Thiết kế động cơ không đồng bộ roto dây quấn

-Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung Cư 1 Thiết kế động cơ không đồng bộ roto dây quấn Lời nói đầu Hiện nay đất nước ta đang tiến lên thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá với mục đích tiến kịp và hội nhập vào nền kinh tế của các nước trong khu vực và trên thế giới.Như ta đã biết ngành công nghiệp năng lượng chiếm một vị trí rất quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế đất nước. Do đó ngành chế tạo máy điện đòi hỏi phải luôn đi trước một bước về công nghiệp và chất lượng nhằm đảm bảo tốc độ phát triển chung của toàn ngành và yêu cầu của nền kinh tế. Ngành chế tạo máy điện sản xuất ra các thiết bị điện phục vụ cho nền kinh tế như máy biến áp, động cơ điện dùng làm nguồn động lực cho các loại thiết bị, công suất từ vài (W) đến hàng trăm (KW). Với các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật trong bảng số liệu qua tính toán đã đạt được các yêu cầu của đề ra. Trong quá trình thiết kế em đã được thầy Nguyễn Trung Cư chỉ dẫn tận tình , em xin chân thành cảm ơn thầy. Trong thời gian ngắn, với kiến thức học được trên lóp -Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung Cư 2 trong đồ án này không tránh khỏi những sai sót, em mong sự thông cảm và ý kiến đánh giá của thầy và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn. CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU. 1: PHÂN THIÊT KÊ DÔNG CO KHÔNG DÔNG BÔ : 1. Xác định chiều dài đường kính D,chiều dài l δ : Yêu cầu có kích thước để máy được chế tạo tinh tế nhất và tính năng phù hợp với tiêu chuẩn. Theo công thức: C A = ' 2 p nlD δ = δ α BAKKs dq 10.1,6 0 7 ( Hằng số máy điện) + p:số đôi cực với n=750v/p: p= n f 1 60 = 45 50.60 =4 ⇒2p=8 Với P = 45 (Kw) và 2p = 8 ta chọn K d = ÷ Chọn K d = -Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung Cư 3 + D n :là đường kính ngoài của lõi sắt Stato.D n có quan hệ mật thiết với kết cấu máy, cấp cách điện và chiều cao tâm trục h đã chuẩn hoá.Vì vậy thường chọn D n theo h và từ đó tính ngược lại D. Với công suất cho P đm =45(kw)tra bảng IV.1(tr601)sách thiết kế máy điện .Dãy công suất chiều cao tâm trục của động cơ điện không đồng bộ Rôto dây quân kiểu IP23 theo TCVN-1987-94 cấp cách điện B ta có: h=280(mm) Với chiều cao h=280(mm) qua bảng 10.3 chọn : Dn = 52(cm)s + D: đường kính trong của lõi sắt Stato, giữa hai đường kính trong và ngoài của lõi sắt Stato có một quan hệ nhất định: K D = n D D Tra bảng 10.2(tr230) trong sách“TKMĐ” ta có: k D = 0,74 ÷ 0,77 ⇒D=k D .D n =(0,74÷0,77).52 = 38,48÷40,04 (cm) Chọn D=40,04 (cm) + P’ công suất tính toán:P’= ϕη cos. . mE Pk ® Với P đm =45(kw),từ bảng 10.1(tr228)Sách thiết kế máy điện máy điện ta có η=91,5%;cosϕ=0,84 ;theo hình 10.2 (tr 231) trong ” TKMĐ” ta có trị số k E =0,96. Vậy P’= 84,0.91,0 45.96,0 =11,5 (kw) -Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung Cư 4 +Chọn A và B δ :A là tải đường đặc trưng cho mạch điện; B δ là mật độ từ thông δ khe hở không khí đặc trưng cho mạch từ.Việc chọn A và B δ ảnh hưởng rất nhiều đến kích thước chủ yếu D và l . A, B δ được chọn phụ thuộc nhiều vào vật liệu. Nếu dùng vật liệu sắt từ tốt (tổn hao thấp hay độ từ thẩm cao), thì chọn B δ lớn.Trong máy điện không đồng bộ thì tỉ số δ B A ảnh hưởng rất lớn đến kích thước máy điện, đặc tính khởi động cũng như đặc tính làm việc của máy điện. Dùng dây đồng có cấp cách điện cao cấp B nhiệt độ cho phép là 130 0 có thể chọn A lớn. Với h=280(mm); Dn = 52(cm); 2p = 8và kiểu bảo vệ IP23 từ bảng 10.3(tr234)sách “TKMĐ” ta chọn A = 400 (A/cm) và B δ = 0,82(T) . Với a 5 là hệ số cụm cực từ lấy 64,0 2 5 = π =α ; k δ là hệ số sóng lấy 1,1 22 K s = π = ;chọn D=40,04 (cm). +Vậy chiều dài lõi sắt là: l δ = nDBAkka P ds 10 1,6 2 7' δδ = 750.04,40.82,0.400.96,0.1,1.64,0 10.5,11.1,6 2 7 =10,5(cm) .Lay l’ δ = l 1 =10(cm) 3. Lập phương án so sánh : λ = τ δ l = 7,15 10 =0,6 Theo hình 10.3b (tr235)sách “TKMĐ” thì để thiết kế chế tạo máy có tính năng tốt và tính kinh tế cao thì λ nằm trong phạm vi cho -Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung Cư 5 phép. Với 2p = 12, h ≥ 250 (mm),kiểu bảo vệ IP23 ;đối chiếu với Hình 10-3b(tr235Sách TKMĐ) ta chọn phương án này là hợp lý . 4. Dòng điện định mức: I 1đm = ϕη cos . 10. 11 3 Um P = 8,0.92,0.220.3 1000.45 =185(A) CHƯƠNG II. DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ. 6.Bước rãnh Stato: t 1 = 1 . Z D π = 72 04,40. π =1,7(cm) 7. Số thanh dẫn tác dụng trong một rãnh: Chọn số mạch nhánh song song là: a = 3 Ta có : u r1 = dm I atA 1 11 = 185 3 7,1 400 =11,05 Lấy u r1 =11svòng 8. Số vòng dây nối tiếp của 1 pha: W 1 = ma Zu r 2 . 1 11 = 3.3.2 72.11 =44(vòng) 9. Kiểu dây quấn : chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y=10 -Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung Cư 6 β = τ y = 12 10 =0,833(Với τ tra bảng 10.4 tr239 sách “TKMĐ”) 10. Hệ số dây quấn: Ta tính : k y1 =sinβ 2 π =sin 2.12 .10 π =0,966 k r1 = 2 sin. 2 sin 1 1 α α q q = 2 30 sin.2 2 30 .2sin =0,965 Trong đó α= 1 360. Z P = 72 360 4 =20 Vậy ta có: k d1 =k y1 .k r1 =0,966.0,965 =0,932 11. Từ thông khe hở không khí: φ = 1 1 4 . wfKK UK d E δ = 64.50.932,0.1,1.4 220.92,0 =0,015(Wb) 12. Mật độ từ thông khe hở không khí: B δ = 20 12.64,0 10.015,0 10. 4 1 4 = l τα φ δ =0,9 (T) 13. Chiều rộng của răng Stato nơi nhỏ nhất: b z1min = cZm klB ltB 1· 1 δδ = 95,0.20.2 20.2,2.881,0 =1,02(cm) Trong đó theo bảng 10-5c trang 241 sách “TKMĐ” lấy B z1max =2(T).Chọn tôn silic 2312,hệ số ép chặt k c =0,95. 14.Chiều rộng rãnh hìng chữ nhật(sơ bộ): -Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung Cư 7 b r1 =t 1 - b z1min =1,7 - 1,02=0,68(cm) 15. Tiết diện dây (sơ bộ): Theo hình 10-4e(tr237 sách “TKMĐ”)ta có trị số: AJ =2000(A 2 /cm.mm 2 ) Ta tính được J 1 = A AJ = 400 2000 =5(A 2 /mm 2 ) Chọn hai sợi ghép song song n 1 =2.Vậy tiết diện mỗi sợi dây : s’ 1 = 111 1 Jan I = 5.3.2 185 =6 (mm 2 ) 16. Kích thước rãnh stato và sự điền đầy rãnh như hình và bảng sau: Các mục Kích thước rãnh,mm Chiều rộng Chiều cao - Dây dẫn KSDKT của Nga cỡ: 4,78.2=9,56 1,82.16=29,12 2 6 78,4.82,1 5,4.6,1 mm s (tra bảng VI.2 trang 620 và bảng VII.b) -Cách điện rãnh(bảng VII.5) 2,2 4,5 không kể dung sai. -Kích thước rãnh trừ nêm 11,76 33,62 -Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung Cư 8 17.Mật độ dòng điện dây quấn stato: J 1 = 111 1 san I = 6.3.2 185 =15,4 (A/mm 2 ) 18. Khe hở không khí : δ = ) 2 9 1( 1200 p D + = ) 12 9 1( 1200 04,40 + =0,05 (mm) Chọn δ =0,05 mm 19.Đường kính ngoài của Rôto: D’ =D - 2δ = 40,04 – 2.0,05 =39,94(cm) 20.Chiều dài lõi sắt Rôto: l 2 = l 1 + 0,5 =20 + 0,5 =20,5(cm) 21.Số rãnh của Rôto: Z 2 =2p.m.q 2 =8.3.2,5 =60 Trong đó lấy q 2 =2,5 22. Bước răng Rôto: t 2 = 2 ' . z D π = 60 94,39. π =2,09(cm) 23. Dùng dây quấn kiểu thanh dẫn : Số vòng dây của một pha Rôto; -Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung Cư 9 W 2 =2p.q 2 =8 2,5 =20 24.Điện áp trên vành trược lúc không tải: U 2 = 1 2 1 3 W W U = 44 20 .220.3 =173,2(V) 25. Dòng điện trong thanh dẫn roto: I 2 =k 1. I 1 .ν 1 =0,85.185.2=314,5(A) Trong đó: + K 1 là hệ số phụ thuộc vào cosϕ của máy, qua hình 10-5(tr244 sách “TKMĐ”) ta có K 1 = 0,85. + K d1 : hệ số dây quấn Stato, K d1 = 0,932 k đ2 = k r2 = Nm N 2 sin. 5,0 π = 5.3.2 sin.5 5,0 π =0,956 (Với N =4.2 + 1 =9,ở đây q =2,5) Vậy ta có : V 1 = 222 111 d d kwm kwm = 956,0.20.3 894,0.44.3 =2,04 26. Tiết diện thanh dẫn Rôto; s’ 2 = 2 2 J I = 6 5,314 =52,4(mm 2 ) Trong đó ta chọn J 2 =6 (mm 2 ) 27.Kích thước rãnh Rôto: Sơ bộ lấy chiều rộng rãnh : b r2 =0,4.t 2 =0,4.18 =7,2(mm) Chọn thanh dẫn : a = 4,75(mm) , b =16(mm) với tiết diện s 2 =52,4(mm 2 )(tra bảng VI.2 tr622,623-“TKMĐ”) -Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung Cư 10 28. Mật độ dòng điện Rôto: J 2 = 2 2 s I = 4,52 5,314 =6(mm 2 ) 29.Kích thước rãnh Rôto và sự điền đầy rãnh: Các mục Kích thước rãnh,mm Chiều rộng Chiều cao -Thanh dẫn bằng đồng : 4,75 16.2=32 4,75.16 mm 2 -Cách điện rãnh : 1,7 4,0 -Kích thước rãnh không kể nêm 6,45 36 và dung sai: Rãnh Rôto 30. Đường kính trong Rôto: D 2 ≈ 0,3.40,04 =12,01 (cm) Lấy D 2 =12s (cm) Trong gông Rôto có một dãy lỗ thông gió dọc trục có đường kính lỗ d g2 =30(mm) [...]... của dây quấn Stato: ld1=kd1τy+2B=1,9.23,8+2.1=47,22(cm) trong đố :τy= π ( D + hr1 ) y = π (50,82 + 3,792)10 = 23,8 72 Z1 tra bảng (3.4) ta có :kd1=1,9;kf1 = 0,72;B=1(cm) 45.Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn Stato: ltb=l1+ld1=20+47,22=67,22(cm) -Sinh viên: Cư 14 GVHD:Nguyễn Trung 46.Chiều dài dây quấn một pha của Stato: L1=2l1tbW110-2=2.67,22.64.10-2=86(m) 47 Chiều dài phần đầu nối với dây. .. GVHD:Nguyễn Trung ssss s -Sin viên: nh Cư 25 GVHD:Nguyễn Trung H ễ g TÀI LIỆU THIẾT KẾ CỦA:-TRẦN KHÁNH HÀ -NGUYỄN HỒNG THANH MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CHƯƠNG II DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN MẠCH TỪ CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THAM SỐ CHƯƠNG V TÍNH TOÁN TỔN HAO CHƯƠNG VI ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC -Sinh viên: Cư 26 GVHD:Nguyễn... ⎜ I' ⎝ 2 dm 2 = 1,055 ⎠ 220 0,46 2 + 0,35 2 = 401,5( A) 2 ⎞ s dm ⎛ 401,5 ⎞ 2 0,033 ⎟ ⎟ s = ⎜ 380,6 ⎟ 0,13 = 0,3 ⎠ ⎠ m ⎝ ở đây :P2=90(KW);I1đm=185(A);η=92%;cosϕ=0,8 Bảng đặc tính làm việc của động cơ Rôto dây quấn với -Sinh viên: Cư P2=90KW,U1=220/380V,2p=12 22 GVHD:Nguyễn Trung STT S Đơn 0,005 0,01 0,02 0,03 0,035 0,04 vị 1 ⎛r r' ⎞ 2 rnS = C1 ⎜ 1 + 2 ⎟ ⎜C ⎟ ⎝ 1 S ⎠ Ω 9,73 4,9 2,5 1,7 1,5 1,3 2 2 X... n 6000 = π 20.500 6000 = 5,24(m / s ) 69.Tổn hao không tải: P0=PFe+PFèf+Pcơ+Pms = 1043,8+579,13+230+223,7=2077(W) 70 Tổn hao phụ: Pf= 0,005 P2 η = 0,005 90 = 0,5(kW ) 0,92 71 Dòng điện không tải : I0 = 2 2 I 0 r + I 0 x = 5,132 + 702 = 70,2( A) Trong đó:I0r= 2 P0 + 3I μ r1 3U1 = 2077 + 3.702.0,089 = 5,13( A) 3.220 I0x=Iμ=70(A) 72 Hệ số công suất lúc không tải : cosϕ= I 0r I0 = 5,13 = 0,7 70,2 CHƯƠNG... Trung Bđm2= γ 1δ 2.t 2 B z 2tb = 7,1.0,08 1,565 = 0,16T 2.1,8 Gz2=hz2bz2tbZ2l2kcγFe.10-3= =3,98.1,565.90.20,5.0,95.7,8.10-3=85,15(kg) 66.Tổn hao sắt phụ: PFef=Pđm+Pbm=315+264,13=579,13(w) 67 Tổn hao cơ: Pcơ=kcơ ⎛ ⎜ 2 3 2 3 n ⎞ ⎛ D ⎞ ⎛ 500 ⎞ ⎛ 508,2 ⎞ −3 −3 ⎟ ⎜ ⎟ 10 = 7.⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 10 = 230(W ) 1000 ⎠ ⎝ 100 ⎠ 1000 ⎠ ⎝ 100 ⎠ ⎝ ⎝ 68.Tổn hao ma sát trên vành trược : Pms=9,81.kmsρmsρvvv= =9,81.0,16.17.16.0,524=223,7(w)... Po=PFe+Pcơ Kw 1,27 1,27 1,27 1,27 1,27 1,27 15 Pf=0,005.p1 Kw 0,087 0,156 0,286 0,42 0,45 0,5 -Sinh viên: Cư 23 GVHD:Nguyễn Trung 16 ΣP = PCu1+PCu2+Pf+P0 Kw 2,953 3,746 6,336 10,64 12,14 14,77 17 P2=P1-ΣP Kw 14,547 27,454 50,864 73,66 77,16 85,23 0,8 0,86 0,88 0,85 0,84 0,83 18 η = 1− ∑P P2 -Sinh viên: Cư 24 GVHD:Nguyễn Trung ssss s -Sin viên: nh Cư 25 GVHD:Nguyễn Trung H ễ g TÀI LIỆU THIẾT KẾ CỦA:-TRẦN... 2 − d g 2 mg 2 = 2 3 2 3 (cm) 35 Sức từ động khe hở không khí: Fδ=1,6Bδkδ.δ.104=1,6.0,881.1,4.0,08.104=1578,8(A) Trong đó : kδ=kδ1.kδ2=1,35.1,06=1,4 kδ1= t1 22 = = 1,35 t1 − γ 1δ 22 − 7,1.0,8 γ1= kδ1= (b41 / δ ) 2 (6,28 / 0,8) 2 = = 7,1 δ + (b41 / δ ) 0,8 + (6,28 / 0,8) t2 18 = = 1,06 t2 − γ 2δ 18 − 1,31.0,8 γ2= (1,5 / 0,8)2 = 1,31 0,8 + (1,5 / 0,8) 36 Sức từ động trên răng Stato: Fz1=2hz1Hz1=2.3,792.27,92=211,75(A)... 46.Chiều dài dây quấn một pha của Stato: L1=2l1tbW110-2=2.67,22.64.10-2=86(m) 47 Chiều dài phần đầu nối với dây quấn phần tử mền của Stato: f1=kf1τy+B=0,72.23,8+1=18,136(cm) 48.Điện trở Stato: r1=ρ75 1 86 L1 = 0,089 = s1.a1 46 6,985.3 r1*=r1 I1 U1 =0,089 185 =0,075 220 49.Chiều dài trung bình nửa vòng dây Rôto: ltb2=l2+ld2=20,5+29,37=49,87(cm) trong đó : ld2=kd2.τy+2B=1,15.15,79+2.1=20,16(cm) với τy= π (... với Bg1=1,04(T),theo phụ lục V-9(tr611 sách “TKMĐ”) ta có: Hg1=2,95(A/cm) 40 Sức từ động trên gông Rôto: Fg2=Lg2Hg2=7,07.0,89=6,3(cm) -Sinh viên: Cư 13 GVHD:Nguyễn Trung ở đây : Lg2= π ( D2 + hg 2 ) 2p = π (15 + 12) 8 = 7,07 (cm) Với Bg2=0,4(T),theo phụ lục V-9(tr611 sách”TKMĐ”) Ta có: Hg2=0,89(A/cm) 41 Tổng sức từ động toàn mạch : F=Fδ+Fz1+Fz2+Fg1+Fg2 =1578,8+211,75+35+48,1+6,3=1880(A) 42 Hệ số bão... Hz1max=67,5(A/cm);Hz1tb=22,2(A/cm);Hz1min=11,2(A/cm) 37 Sức từ động trên răng Rôto: Fz2=2hz2Hz2=2.3,98.4,4=35(A) ở đây :Hz2= 1 (Hz2max+Hz2min+4Hz2tb) 6 = 1 (5,17+3,79+4.4,33)=4,4(A/cm) 6 với Bz2max=1,13(T);Bz2tb=1,04(T);Bz2min=0,96(T) Theo phụ lục V-6(tr608)ta có: Hz2max=5,17(A/cm);Hz2tb=4,33(A/cm);Hz2min=3,79(A/cm 38 Hệ số bão hoà răng: kz= Fδ + Fz1 + Fz 2 1578,8 + 211,75 + 35 = = 1,16 1578,8 Fδ 39 Sức từ động trên gông Rôto: Fg1=Lg1Hg1=16,3.2,95=48,1(A) . -Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung Cư 1 Thiết kế động cơ không đồng bộ roto dây quấn Lời nói đầu Hiện nay đất nước ta đang tiến lên thời. =45(kw)tra bảng IV.1(tr601)sách thiết kế máy điện .Dãy công suất chiều cao tâm trục của động cơ điện không đồng bộ Rôto dây quân kiểu IP23 theo TCVN-1987-94