu tư ít, giá thành hạ, trọng lượng, kích thước nhỏ cùng công suất định mức so với động một chiều Sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều pha.Tuy nhiên việc điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn hơn, các động ĐK lồng sóc có các tiêu khởi động xấu (dòng khởi động lớn, mômen khởi động nhỏ) TRêng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm líp TỞNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỜNG BỘ ROTO LỜNG SĨC THIẾT KẾ CHI TIẾT Đề tài: Thiết kế động không đồng bộ roto lồng sóc công suất Pđm=75kw,điện áp 380v,đấu sao,tần sô 50 Hz,2p=4,máy kiểu IP44,cách điện cấp B,chế độ làm việc liên tục.Hiệu suất =91%,Cosφ=0,89 Phần II: Thiết kế - Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế động không đồng bộ roto lồng sóc công suất Pđm=75kw Các số liệu ban đầu:  Dung lượng : P = 75Kw  Điện áp : U=380/220 V  Tần số : f=50 Hz  Đấu dây : Y  Số đôi cực : 2p=4  Kiểu máy : IP44  Kiểu cách điện : Cấp B  Chế độ làm việc : Liên tục  Hiệu suất : 91%  Cosφ : 0,89  Ik =7, I đm Mk M max 1,4 , 2,2 M đm M đm TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm – líp 60 f 60.50 = = 1500 (vg/ph) p  n0 =  Kích thước chủ yếu  Sớ đơi cực : 2p=4 →p=2  Đường kính ngoài của Stato Chọn chiều cao tâm trục h=200 mm,theo bảng 10.3 có đường kính ngoài stato tiêu chuẩn Dn=34,9 cm  Đường kính Stato: Theo bảng 10.2 có kD=0,64 ÷ 0,68 D = kD Dn = (0,64÷0,68) 34,9 = 22,34 ÷ 23,73 cm Chọn D = 23,5 cm Cơng suất tính toán: kE P 0,89 * 75 P’ = Cos = 0,91* 0,89 = 90,75 kVA Trong đó kE = 0,98  Chiều dài tính toán của lõi sắt stato: Sơ bộ chọn kd =0,92 Lấy   =0,64, ks =1,11 Lấy A = 370 A/cm, B  = 0,77 T 6,1.10 7.P , 6,1.10 7.90,75 ℓ = = = 35,89   k s k d AB D n2 0,64.1,11 0,92.370.0,77.23,5 2.1500 Lấy ℓ  = 35,9 cm Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối Chiều dài lõi sắt stato,rôto bằng: ℓ1 = ℓ2 = = 35,9 cm TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm lớp Bc cc: D τ = 2p =  23,5 = 18,48 cm  Lập phương án so sánh: Hệ số  = 35,9  = 18,48 = 1,94  Trong dãy động không đồng bộ K,công suất 75 kW,2p = có cùng đường kính ngoài (nghĩa là cùng chiều cao tâm trục h) với máy công suất 90 kW ,2p = 90 4.Hệ số tăng công suất của máy mày là   = 1,2 75 Do đó λ của máy 90 kW bằng: λ 90 = γ λ 75 = 1,2*1,94 = 2,328 Tra bảng hai hệ số λ 75 và λ 90 đều nằm phạm vi kinh tế cho phép đó việc chọn phương án là hợp lý  Dòng điện pha định mức: P.10 I1 = 3U 1Cos 75.10 = = 140,3 A 3.220.0,91.0,89  Dây quấn ,rãnh stato và khe hở khơng khí  Sớ rãnh stato: Lấy q1 = (máy có tốc độ cao và công suất lớn) Z1 = 6pq1 = 6.2.6=72  Bước rãnh stato D t1 = Z =   23,5 = 1,024 cm 72 Số dẫn tác dụng của một rãnh: TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Chon sụ mạch nhánh song song a1 = Ur1 = A.t1 a1 370.1,024.4 = = 10,8 I1 140,3 Lấy Ur1 = 10  Số vòng dây nối tiếp của một pha: Ur1 10 a w1 = pq1 = 2.6 = 30  Tiết diện và đường kính dây dẫn Chọn tích sớ AJ = 1880 A2/cm.mm2 Mật đợ dòng điện J1 = AJ 1880 = = 5,08 A/mm2 A 370 I1 140,3 Tiết diện dây (sơ bộ) :s1 = a n J = 4.2.5,08 = 3,45 mm2 1 Lấy n1 = sợi Chọn dây đồng tráng men PETV có đường kính d/dcd =2,5/2,6 , s = 4,91mm2  Kiểu dây quấn Chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y = 10 β=  y 10 = = 0,833  12 Hệ số dây quấn Hệ số bước ngắn ky = sinβ  10  = sin = 0,966 12  10 sin 2 Hệ số bước rải kr =  = 10 = 0,981 q sin sin 2 sin q Nhóm lớp TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Trong o : = Nhóm – líp p.360 2.360 = = 10 z1 72 Hệ số dây quấn kd = ky.kr = 0,966.0,981 = 0,947   = Từ thông khe hở khơng khí: k E U I 0,98.220 = = 0,0341 Wb 4.k s k d fw1 4.1,11 0,947.50.30 + Mật đợ từ thơng khe hở khơng khí: .10 0,0341.10 B = = = 0,803 T  s l1 0,64.18,48.35,9 + Sơ bộ định chiều rộng của răng: B l1 t1 0,803.35,9.1,024 b’z1= B l k = 1,75.35,9.0,95 = 0,494 cm z1 c Ở lấy Bz1 = 1,75 T và hệ số ép chặt lõi kc = 0,95 + Sơ bộ định chiều cao gông stato: .10 0,0341.10 h’g1 = 2.B l k = = 3,44 cm 2.1,45.35,9.0,95 g1 c ở lấy Bg1 = 1,45 T + Kích thước rãnh và cách điện: hr1 = 27,5 mm, h12 = 21,5 mm d1 = mm, b41 = 3mm, d2 = 11 mm,h41 = 0,5 mm Tra bảng phụ lục VIII chiều dày cách điện rãnh là c = 0,4 mm, của nêm là c’ = 0,5 mm Diện tích rãnh trừ nêm: Sr = d d d  (d12  d 22 ) + (h12  ) = 2 TRờng đại học công nghiệp hà nội ltc®®H-®3-k2 = Nhãm – líp 11  9  (9  112 ) (21  ) = 250 mm2 + 2 Chiều rộng của miếng cáctông nêm là ( d1 ) của tấm cách điện hai lớp là : (d1+d2) Diện tích cách điện rãnh: d d   Scđ =   2h12  (d1  d ).c  c' =    11  0.9    2.21,5  (9  11).0,4  0.5 = 39 mm2 =   Diện tích có ích của rãnh: Sr = S’r - Scđ = 250 – 39 =211 mm2 Hệ số lấp đầy rãnh: u r n1 d cđ2 40.2.1,045 kđ = = = 0,748 Sr 211 + Bề rộng Stato: b’’z1 = b’’’z1 = bz1 =  ( D  2h41  d1 )  d1 = Z1  (23,5  2.0,05  0,9)  0,9 = 0,168 cm 72   ( D  2(h41  h12 )   ( 23,5  2(0,05  2,15) - d2 = - 1,1 = 0,116 cm Z1 72 b' ' z1 b' ' ' z1 0,168  0,116 = = 0,142 cm 2 + Chiều cao gông stato: hg1 = Dn  D 34,9  23,5  hr1  d   2,75  1,1 = 3,133 cm 6 + Khe hở khơng khí: TRêng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 D 235 δ = 1200 (1  p ) 1200 (1  ) = 0,644 mm Chọn δ = 0,7 mm = 0,07 cm Dây quấn, rãnh, và gông rơto:  + Z2 = 64 rãnh + Đường kính ngoài rôto: D’ = D – 2.δ = 23,5 – 2.0,644 = 22.21 cm Bước rôto: D'  22,21 t2 = Z  64 = 1,089 cm + Sơ bộ định chiều rộng rôto: B l t 0,803.1,089  2 b’z2 = B l k  1,75.0,95 = 0,525 cm, (lấy Bz2 = 1,75 T ) z2 c + Đường kính trục rơto: Dt = 0,3D = 0,3 23,5 = 7,05 cm Lấy Dt = cm Dòng điện dẫn rôto: w1 k d Itd = I2 = kIII Z = 0,94 140,3 6.30.0,925 = 343 A, 64 đó k1 = 0,94 + Dòng điện vòng ngắn mạch: Iv = Itd 2.sin  p Z2  343 2.sin 180 0.2 1750 A 64  Tiết diện dẫn bằng nhơm: Nhãm – líp TRêng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 I td Nhóm – líp 343 S’td = J = = 114,33 mm2, (trong đó chọn J2 = A/mm2) + Sơ bộ chọn mật độ dòng điện vành ngắn mạch Jv = 2,5 A/mm2 Tiết diện vành ngắn mạch: I 1750 v Sv = J  2,5 = 700 mm2 v + Kích thước rãnh rơto và vành ngắn mạch: hr2 = 32 mm, h12 = 24,7 mm b42 = 1,5mm,h42 = 0,5 mm, d1 = d2 = 6,8 mm, a x b = 34 x 23 Dv = D- (a+1) = 235 – (34 + 1) = 200 mm + Diện tích rãnh rơto: Sr2 =   d  h12 d  6,8  24,7.6,8 = 204,2 mm2 4 + Diện tích vành ngắn mạch: a x b = 34 x 23 = 782 mm2 + Bề rộng rôto ở 1/3 chiều cao răng: b’z2       D' 2h42  (h12  d )   22,21  2.0,05  (2,47  0,68)   d   0,68 = =  Z2 64 = 0,1987 cm + Chiều cao gông rôto: hg2 = D' Dt 22,21  7,05  hr  d =  3,2  0,68 = 4,5 cm 6 + Làm nghiêng ranh rụto: TRờng đại học công nghiệp hà nội ltc®®H-®3-k2 Nhãm – líp = 83,343 kg Tổn hao sắt lõi sắt stato Trong răng: PFeZ1 = kgc*p1/50*B2Z1*GZ1*10-3 = 1,8*2,5*1,782*6,473 *10-3 = 0,0923 kW Trong đó: kgc =1,8 đối với máy điện không đồng bộ p1/50=2,5 suất tổn hao thép ở tần số từ hóa f = 50Hz B = 1T mật dộ từ thông của thép kỹ thuật điện mã hiệu 2211 Trong gông: PFeg1 = kgc*P1/50*B g1*Gg1*10-3 = 1,6*2,5*1,595 *83,343 *10-3 = 0,848 kW kgcg = 1,6 đối với máy không đồng bộ Trong cả lõi sắt stato: PFe’ = PFeZ1+ PFeg1 = 0,0923 + 0,848 = 0,9403 kW Tổn hao bề mặt rôto Khi máy điện quay, đối diện với roto của máy không đồng bộ lần lượt xuất hiện sự dao động của mật độ từ thông, biên độ dao động của từ thông càng lớn thì khe hở khơng khí càng nhỏ và miệng rãnh càng to Tần số dao động phụ thuộc vào số và tốc độ quay Vì tần số dao động cao nên các dòng điện xoáy cảm ứng thép điếu tập trung lên lớp mỏng bề mặt lõi thép, vì vậy tổn hao gây nên bởi các dòng điện xoáy này được gọi là tổn hao bề mặt Ở máy điện không đồng bộ, tổn hao bề mặt lớn vì khe hở khơng khí nhỏ Tổn hao chủ yếu đập trung bề mặt roto còn bề mặt stato miệng rãnh roto bé Pbm = 2.p.τ t  b42 1,089  0,15 l2.p bm 10  = 2.2.18,48 .35,9.321.10  = 0,5332 kw t2 0,15 Trong đó: pbm = 0,5*k0*(Z1*n1*10-4) 1,5 *(10*B0*t1)2 = 0,5*1,8*(72*1500*10-4)1,5*(10*0,31*1,024)2 = 0,321 kW Với k0 = 1,8 là hệ sớ kinh nghiệm (k0=1,7÷2) B0 = β0*kδ*Bδ = 0,32*1,2045*0,803 = 0.31 T β0 = 0,32 b41 = = (tra Hình 6-1, trang 141 TKMĐ) 0,5 TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm – líp + Tổn hao đập mạch rôto Pđm = 0,11.( Z1 n1 72.1500 10.Bđm ) GZ 10  = 0,11.( 10.0,2939 ) 10,047 10  = 1,113 kW 10000 10000 Trong đó: v  1,978.0,07 Bđm = BZ = 4,623 = 0,2939 T 2.t 2.1,089 Với GZ2 = γFe*Z2*h’Z2*b’Z2*l2*kc*10-3 = 7,8*64*2,97*0,1987 *35,9*0,95*10-3 = 10,047 kg + Tổng tổn hao thép PFe = P’Fe+Pbm+Pđm = 0,9403 +0,5332 +1,113 = 2,5865 kW + Tổn hao Pcơ = Kcơ.( n Dn  1500 34,9  ) ( ) 10 = 1.( ) ( ) 10 = 0,3338 kW 1000 10 1000 10 + Tổn hao không tải Po = PFe + Pcơ = 2,5865+0,3338 = 2,9203 kW ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC Sau xác định kích thước và dây q́n của đợng ,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 xác Phương pháp giải tích dưa vào mạch điện thay thế và giản đồ vectơ của động không đồng bộ: r1 = 0,07  , x1 = 0,25  , x12 = 12,58  , r’2 = 0,0645 , x2 = 0,454 TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm lớp + Hệ số C1 C1 = 1+ x1 0,25 = 1+ = 1,02 Ω x12 12,58 + Thành phần phản kháng dòng điện chế độ đồng Iđbx = Iμ = 45,497A + Thành phần tác dụng dòng điện chế độ đồng PFe 10 I  r1 Iđbr = 3.U  2,5865.10 3.45,497 2.0,11 = 0,892 A 3.220 + Sức điện động E1 E1 = U-Iμ*x1 = 220-45,497*0,25 = 208,62 A k1 = 6.w1 k d 6.30.0,925 = = 2,60 Z2 64 I’2 = I2 343 = k1 2,6 = 131,92 A + Hệ số trượt định mức I ' r ' 131,92 0,0645 = = 0,0407 E1 208,62 sđm = + Hệ số trượt momen cực đại r '2 0,0645 sm = x1 0,25  x' =  0,454 = 0,0922 c1 1,02 + Bội số momen cực đại mmax = M max I' S M 96,34 0,0407 ( m ) ( đm ) = max ( ) ( ) M đm I đm Sm M đm 25,14 0,0922 = 6,48255 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 mmax=2,2 là lớn nên khụng cõn tớnh lai TRờng đại học công nghiệp hà néi ltc®®H-®3-k2 Nhãm – líp Các sớ liệu đặc tính làm việc: Đặc tính làm việc TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt với s = - Tính hệ sớ quy đổi chiều cao rãnh rơto mở máy (s = 1): ξ = 0,067*a*s = 0,067*24,2*1 = 1,6214 Trong đó: a=hr2-h42=24,7 -0,5=24,2 -Theo hình 10-13 trang 256 TKMĐ Với ξ=1,6214 →ψ=0,65 ,φ=0,8 kR=1+φ=1+0,8=1,8 rtdξ=kR*rtd=1,8*0,7643.10-4 =0,1375*10-3 Ω -Điện trở của rôto xét đến hiệu ứng mt ngoai vi s=1 TRờng đại học công nghiệp hà néi ltc®®H-®3-k2 Nhãm – líp 2.0,00609 4 4 r2ξ=rtdξ + 2.r2v 10  = 0,1375*10-3 + 0,196 10 = 0,317 10  -Điện trở rôto đã qui đổi r’2ξ=γ*r2ξ=144,38*0,68*10-4 =0,0982 Ω - Hệ số từ dẫn rãnh rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1:   λr2ξ =  h1 (1  b )  0,66  h42 .  h42 = 8.S c 2b  b42  3b  25,1  6,8 2 0,5  0,5 (  )  0,66  0,65   3.6,8  8.204,2 2.6,8  1,5 = 1,402  - Tổng hệ số từ dẫn rôto xét đên hiệu ứng mặt ngoài với s=1: Σλ2ξ=λ2rξ+λt2 +λđ2+λrn= 1,402 + 1,072 + 0,563 + 0,642 = 3,679 - Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài: x’2ξ = x’2   2 3,697  0,35  0,454 4,8  2 Tổng trở ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài: rnξ=r1+r’2ξ=0,33+0,23=0,56 Ω xnξ =x1+x’2ξ=0,424+0,0505=1,375 Ω Znξ = 2 rn  x n = rn  x n = - Dòng điện ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài: Inξ = U1 220 = Z n c = Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt ngồi bão hòa mạch từ tản s=1 Sơ bộ chọn hệ số bão hòa kbh=1,35 -Dòng điện ngắn mạch khki xét đến hiệu ứng mặt ngoài Inbhξ=kbh*Inξ =1,35*148,15=200 A -Sức từ động trung bình của một rãnh stator Fzbh = 0,7 I nbh u r a1 (k   k y k d I nbh u r Z1 Z ) = 0,7 (k   k y k d ) = Z2 a1 Z2 Trong đó: ur =56 Số dẫn tác dụng rãnh stator a1=4 Số mạch nhanh song song TRờng đại học công nghiệp hà nội ltc®®H-®3-k2 Nhãm – líp kβ=0,88 Hệ sớ tính đến sức từ động nhỏ bước ngắn lấy theo hình 10-14 trang 259 TKMĐ ky=0,966 hệ số bước ngắn của dây quấn kđ=0,925 Hệ số dâu quấn Cbh=0,64+2,5 Bφδ =   = 0,64+2,5 = t1  t t1  t Fzbh 10  Fzbh 10  1,6.Cbh  = 1,6.Cbh  = Theo hình 10-15 trang 260 TKMĐ Chọn: χδ=0,5  λ1bh h41 0,58.h3 h41 0,58.h3 C1 C1 = C  1,5.b = C  1,5.b = b41 b41 41 41 -Hệ số từ tản rãnh xét đến bảo hòa mạch từ tản λr1bh=λr1-Δλ1bh=1,25-0,465=0,785 -Hệ số từ tản tạp stator xét đến bảo hòa mạchtừ tản: λt1bh=λt1*χδ=1,27*0,5=0,635 - Tổng hệ số từ tản stator xét đến bão hòa mach từ tản: Σλ1bh= λr1bh+λt1bh+λđ1=0,785+0,635+1,153=2,573 - Điện kháng stator xét đến bão hòa mach từ tản: xbh = x1  1bh  1bh  = x  1  1 = C2=(t2-b42).(1-χδ)=(1,48-0,15).(1-0,5)=0,665  λ2bh h42 C2 h42 C2 = b C b = b C b = 42 42 42 42 - Hệ số từ tản rôto xét đến bão hòa mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài: λr2ξbh=λr2ξ-Δλ2bh=1,776-0 272=1,504 - Hệ số từ tản tạp rôto xét đến bão hòa mạch từ tản: λt2bh=λt2*χδ=2,308*0,5=1,019 - Hệ số từ tản rãnh nghiên rôto xét đến bão hòa mạch từ tản: λrnbh=λrn*χδ=0,648*0,5=0,324 - Tổng hệ số từ tản rôto xét đến bão hòa mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài Σλ2ξbh=λr2ξbh+ λt2bh+λđ2+λrnbh=1,504+1,019+0,612+0,324=3,459 - Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mắt ngoài và bão hòa từ của mach t tan: TRờng đại học công nghiệp hà nội ltc®®H-®3-k2 x’2ξbh = x2’   bh = x ’   bh Nhãm – líp = - Các tham sớ ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của nạch từ tản rnξ=r1+r’2ξ=0,33+0,23=0,56 Ω xnξbh=x1bh+x’2ξbh=0,297+0,65=0,947 Ω Znξbh = r n  x nbh = r n  x nbh = + Dòng điện khởi động U U Ik = = = Z nbh Z nbh Trị số này bằng với trị số giả thiết nên khơng cần tính lại + Bội số dòng điện khởi động ik = Ik Ik = = I đm I đm Giá trị này không sai khác nhiều so với giá trị chọn ban đầu Điện kháng hổ cảm xét đến bão hòa: x12n=x12*kμ=26,565*1,62=43,03 C2ξbh = 1+ I’2k = x'2bh x12 n x'2bh = 1+ x = 12 n Ik Ik C 2bh = C 2bh = + Bội số momen khởi động mk = ( I '2 k r '2 I '2 k r '2 ) ) sđm = ( sđm = I ' đm I ' đm r '2 r '2 TÍNH TỐN NHIỆT + Các nguồn nhiệt sơ đồ thay thế nhiệt bao gồm -Tổn hao stato: Qcu1=Pcu1+0,5*Pf=766+0,5*82=807 -Tổn hao sắt stator: QFe=PFe=323 W -Tn hao trờn roto: QR=Pcu2+0,5*Pf+Pc+Pbm+Pm=372+0,5*82+123+13,7+39=588,7 W TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 + Nhit tr trờn mt lừi sắt stator 1 1 1 RFe=RFeg+Rδg= - S ( a  a ) = - S ( a  a ) = 1,58*10-2 C/W Dn g g Dn g g Trong đó: SDn=π.Dn.l=π*27,2*14=1196 cm2 g =  Fe  Fe W/cm2*°C hg1 = hg1 = g=0,09 W/cm2°C Chọn λFe=30*10-2 theo bảng 8-2 trang 170 TKMĐ + Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stator Rđ = Sc Sc 1   = c  S đ a đ  S đ c  S đ a đ  S đ = Trong đó: δc=0,02 cm (cách điện đầu nối bằng băng vải) λc=0,16*10-2 W/°C theo bảng 8-2 trang 170 TKMĐ αđ=(1+0,54vR2)*10-3= (1+0,54*13,82)*10-3=0,104 W/cm2°C Nhãm – lớp TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm – líp Với: vR =  D.n2 =  D.n2 = 6000 6000 Sđ=2*Z1*Cb*lđ=2,48*6*19,4=11175 cm2 Ở đây: Chu vi của bối dây Cb=d1+d2=2*h1=7,5+9+2*21,8=6 cm + Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh lệch khơng khí nóng bên máy vỏ máy R’α = 1 =  S a  S a = Với: α=α0*(1+k0*vR)*10-3=1,42*10-3*(1+0,06*13,8)=2,59*10-3W/°C*cm2 α0=1,42*10-3 W/°C*cm2 hệ số tản nhiệt ở bề mặt ở môi trường tĩnh k0 hệ sớ tính đến sự hoàn hảo của sự dịch chủn dòng khơng khí ở bề mặt phần đầu nới dây q́n k0=0,05÷0,07 chọn k0=0,06 S’α: diện tích bề mặt bên vỏ máy, bao gồm 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*14=28 cm 2 S’α =  *Dn*L+2*  Dn   l1 Dn =  *Dn*L+2*  Dn   l1 Dn = 2358 cm2 4 + Nhiệt trở bề mặt vỏ máy Rα = 1 = av S v  av '.S ' n a ' 'v S ' ' n av S v  av '.S ' n a ' 'v S ' ' n = =8,53*10-3 C/W Ở đây: Kg = ag ag c b c b   = b  c a' g 2,006 b  c b  c a' g 2,006 b  c = v=α’v*Kg=2,006*5,2*10-3=0,01C/W Trong đó: α’v=3,6*d-0,2*vv0,8*10-4=3,6*0,018-0,2*10,430,8*10-4=5,2*10-3 W/cm2°C Với: d=1,8 cm đường kính tương đương 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 TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm – líp vv =0,5  Dn n = 0,5  Dn n = m/s 6000 6000 g=β*λ*th(β*h)=0,93*4*10-2*th(0,93*2,5)=0,0366W/cm2°C Ở nắp sau tốc độ gió của cánh quạt khong bị suy giảm nên hệ số tản nhiệt nắp có gió thổi bằng: α’ =3,6*d-0,2*v0,8*10-4=3,6*0,018-0,2*(2*19,43)0,8*10-4=9,1*10-3W/cm2°C Hệ số tản nhiệt nắp không có gió thay đổi: α”n=α0=1,42*10-3W/cm2°C Chiều cao cánh h=2,5cm khỏang cách trung bình các gân c=1,5 cm chiều dầy gân b=0,3 cm được xác định thiết kế máy Diện tích vỏ máy kề cả gân tản nhiệt: Sv=[π*(Dn1+2*q)-ng*b+ng*(2*h+b)]*L =[π*(27,2+2*0,5)-52*0,3+52*(2*2,5+0,3)] =9760 cm2 Với ng: số gân tản nhiệt ng =  ( Dn  2.a) =  ( Dn  2.a) = bc bc Chọn ng=52 gân Diện tích nắp máy trước và sau: S’n = S”n =  ( Dn  2.a)  ln( Dn  2.a). =  ( Dn  2.a)  ln( Dn  2.a). 4 + Nhiệt trở lớp cách điện rãnh Rc = c c = c S c c S c = Trong đó: Sc=Z1*Cb*l1=48*6*14=4032 cm2 diện tích truyền nhiờt cua lp cach iờn c=0,16*10-2 W/C*cm TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm lớp c=0,03 cm độ dầy cách điện rãnh + Độ chênh nhiệt vỏ máy với môi trường θα=(Qcu1+QFe+QR)*Rα=(807+323+589)*8,53*10-3=14,66°C + Độ tăng nhiệt dây quấn stato Qcu1 ( RFe  Rc )  PFe RFe  PR R ' a 1  1 RFe  RE Rđ  R ' a RFe  RE Rđ  R ' a = =43,68 °C/W Ở đây: RFe +Rc=1,58*10-2+0,465*10-2=2,05*10-2 C/W Rđ+R’α=0,198*10-2+16,4*10-2=16,6*10-2 C/W TÍNH TỐN THƠNG GIĨ VÀ LÀM NGUỘI  Tính tốn thơng gió + Xác định lượng khơng khí cần thiết Lượng khơng khí đưa qua máy phải đủ để đưa nhiệt lượng máy thoát ngoài và đảm bảo độ chênh nhiệt của dây quấn ở mức độ cho phép Nếu lượng khơng khí quá nhiều làm tăngcơng śt quạt mợt cách vơ ích, tổn hao vì thơng gió tăng và hiệu suất của máy giảm Thông thường dòng khơng khí qua máy mang hầu hết nhiệt lượng tổn hao máy sinh ra, vì vậy lượng khơng khí đó được tính theo cơng thức sau: Q= P C k  k Trong đó: Σp tổng tỏn hao của máy Ck =1100 (J/m3°C) nhiệt dung của khơng khí Δθk=θr-θv đợ tăng nhiệt của khơng khí θr,θv nhiệt đợ khơng khí nóng khỏi máy và nhiệt đợ khơng khí ng̣i vào máy Thường lấy Δθk=20°C đới với máy cách điện cấp A,E,B và có thể đến 30°C đối với máy điện cấp F,H Đối với máy thủy điện hay nhiệt điện lấy Δθk=25°C + Tính tốn quạt gió Nhiệm vụ của quạt gió ở máy điện là tạo một áp suất đủ lớn để đưa dòng khí cần thiết qua hệ thớng thơng gió của máy Cấu tạo của quạt phụ thuộc vào máy điện nên thiết kế quạt phải lưu ý đặc điểm sau: - Tốc độ quay của quạt được xác định trước bởi tớc đợ quay của máy - Kích thước quạt và kiểu hứng gió vào máy bị giới han bi kờt cõu cua may TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm lớp - Những đại lượng bản Q và H mà quạt phải đảm bảo phụ tḥc vào đặc tính của ống dẫn khí hệ thống thông gió đã chọn - Vấn đề hiệu suất của quạt và tiếng ồn của quạt có ý nghĩa quan trọng Có ba loại quạt điện dùng máy điện: quạt ly tâm, quạt hướng trục và quạt hổn hợp ly tâm và hướng trục, thông dụng nhất vẫn là quạt ly tâm + Đặc điểm quạt ly tâm Ở quạt ly tâm cánh quạt quay, khơng khí ở khe các cánh quạt bị đẩy ngoài dưới tác dụng của lực ly tâm, đó ở vùng vòng của cánh quạt nơi lổ gió vào tạo thành vùng khơng khí loãng còn vùng ngoài cánh quạt nơi gió thoát có áp suất cao Quạt ly tâm được dùng nhiều máy điện vì tạo được áp śt khí cao phù hợp với đặc tính thơng gió máy điện Nhược điểm bản của nó là hiệu suất thấp (quạt ly tâm cánh hướng kính có hiệu suất η = 0,2, quạt hướng trục có hiệu suất η = 0,8) Tùy theo tốc độ quay và yêu cầu về đổi chiều quay máy điện, có thể dùng ba loại quạt ly tâm sau: - Ở máy đổi chiều quay cánh đổi hướng trục - Ở máy quay chậm, không đổi chiều quay: đầu ngoài của cánh quạt uốn cong thuận chiều quay của cánh quạt - Ở máy quay nhanh, không đổi chiều quay: đầu ngoài của cánh quạt uốn cong ngược chiều quay của cánh quạt + Đặc tính quạt ly tâm Đặc tính của quạt là mới quan hệ giũa áp suất tĩnh H và quạt tạo với lượng khơng khí tiêu hao Q Ở quạt ly tâm đặc tính đó được biểu thị hình đặc tính quạt ly tâm, đó cần chú ý đến hai điểm làm việc đặc trưng sau: - Điểm không tải của quạt ứng với chế độ làm việc tạo áp suất tĩnh H0 và không có lượng không khí tiêu hao(Q = 0) Đó là điểm ứng với H∗ = H/H0 và Q∗ = Q/Qmax = - Điểm tiêu hao cực đại Q = Qmax áp suất H = Ở điểm này H∗ = và Q∗ = và gọi là điểm ngắn mạch Chế độ Không tải của quạt xảy thực tế ta bịt kín các lổ ở phía đường kính ngoài của vòng quạt Lúc này, khơng khí nằm các cánh quạt (trong vòng quạt) dưới tác dụng của lực ly tâm nén lên vòng ngoài của quạt với mợt áp śt H0 Lượng khơng khí qua quạt Q = Chế độ ngắn mạch xảy khơng có trở lực khí đợng lực bên ngoài, nghĩa là quạt tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài + Xác định lượng không khí cần thiết Q Lượng khơng khí qua máy phát phải đủ giữ nhiệt độ dâu quấn ở nhiệt độ cho phép, giữ công suất quạt ở mức qui định tránh tổn hao gây thông gió: Q= f  P c k  k = f  P c k  k Trong đó: f=1 hệ số xét ờn tn hao khớ TRờng đại học công nghiệp hà néi ltc®®H-®3-k2 Nhãm – líp Ck nhiệt dung riêng của khơng khí ck=1100 J/m3°C Δθk đợ tăng nhiệt của khơng khí θr, θv nhiệt đợ khkơng khí nóng khỏi máy và nhịêt đợ khơng khí ng̣i vào máy Thường lấy Δθk =30°C đối với máy cấp F + Lượng khơng khí tiêu hao cực đại Qmax=2*Q=2*0,052=0,104 m3/s + Tính tốn quạt ly tâm Chọn quạt ly tâm hướng kính cánh thẳng phù hợp cho đợng hoạt đợng bình thường và đổi chiều Đường kính ngoài cánh quạt D2q=Dn=27,2 cm Hiệu suất cao nhất của cánh quạt: Theo lý thút tính toán và thực nghiệm đới với quạt ly tâm hiệu suất cực đại là: ηmax=Q/Qmax=0,5 Tiết diện mà khơng khí qua tại đường kính ngoài của cánh quạt: Sd = Qmax Qmax 0,42.v = 0,42.v = Trong đó: v2 tốc độ dài của vcác điểm vòng ngoài của cánh quạt: v2 =   D2 q n = D2 q n = 60 60 Chiều rộng dọc trục của cánh quạt: b4 = Sd Sd = 0,92. D2 q 0,92. D2 q = Đường kính của cánh quạt: Trở lực khơng khí tại chổ gió vào Z1 Z1 = 1 1 = S1 S1 = Trong đó:  1=61*10-3 kgs2/m4 hệ số trở lực tại chổ gió vào S1=0,00785 m2 tiết diện của các lổ thông gió động học của gió ở mặt chao chụp quạt Z2 Z2 = 2 2 = = Kgs /m S2 S2 TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm lớp Trong o: 2=7,5*10-3kgs2/m4 D2=0,35 m đường kímh chao chụp quạt Lc=0,005 m chiều dài chao chụp quạt S =π*dc*l1=π*0,3*0,005=0,0055 m3 Trở lực động học tính đến ma sát mặt của chao chụp quạt và vỏ máy: 3 3 = S3 S = Kgs /m Z3 = Trong đó: l=0,01 m chiều dài phần gân chao chụp và vỏ máy d= 2ab 2ab = = a b a b S3 =  d  d = 10  4 Trở lực động học chao chụp và vỏ máy Z4: Z4 = 4 4 2 S = S = Kgs /m Trong đó: ξ=30*10-3 kgs3/m4 S4 diện tích vành khăn chao và vỏ máy S4=Sc-Sv=0,0804-0,0765=0,0039 m2  d c Với: S c =  d v Sv = 2  d c = =  d v = Với: dv=Dn+2*a=27,2+2*2= 31,2 cm Trở lực của cả hệ thống bề mặt: Z=Z1+Z2=Z3+Z4=899,9+247,9+1052,2+1972,3=4172 kgs2/m8 Áp suất cần thiết mà quạt gió cần đảm bảo: H =Z*Q2=4,72*0,0522=11,28 kg/m2 Áp suất tĩnh của quạt lúc không tải: H0 = H H = = kg/m2 0,75 0,75 TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm lớp Tục ụ dai của các điểm vòng của cánh quạt: U = U1  H g H g = U  = m/s     Trong đó: η0=0,6 hiệu suất khí động của cánh quạt lúc không tải đối với quạt hướng kính G=9,81 m/s2 gia tớc trọng trường γ=1,2 kg/m3 trọng lượng riêng của khơng khí Đường kính của cánh quạt: D1q = 60000.v1 = 60000.v1 =  n  n D0 = D2 q D1q = D2 q D1q = nằm khoảng 1,2÷1,5 Vậy quạt thiết kế đạt yêu cầu ... nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm – líp + Tính lại kE kE = U  I  x1 U1 = 220  45,497.0.0421 0,991 220 Trị số này không sai khác nhiều so với trị sớ ban đầu kE= 0,975 nên khơng cần tính lại Động... (0,64÷0,68) 34,9 = 22,34 ÷ 23,73 cm Chọn D = 23,5 cm Cơng śt tính toán: kE P 0,89 * 75 P’ = Cos = 0,91* 0,89 = 90,75 kVA Trong đó kE = 0,98  Chiều dài tính toán của lõi sắt stato: Sơ bộ chọn... đợ quay của máy - Kích thước quạt và kiểu hứng gió vào máy bị giới hạn bi kờt cõu cua may TRờng đại học công nghiệp hà nội ltcđđH-đ3-k2 Nhóm lớp - Nhng lượng bản Q và H mà quạt