NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY ĐIỆN.doc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY ĐIỆN

NHIỆM VỤ

THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY ĐIỆN

I.Nhiệm vụ thiết kế.

1 Đầu đề thiết kế:

Thiết kế động cơ không đồng bộ roto lồng sóc

2 Các số liệu ban đầu:

- Điện áp định mức: 380/220 V đấu Y/∆

- Cosφ = 0.76

- Kiểu máy: Kín, tự làm lạnh bằng quạt gió, cách điện cấp B 3 Nội dung tính toán:

- Tính toán kích thước chủ yếu - Tính toán điện từ.

- Tính toán nhiệt.

- Bản vẽ tổng lắp ráp A0.

Máy điện KĐB do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sử dụng bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân Nhất là loại công suất dưới 100 kW.

Động cơ điện KĐB roto lồng sóc cấu tạo đơn giản nhất lên chiếm một số lượng khá lớn trong loại động cơ điện công suất nhỏ và trung bình Vì thế trong nhiệm vụ tính toán và thiết kế môn học máy điện này em tính toán và thiết kế với động cơ điện KĐB roto lồng sóc Với các thông số định mức như sau:

- Uđm = 380/220 V đấu Y/∆ - Công suất định mức: 3 kW

- Tần số f1 = 50 Hz

- Số đôi cực 2p = 6 hay tốc độc đồng bộ nđb = 1000 (Vòng/phút) - Cấp cách điện cấp B

- Kiểu máy: Kiểu kín

- Kiểu làm mát: Tự làm lạnh bằng quạt gió Nội dung thiết kế:

2 Xác định đường kính ngoài của Stato:

Với công suất định mức 3 kW theo phụ lục IV.1/Tr 601 – TKMĐ ta có chiều cao tâm trục h = 112 mm, theo bảng 10.3/Tr 230 – TKMĐ ta xác định được đường kính ngoài của Stato tiêu chuẩn là Dn = 19,1 cm (Theo tiêu chuẩn 4A của Nga).

3 Đường kính trong của Stato:

Theo bảng 10.2/Tr 230 – TKMĐ có với 2p = 6 thì kD = 0,7 ÷ 0,72 Chọn kD = 0,7

=> D = kD.Dn = 0,7.19,1 = 13,4 (cm) 4 Chiều dài Stato:

Chiều dài của Stato được tính theo công thức (10-2)/Tr 230 – TKMĐ

Theo hình 10-3a-b/ Tr 232 - TKMĐ lấy A = 210A/cm và Bδ = 0,85 T D = 13,4 cm : Đường kính trong của Stato (tính toán ở phần 3 của

quyển thiết kế này)

nđb = 1000 V/ph : Tính toán ở phần 1 của quyển thiết kế này Vậy ta thu được chiều dài của Stato là:

Ta có theo yêu cầu thiết kế có Uđm: 380/220V đấu Y/∆ và theo phần 2 trong quyển thiết kế này ta đã có h = 112 mm Vậy ta dùng dây quấn 1 lớp đồng tâm đặt vào ½ kín

A = 210 A/cm : Theo phần 4 của quyển thiết kế này t1 = 1,17 cm: Theo phần 9 của quyển thiết kế này a1 = 2: Số mạch nhánh song song (Chọn)

I1 = 7,52 A : Theo phần 7 của quyển thiết kế này Lấy ur1 = 65 – Do đây là dây quấn 1 lớp đồng tâm.

11 Số vòng dây nối tiếp của một pha:

Chọn dây quấn bước ngắn có β = 5/6 = 0,833 Hay có y = 10 Do τ = 12

Bδ = 0,85 T – Đã xác định trong phần 16 quyển t.k này t1 = 1,17 – Bước rãnh của Stato.

Φ = 0,00255 Wb – theo phần 15 quyển thiết kế này l1 = 13,3 cm – theo phần 4 quyển thiết kế này.

Theo bảng VIII-1 ở phục lục VIII/Tr 629 –TKMĐ chiều dày của cách điện rãnh là 0,25mm – 0,25mm –

ur : Số dây dẫn trong 1 nhánh ur = 65 theo phần 10 trong quyển thiết kế này

20 Bề rộng răng của Stato:

Đối với rãnh hình quả lê như đã chọn theo công thức 4-32/Tr 101 – TKMĐ

Theo bảng 10.6/Tr 246 – TKMĐ ta có số rãnh của Roto là Z2 = 26 rãnh 24 Đường kính ngoài của Roto:

Với chiều cao tâm trục h = 112mm ta chọn rãnh roto hình ôvan như hình vẽ bên Trong đó các thông số như sau:

37 Độ nghiêng của rãnh ở Roto:

Để giảm lực kí sinh tiếp tuyến và hướng tâm và triệt tiêu sóng điều hòa răng người ta thường làm rãnh nghiêng ở Roto hoặc Stato Trong quyển thiết kế này ta làm rãnh nghiêng trên Roto.

Thực tế do mặt Stato và Roto đều có răng nên đường sức từ phân bố không đều ở khe hở không khí , chúng tập chung nhiều ở răng còn ở rãnh thì thưa Vì vậy có thể coi khe hở không khí thực tế bằng δ’ = kδ.δ

Trong đó kδ > 1 là hệ số khe hở không khí Trị số của nó được tính theo công thức 4-17/Tr 97 – TKMĐ kδ = kδ1.kδ2

Với kδ1 và kδ2 lần lượt là khe hở do răng rãnh của Stato và Roto gây nên: Theo công thức 4-16a/ Tr 96 – TKMĐ

39 Vật liệu dùng thép cán nguội loại 2211 40 Sức từ động qua khe hở không khí:

42 Cường độ từ trường trên răng của Stato:

47 Hệ số điều hòa răng:

Do sự bão hòa thép ở mạch từ nên đường cong từ trường ở khe hở không khí khác dạng hình sin và có dạng bằng đầu, thường dùng hệ số bão hòa răng để biểu

49 Cường độ từ trường ở gông Stato:

ρ – Điện trở suất của dây quấn Stato (ở đây ta chọn dây đồng) với nhiệt độ làm việc tính toán là 750C vì máy làm việc với cấp cách điện B Theo

Theo đơn vị tương đối:

Với β = 0,833 nên theo công thức 5-25 và 5-24/Tr 125 –TKMĐ

73 Hệ số từ tản ở phần đầu nối (vành) Roto: Theo công thức 5-46a/Tr 131 – TKMĐ

Trị số này chấp nhận được so với kE = 0,98 ban đầu

Tổn hao thép và tổn hao cơ.

79 Trọng lượng răng Stato:

= 40,63 kg

81 Tổn hao sắt trong lõi thép Stato:

Theo công thức 6-2/Tr 140 – TKMĐ tổn hao thép trong răng là: PFeZ1 = kgc.pFeZ1.B2

Z1.GZ1.10-3 Trong đó:

kgc : Hệ số gia công Với máy điện KĐB lấy kgc = 1,8

pFeZ: Suất tổn hao thép – Tra bảng V.14/ Tr 618 – TKMĐ Với

Ở máy điện không đồng bộ, tổn hao bề mặt lớn vì khe hở không khí nhỏ Tổn hao tập chung chủ yếu trên bề mặt roto còn trên bề mặt Stato ít hơn do miệng rãnh roto bé Theo công thức 6-7/Tr 142 – TKMĐ:

B0: Biên độ dao động của mật độ từ thông của khe hở kk

83 Tổn hao đập mạch trên răng Roto:

Sự đập mạch do dao động của từ trường trong vùng liên thông răng(rãnh) stato và roto theo vị trí tương đối của từ của rãnh Stato và roto.

- Biên độ dao động của mật độ từ thông trong răng Roto được tính theo công

Trong đó: γ1 = 1,98 – Theo phần 38 trong quyển thiết kế này - Trọng lượng răng roto:

88 Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1: - Chiều cao tương đối của rãnh Theo công thức 10 – 25/Tr 255 – TKMĐ:

- Điện trở của thanh dẫn khi tính đến dòng điện mặt ngoài rtdζ Theo công

89 Tham số của động cơ điện khi xét đến cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản khi s = 1:

- Với rãnh Stato ½ kín ta chọn sơ bộ kbh = 1,425 Theo công thức 10-35 ta có:

Trang 22

kβ: Tra đường cong 10-14/Tr 259 – TKMĐ

ky: Hệ số bước ngắn Theo phần 13 quyển thiết kế này

Theo mật độ từ thông quy đổi BΦδ, căn cứ vào đường cong trong hình 10-15 trang 260 giáo trình TKMĐ tim ra hệ số χδ đặc trưng cho tỷ số giữa từ thông tản khi xét tới bão hòa và không bão hòa: χδ = 0,50

Do bão hòa phần trên của răng, hệ số từ dẫn của từ trường tản rãnh giảm xuống Căn cứ vào đó tìm ra sự biến đổi tương đương của rãnh hở Đối với Stato sự biến đổi tương đương đó bằng Theo công thức 10-39/Tr 260 – TKMĐ:

C1 = (t1 – b41)(1- χδ) = (1,531 – 0,3)(1 – 0,5) = 0,6 Với rãnh ½ kín như thiết kế đã chọn:

Động cơ điện không đồng bộ kiểu kính này được tính toán nhiệt theo sơ đồ thay thế bên:

Trong máy điện kiểu kín, để tăng cường bề mặt tản nhiệt Ngoài vỏ máy người ta còn chế tạo thêm nhiều gân dọc trục Như vậy nhiện lượng sẽ tỏa ra ở phần vỏ giữa gân và bề mặt của gân:

Chọn cv = 1,5 cm; bv = 0,3 cm; h = 2,5 cm

94 Các nguồn nhiệt trong sơ đồ thay thế bao gồm: - Tổn hao đồng trên Stato:

δC: Cách điện đầu nối bằng vải δC = 0,04 cm

λC: Đối với cáh điện cấp B Theo bảng 8-2/Tr 170 –TKMĐ:

v – Tốc độ gió thổi ở bề mặt ngoài vỏ máy đã tính tới sự suy giảm 50% theo chiều dài gân tản nhiệt Đường kính ngoài cách quạt lấy bằng Dn

d – Đường kính rãnh thông gió tương đương d = 0,024 m

Ở nắp sau, tốt độ gió của cánh tỏa nhiệt là ko bị suy giảm nên hệ số tỏa nhiệt trên nắp có gió thổi bằng: α’n = 20,8.α’v = 10,5.10-3 W/cm2 0C

Hệ số tản nhiệt trên nắp không có gió thổi:

δC – Chiều dày lớp cách điện: δC = 0,04 cm Sc – Tiết diện truyền nhiệt của lớp cách điện

Sc = Z1.l1.Cb = 48.25.5,4 = 6480 cm2

λC – Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách điện λC = 0,16.10-2 100 Độ chênh nhiệt vỏ máy với môi trường:

Trọng lượng vật liệu tác dụng và chỉ tiêu sử dụng.

102 Trọng lượng thép Silic cần chuẩn bị.

103 Trọng lượng đồng của dây quấn Stato: - Khi không tính tới cách điện:

104 Trọng lượng của Nhôm Rôto (không kể cách quạt ở vành ngắn mạch) - Trọng lượng nhôm ở thanh dẫn: