Xác định ảnh hưởng của giá trị điện dung c đến khả năng quá tải của động cơ điện dung

Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THÀNH CHUNG XÁC ĐỊNH ẢNH HƢỞNG CỦA GIÁ TRỊ ĐIỆN DUNG C ĐẾN KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG CHUYÊN NGHÀNH THIẾT BỊ ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHAN THỊ HUỆ HÀ NỘI, NĂM 2013 Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa công bố cơng trình khoa học trƣớc Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn đƣợc rõ nguồn gốc Tác giả Nguyễn Thành Chung Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội Tơi hồn thành luận văn thạc sỹ kỹ thuật với đề tài: “ Xác định ảnh hưởng giá trị điện dung C đến khả tải động điện dung ” Tôi xin chân thành cảm ơn TS Phan Thị Huệ tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Viện Điện, Viện sau Đại học Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội đọc đóng góp nhiều ý kiến quý báu để luận văn tơi đƣợc hồn chỉnh Tơi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Lãnh đạo, đồng nghiệp Cơng ty Điện lực Thái Bình nơi công tác tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành nhiệm vụ học tập nghiên cứu Tơi xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến bạn bè đồng nghiệp gia đình động viên khích lệ để hồn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả Nguyễn Thành Chung Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT NGUYÊN VĂN CHỮ VIẾT TẮT KĐB Không đồng STĐ Sức từ động SĐĐ Sức điện động Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ MỘT PHA, HAI PHA 1.1 Cơ sở lý thuyết máy điện pha 1.1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Điều kiện nhận đƣợc từ trƣờng quay tròn máy điện pha .6 1.2 Động không đồng pha .8 1.2.1 Khái niệm chung .8 1.2.2 Nguyên lý làm việc đặc điểm động pha khơng đồng 1.2.3 Động không đồng pha với điện trở khởi động 16 1.2.4 Động không đồng pha với tụ khởi động .18 1.2.5 Động không đồng pha với tụ làm việc 19 1.2.6 Động không đồng pha với tụ làm việc tụ khởi động .20 1.2.7 Động khơng đồng pha vịng chập 21 KẾT LUẬN CHƢƠNG 23 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ PHA VỚI CÔNG SUẤT CHO TRƢỚC .24 2.1 Tính tốn thiết kế động pha điện dung (vừa có tụ làm việc vừa có tụ mở máy) công suất 370W .24 2.1.1 Các thông số định mức động 24 2.1.2 Xác định kích thƣớc chủ yếu .24 2.1.3 Dây quấn gông stato .26 2.1.4 Rãnh gông rôto .31 2.1.5 Trở kháng dây quấn stato rôto .33 Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2.1.6 Tính tốn mạch từ .37 2.1.7 Tính tốn chế độ định mức 39 2.1.8 Tính tốn dây quấn phụ .40 2.1.9 Tính tốn tham số động chế độ định mức 43 2.1.10 Tính tốn tổn hao hiệu suất cosφ 44 2.2 Chƣơng trình thiết kế .49 CHƢƠNG 3: THAY ĐỔI GIÁ TRỊ C KHÁC NHAU ĐỂ TÌM QUAN HỆ GIỮA KHẢ NĂNG QUÁ TẢI VÀ GIÁ TRỊ CỦA C 68 3.1 Các thông số động 68 3.3 Khả tải động thay đổi giá trị tụ làm việc 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 PHỤ LỤC 73 KẾT QUẢ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM MATLAB 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơ hình máy điện pha có hai cuộn dây stato…………………… Hình 1.2: Đồ thị véctơ STĐ ứng với điều kiện nhận từ trƣờng quay tròn .7 Hình 1.3: Động pha khơng 10 đồng roto đứng yên 10 Hình 1.4: Đặc tính động 10 pha không đồng .10 Hình 1.5: Mạch điện thay tổng quát động không đồng pha (a) 12 không tải (b) 12 Hình 1.6: a - Sơ đồ mạch điện động điện dung (trƣờng hợp chung); 14 b – sơ đồ véc tơ từ trƣờng tròn 14 Hình 1.7: Sơ đồ mắc mạch điện động không đồng pha với điện trở khởi động 16 Hình 1.8: Sơ đồ mắc mạch điện động không đồng pha với tụ khởi động 18 Hình 1.9: Sơ đồ mắc mạch điện động điện dung với tụ làm việc 19 Hình 1.10: Sơ đồ mắc mạch điện động 20 với tụ khởi động tụ làm việc .20 Hình 1.11: Động khơng đồng pha vịng chập: 22 Hình 2.1: Rãnh Stato 30 Hình 2.2: Cách điện rãnh Stato 31 Hình 2.3: Rãnh Roto 31 Hình 2.4: Kích thƣớc vành ngắn mạch .35 Hình 3.1: Đặc tính hiệu suất động thay đổi giá trị tụ làm việc 70 Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Hiện động điện công suất nhỏ ngày đƣợc sử dụng phổ biến nghành công nghiệp, nông nghiệp, thiết bị tự động đặc biệt sử dụng rộng rãi sinh hoạt hàng ngày gia đình Trong tất loại động động không đồng công suất nhỏ đa dạng phong phú chủng loại chức Ngƣời ta giới hạn động công suất nhỏ từ khoảng vài phần ốt đến 750W, nhƣng có chế tạo động đến 1,5kW Trong trƣờng hợp độ tin cậy động đóng vai trị quan trọng cịn u cầu mơ men khởi động không cao, ngƣời ta thƣờng dùng động pha với tụ làm việc mắc cố định Ở động hai dây quấn đƣợc nối với nguồn pha Cuộn nối trực tiếp với nguồn (cuộn A), cuộn phụ (cuộn B) nối với nguồn qua tụ C Động điện dung đóng vai trị lớn, có ƣu điểm dùng nguồn cấp pha, hệ số cos cao, độ tin cậy cao… Một vấn đề cần đƣợc quan tâm trình vận hành động khả tải Khả tải đƣợc đặc trƣng thông số kmax = Mmax / Mđm Đặc điểm chung ĐCKĐB mơm nen t lệ với bình phƣơng điện áp nên điện áp giảm mô men s bị giảm nhiều Đối với động pha tồn thành phần từ trƣờng ngƣợc tạo nên mô men ngƣợc làm giảm mô men tổng dẫn đến khả tải nhiều so với động ba pha Vì tìm hiểu khả tải động pha điện dung vấn đề cần thiết Đó lý tơi chọn đề tài “Xác định ảnh hưởng giá trị điện dung C đến khả tải động điện dung” Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu động pha điện dung, tính tốn thiết kế xây dựng chƣơng trình tính tốn thiết kế động điện dung với tụ làm việc với thông số cho trƣớc Thay đổi giá trị tụ làm việc để tìm quan hệ giá trị tụ với khả tải động Đối tượng nghiên cứu: Động điện không đồng pha điện dung Nhiệm vụ nghiên cứu: Ảnh hƣởng giá trị tụ điện C đến khả tải động điện dung Giới hạn đề tài: Đề tài nghiên cứu ảnh hƣởng giá trị tụ điện C đến khả tải động điện dung Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Ngày dây chuyền sản xuất cơng nghiệp nói chung phục vụ đời sống gia đình nói riêng động điện dung góp phần quan trọng Khi nghiên cứu động điện dung khả tải động đóng vai trị quan trọng Vì đề tài nghiên cứu ảnh hƣởng giá trị tụ điện C đến khả tải động điện dung s sở quan trọng để từ đƣa biện pháp nâng cao lực tải động điện dung công nghiệp đời sống hàng ngày Phương pháp nghiên cứu: Ta sử dụng phƣơng pháp nhƣ tham khảo sách giáo khoa, tài liệu qua mạng internet Dùng lý thuyết kinh điển kết hợp phƣơng pháp đại nhƣ mô dùng phần mềm matlab để giải yêu cầu đề tài Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bố cục luận văn: Luận văn có gồm chƣơng  Chƣơng 1: Tổng quan động pha, hai pha  Chƣơng 2: Xây dựng chƣơng trình thiết kế động pha với công suất cho trƣớc  Chƣơng 3: Thay đổi giá trị C khác để tìm quan hệ khả tải giá trị C Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội b4R=0.15 ; Dt=0.3*D ; d1R=((DnR-2*h4R)*pi-bzR*Zr)./(Zr+pi) ; d2R=(pi*(Dt+2*hgR)-bzR*Zr)./(Zr-pi) ; h12R=(DnR-d1R-2*h4R-Zr*(bzR+d2R)./pi)./2 ; hrR=0.5*(d1R+d2R)+h12R+h4R ; SrR=pi*(d1R.^2+d2R.^2)./8+0.5*h12R*(d1R+d2R) ; kdR=2*sin(pi*p./Zr)./(2*pi*p./Zr) ; ld=1.3*pi*(D+hrS)*beta./(2*p)+2 ; ltb=ld+l; LSA=ltb*2*0.01*SVA ; rSA=LSA./(46*SsA) ; kbt=(1+3*beta)./4 ; ldrS=(h12S*kbt./(3*d1S)+(0.785-b4S./(2*d1S)+h4S./b4S)*beta) ; xsp=Zs./(2*p) ; xsR=Zs./Zr ; if round(xsp)==4 esS=0.188*xsR+1.09 ; elseif round(xsp)==5 esS=0.225*xsR+1.135 ; elseif round(xsp)==6 esS=0.225*xsR+1.159 ; elseif round(xsp)==7 esS=0.225*xsR+1.19 ; 62 Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội elseif round(xsp)==8 esS=0.313*xsR+1.143 ; elseif round(xsp)==9 esS=0.25*xsR+1.23 ; elseif round(xsp)>=10 esS=0.25*xsR+1.09 ; end kdtS=(5+b4S./delta)./(5+b4S*(tS-b4S)./(delta*tS)) ; kdtR=(5+b4R./delta)./(5+b4R*(tR-b4R)./(delta*tR)) ; kdt=kdtS*kdtR ; ldtS=tS*esS./(11.9*kdt*delta) ; lddS=0.19*(ld-0.64*beta*t)*q./l ; tldS=ldrS+ldtS+lddS ; xSA=0.158*f*SVA.^2*l*tldS./(100.^3*p*q) ; rt = 0.0465*l./(10000*SrR) ; Dv=DnR-hrR; Sv=120*SrR./(2*sin(pi*p./Zr)) ; b=10*hrR; a=Sv./b; rv=0.0465*pi*Dv./(100*Zr*Sv) ; rpt=rt+rv./(2*(sin(pi*p./Zr).^2)) ; k12=4*m*(SVA*kdS).^2 /(Zr*kdR.^2) ; rRA=k12*rpt ; ldrR=(h12R*(1-3.14*d1R.^2./(8*SrR)).^2+0.66-b4R./(2*d1R)+h4R./b4R) ; xbt=b4R./tR ; 63 Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội xbd=b4R./delta ; if round(xbd)==1 deltaZ=0.04*xbt ; elseif round(xbd)==2 deltaZ=0.12*xbt ; elseif round(xbd)==3 deltaZ=0.2*xbt ; elseif round(xbd)==4 deltaZ=0.25*xbt ; elseif round(xbd)==5 deltaZ=0.3*xbt ; elseif round(xbd)==6 deltaZ=0.34*xbt ; elseif round(xbd)==7 deltaZ=0.36*xbt ; elseif round(xbd)==8 deltaZ=0.38*xbt ; elseif round(xbd)==9 deltaZ=0.4*xbt ; elseif round(xbd)==10 deltaZ=0.42*xbt ; end if Zr./(2*p) >= esR=1-deltaZ ; 64 Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội else esR=1+0.2*pi*p./Zr-deltaZ./(1-(p./Zr).^2) ; end ldtR=tR*esR./(11.9*delta*kdt) ; lddR=2.9*Dv*log10(4.7*Dv./(a+2*b))./(Zr*l*(2*sin(pi*p./Zr).^2)) ; ldR=ldrR+ldtR*(1+beta)+lddR ; tldR=ldR*Zs*(kdS./kdR).^2./Zr ; xRA=xSA*tldR./tldS ; BzS=Bdtt*tS./(bzS*0.97) ; BgS=phit*10000./(2*hgS*l) ; BzR=Bdtt*tR./(bzR*0.97) ; BgR=phit*10000./(2*hgR*l) ; VHZ=[ 4.03 4.09 4.17 4.25 4.33 4.4 4.5 4.6 4.7 4.77 ; 4.88 4.97 5.09 5.17 5.27 5.37 5.47 5.59 5.7 5.82 ; 5.93 6.02 6.13 6.26 6.38 6.51 6.63 6.77 6.95 7.1 ; 7.24 7.38 7.55 7.7 7.9 8.04 8.2 8.4 8.57 8.79 ; 8.97 9.17 9.36 9.55 9.77 10 10.2 10.4 10.6 10.9 ; 11.2 11.5 11.7 12.1 12.4 12.7 13.1 13.3 13.7 14.1 ; 14.5 14.9 15.3 15.6 16.1 16.5 16.9 17.5 17.9 18.4 ; 19 19.4 20 20.7 21.4 22.2 23 23.8 25 26 ; 27 28 29.2 30.5 32.2 33.3 34.9 36.1 37.1 40 ; 41.6 43.5 46 48 50.3 53.3 54.3 57.9 61.3 64.2]; VHG=[ 1.31 1.34 1.36 1.39 1.41 1.44 1.47 1.5 1.53 1.56 ; 1.59 1.62 1.66 1.69 1.76 1.72 1.8 1.83 1.86 1.9 ; 65 Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 1.94 1.98 2.01 2.04 2.08 2.12 2.16 2.2 2.23 2.27 ; 2.31 2.35 2.39 2.43 2.48 2.52 2.55 2.6 2.64 2.69 ; 2.74 2.79 2.84 2.89 2.95 3.05 3.11 3.18 3.23 ; 3.32 3.38 3.44 3.51 3.57 3.67 3.74 3.83 3.9 3.98 ; 4.1 4.18 4.26 4.35 4.44 4.55 4.66 4.75 4.87 4.98 ; 5.09 5.21 5.33 5.46 5.58 5.72 5.85 6.18 6.35 ; 6.56 6.75 6.95 7.17 7.4 7.63 7.89 8.15 8.43 8.7 ; 9.05 9.34 9.65 10 10.4 10.9 11.3 11.9 12.4 12.9]; BzSp=round(100*BzS)-100 ; xzS=floor(BzSp./10)+1 ; yzS=BzSp-10*(xzS-1)+1 ; HzS=VHZ(xzS,yzS) ; BzRp=round(100*BzR)-100 ; xzR=floor(BzRp./10)+1 ; yzR=BzRp-10*(xzR-1)+1 ; HzR=VHZ(xzR,yzR) ; BgSp=round(100*(BgS+0.4))-100 ; xgS=floor(BgSp./10)+1 ; ygS=BgSp-10*(xgS-1)+1 ; HgS=VHG(xgS,ygS) ; BgRp=round(100*(BgR+0.4))-100 ; xgR=floor(BgRp./10)+1 ; ygR=BgRp-10*(xgR-1)+1 ; HgR=VHG(xgS,ygR) ; 66 Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Fdt=1.6*kdt*delta*Bdtt*10000 ; FzS=2*HzS*hrS ; FzR=2*HzR*hrR ; FgS=HgS*3.14*(Dn-hgS)./(2*p) ; FgR=HgR*3.14*(Dt+hgR)./(2*p) ; kZ=(Fdt+FzS+FzR)./Fdt ; F=Fdt+FzS+FzR+FgS+FgR ; xmA=kE*Udm*0.9*m*SVA*kdS./(p*F) ; bc2=0 ; while bc2=Pdm break end end Mdm=9.55*(2*(abs(IA1)).^2*rRA1-2*(abs(IA2)).^2*rRA2)./ndb ; bc3=1; mmaxp = 0; while bc3