Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế dây quấn động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế dây quấn động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc  án tt nghip 1 đề tài :”Thiết kế dây quấn động cơ không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc”. CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀUMÁY IN XOAY CHIU I. I CNG Dây qun phn ng có nhim v cm ng c mt sc in ng nht nh .Khi có chuy n ng tng i vi t trng khe h. Dây qun phn ng ca máy in xoay chiu bao gm dây quán Stato và dây qun Roto. Cng ging nh dây qun ca máy in mt chiu, dây qun phn ng ca máy in xoay chiu gm nhiu phn t ni vi nhau theo mt quy lut nào ó. Phn t  ây cng chính là bi dây và  c t vào trong các rãnh phn ng. Bi dây có th ch là mt vòng dây (gi là dây qun kiu thanh dn, bi dây thng ch to dng 1/2 phn t và tit din thng ln), cng có th nhiu vòng dây (tit din dây nh và gi là dây qun kiu ng dây). S vòng dây ca mi bi, s bi dây ca mi pha và cách ni ph thuc vào công sut, in áp, tc  , iu kin làm vic ca máy và quá trình tính toán in t. Yêu cu chính i vi dây qun ng c không ng b Roto lng sóc nh sau : 1) in áp ca ba pha bng nhau. Trong dây qun ba pha, in áp ba pha lch nhau 120° góc  in. 2) in tr và in kháng ca các mch song song và ca ba pha bng nhau. 3) Có th u thành các mch song song mt cách d dàng khi cn thit.  án tt nghip 2 4) Dùng vt liu dây dn in ít nht, phn u ni càng ngn càng tt  thu gn chiu dài ca máy và  tn vt liu. 5) D ch to và sa cha. 6) Cách in ga các vòng dây, các pha và vi t ít tn kém và chc chn . 7) Kt cu chc chn, có th chu c ng lc c khi máy b ngn m ch t ngt hay khi khi ng. Dây qun phn ng ca máy in xoay chiu c c trng bng nhng s liu sau : 1) S rãnh Z 2) S cc t 2p 3) S mch nhánh song song a 4) S pha m 5) S vòng ca mt pha W 6) Cách ni dây (  hay Y ) 7) S rãnh ca mt pha di mt bc cc : pm Z q 2 = 8) Bc dây y…… Trong thc t có nhiu kiu dây qun cho máy in không ng b Roto lng sóc, tuy nhiên theo phng pháp b trí ca các cnh ca dây qun trong rãnh thì dây qun phân làm hai loi : mt lp và hai lp. Trong khuôn kh ca cun  án này ta ch  cp ti mt s kiu dây qun hay dùng ch yu nht. II .DÂY QUN MT LP Dây qun mt lp thng c dùng trong các ng c in công sut di 10kw và trong các máy phát in tuabin nc.Trong dây qun mt lp, s rãnh ca mt pha di mt bc c c q thng là s nguyên, cnh ca bi dây chim c rãnh nên s cnh ca bi dây ca mt pha di mt  án tt nghip 3 bc cc úng bng q và di mi ôi cc mi pha có mt t bi dây gm q bi dây.Trc khi i vào c th tng kiu, ta nghiên cu s sp xp các u ni ca bi dây trong mt pha  phân loi các kiu dây qun mt lp a) a’) b) b’) c) c’) Hình 1.1 Cách sắp xếp đầu n ối của dây quấn 1 lớp Hình 1.1 ch q là s l (q=3) và s chn (q=4). Dây qun sp xp theo hình 1.1a và 1.1a’ có khó khn vì các bi dây kích thc khác nhau mà li è chng lên nhau. Vì vy trên thc t ngi ta sp xp dây qun theo hai kiu chính Kiu th nht có c im là kích thc các bi dây không ging nhau và xp ng tâm vi nhau nên không è chng lên nhau( hình 1.1b và 1.1b’).Kiu th hai có c im là kích thc các bi dây gi ng nhau (hình 1.1c và 1.1c’) nhng phn u ni è chng lên nhau nên gi là dây  án tt nghip 4 qun i xng hay ng khuôn. Mi kiu dây qun li chia làm nhiu loi. Sau ây s phân tích tng loi mt. 1.DÂY QUN KIU NG TÂM : Trong dây qun mt lp, vì di mi ôi cc, mt pha có mt t bi dây qun có 3p t bi dây.Nu p là s chn thì dây qun có s t bi dây là s chn. Trong trng hp ó có th chia 1/2 s t bi dây t trong mt mt phng còn li t lên mt mt phng khác (hình 1-2) và c gi là dây qun ng tâm hai mt phng. Nu p là s l thì s t bi dây chia chn cho ba do ó có th t các bi dây lên ba mt phng khác nhau (hình 1.2) và gi là dây qun ng tâm ba mt phng. Nu mun t vào hai mt phng thì mt b i dây phi un li (nh hình 1-3). H×nh 1.2 d©y quÊn ®ång t©m 3 mÆt ph¼ng víi p lμ sè ch½n p= 2 q= 2 q= 4 p= 1 H×nh 1.5 d©y quÊn ®ång t©m ph©n t¸n p= 1 q= 2 H×nh 1.4 d©y quÊn ®ång t©m 2 mÆt ph¼ng víi p lμ sè nguyªn lÎ  án tt nghip 5 Khi q là s chn thì có th chia t bi dây ra làm hai na t và u dây ca các na t này b ngot v hai phía khác nhau. Nh vy trong mt pha s na t bi dây bng s cc nên phn u ni ca dây qun mt pha s chim tt c chu vi b mt phn u ni ca Stato, do ó phn u nói ca dây qu n mi pha phân b trên mt mt phng và ta có loi dây qun ba pha ng tâm ba mt phng (hinh 1-5), loi này còn gi là dây qun ng tâm phân tán. c im ca dây qun ng tâm là các bi dây có hình dáng và chiu dài khác nhau. Khi có mch nhánh song song thì c im này có nh hng rt ln.  cho in tr và in kháng trong các mch nhánh ca dây qun hai mt phng bng nhau thì trong mi mch nhánh s bi dây trong hai m t phng phi nh nhau. Gi a là s mch nhánh song song trong mt pha thì s bi dây trong mi mch nhánh ca mt mt phng phi là (p/2a).Vì ch trong trng hp (p/2a) là s nguyên chúng ta mi có th thc hin c dây qun có tr kháng i xng. Khi a = 2 ch có p = 4, 8, 12….mi thc hin c iu ó. i vi dây qun ba mt phng, vì dây qun mi pha t trong mt mt ph ng nên tng tr ca các mch song song ca mt pha có th bng nhau nhng tng tr ca các pha li không th bng nhau c. tránh c iu ó, trong thc t ngi ta c qun các t bi dây hoàn toàn nh nhau và lúc t dây vào các mt phng thì c ép dây sao cho va vào các ch trng. Tóm li dây qun ng tâm hai mt phng và ba mt phng thc cht là dây qun không i x ng. 2. DÂY QUN NG KHUÔN :  án tt nghip 6 Ngc li vi dây qun ng tâm, dây qun ng khuôn là loi dây qun i xng vì nó do nhng bi dây ging nhau hp li. Dây qun ng khuôn có th chia làm ba loi : n gin, phân tán và móc xích. S  ca mt pha dây qun ng khuôn n gin nh  hình1-1,ca loi ng khuôn phân tán nh hình 2-1. So vi loi dây qun ng tâm phân tán ch khác nhau  hình dáng ca u dây ni. Dây qun móc xích có th gi là dây qun kiu phân tán, ch khác nhau là cnh dài và cnh ngn ca bi dây trong t bi dây trong t bi dây xen vào nhau nh  hình 2-3. H×nh 1.6 D©y quÊn ®ång khu«n ph©n t¸n q= 4 p= 2 H×nh 1.6 D©y quÊn ®ång khu«n ph©n t¸n q= 4 p= 2  án tt nghip 7 Vì mi bi dây do hai cnh ngn và dài hp li nên bc dây phi là s l. Dây qun ng tâm và ng khuôn n gin, phân tán u thuc loi dây qun bc  còn dây qun móc xích có th là bc  hay bc ngn. V quan h in và t, dây qun móc xích có th là bc ngn nhng nhìn toàn b dây qun thì ging nh m t dây qun bc , vì vy u im ca dây qun này là tit kim ng  phn u ni. II. DÂY QUN HAI LP Cng nh  máy in mt chiu,dây qun hai lp ca máy in xoay chiu gm nhiu bi dây c lp hp li, có bao nhiêu rãnh thì có by nhiêu bi dây.Dây qun hai lp là loi dây qun mà trong mi rãnh có t hai cnh tác dng, nh vy s bi dây bng s rãnh S = Z, s t bi dây trong mt pha bng Z/mq=2mpq/mq=2p, ngha là bng s cc c a máy. Khi qun dây, cnh th nht ca mi bi dây c t  lp trên ca mt rãnh, còn cnh th hai c t  lp di ca mt rãnh khác vi khong  án tt nghip 8 cách y gia hai cnh bi dây hay bc dây qun bng hoc gn bng bc cc . Thng thì dây qun hai lp có bc ngn ( y < )  làm yu sc in ng bc cao do ó ci thin c dng sóng sc in ng, ó là u im ca nó so vi dây qun mt lp. Ngoài ra dùng dây qun hai lp còn gi m nh lng tiêu hao ng  phn u ni khi máy ln và khi ch to có th c gii hóa do ó gim giá thành và có th chn s vòng dây ca mi pha tng i d dàng khi mun duy trì t l gia Avà B  . Ngoài ra có kh nng chn q là phân s  ci thin dng sóng sc in ng.iu này có mt giá tr c bit i vi máy in ng b nhu cc công sut ln. Tuy nhiên nó cng có nhc im là vic lng dây qun vào rãnh cng nh vic sa cha gp khó khn hn. Dây qun hai lp ca máy i n xoay chiu có th ch to thành dây qun xp hoc dây qun sóng.Trong ó dây qun xp là ch yu còn dây qun sóng ch dùng i vi Roto dây qun ca ng c in không ng b và i vi máy phát in tuabin nc công sut ln. Bây gi ta s nghiên cu vic thc hin trin khai mt s  qun dây c th : Hình trình bày s  trin khai ca dây qun xp,di mi cc mt phacó hai bi dây ni tip nhau thành mt nhóm.Vì các nhóm bi dây c t liên tip di các cc S và N nên sc in ng cm ng ca 1 2 3 4 5 6 A Z B X C Y N S A Z B C X Y  án tt nghip 9 chúng có chiu ngc nhau,u ca các nhóm bi dây,chng hn nh pha A có kí hiu là “*”. các sc in ng ó cùng chiu và cng li vi nhau phi ni cui ca nhóm bi dây trc vi u ca nhóm bi dây tip theo.Nu mun mi pha có nhiu mch nhánh song song phi ni u ca các nhóm bi dây ca pha ó vi nhau và cui ca các nhóm bi dây ó vi nhau.Nói chung s nhánh song song ca mi pha là k vi iu kin k chia úng 2p. Hình trình bày s  qun dây kiu qun sóng. n gin trên hình ch trình bày cách ni dây ca mt pha.Vì mi pha vn gm nhng phn t ging nh ca dây qun xp nên s.. cm ng ca hai loi dây qun ó hoàn toàn bng nhau mc dù cách qun dây ca chúng khác nhau.i vi dây qun sóng  mi pha hình thành hai nhóm bi dây: các bi dây di các cc N ni ni tip nhau thành nhóm th nht và các bi dây di các cc S ni ni tip nhau thành nhóm th hai.Thí d nh nu bt u t A 1 n X 1 thì sau khi i quanh phn ng q vòng ( ây q =2) ta t nhóm các bi dây 2 ,14,1,13 nm di các cc N.Cng nh vy nu bt u t X 2 n A 2 thì sau khi i vòng quanh phn ng hai vòng ta có nhóm các bi dây 8, 20 ,7 ,19 nm di các cc S.Sc in ng ca hai nhóm bi dây nm di các cc khác tên s có chiu ngc nhau, u ca hai nhóm bi dây ó có kí hiu là “*”.Vì vy nu mun mi pha có mt nhánh thì phi ni X 1 vi A 2  s.. ca hai nhóm cùng chiu nhau. IV. KT LUN : Do vy vi nhiu kiu loi dây qun nh trên nhim v thit k dây qun cho ng không ng b ba pha lng sóc ca ta là phi làm sao chn c kiu dây qun nào phù hp nht vi công sut ca ng c và còn phi làm sao m bo c các ch tiêu v mt k thut cng nh kinh t c tt nht. [...]... Tính toán điện kháng : Trong lý thuyết máy điện, chúng ta đã biết tổng từ thông của dây quấn gồm có từ thông móc vòng chính(từ thông đi qua khe hở không khí và móc vòng với cả hai dây quấn Stato và Roto) và từ thông móc vòng tản(từ thông chỉ móc vòng với chính dây quấn sinh ra nó).Từ khái niệm đó,đối với dây quấn Stato máy điện không đồng bộ, ta có: x11 =x1c +x1 9 Đồ án tốt nghiệp trong đó : - x11 và... 0,75) 2 Đồ án tốt nghiệp PHẦN 4 :TÍNH TOÁN THAM SỐ MẠCH TỪ VÀ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN THAY THẾ I TÍNH TOÁN THAM SỐ MẠCH TỪ Tính toán mạch từ là xác định sức từ động cần thiết để tạo ra khe hở không khí một từ thông có thể sinh ra sức điện động đã xác định ở dây quấn phần ứng.Để tính toán tổng sức từ động của máy người ta chia làm 5 phần : ● Sức tử động ở khe hở không khí ● Sức từ động ở răng Stato ●Sức từ động. .. = 0,9019 14 Đồ án tốt nghiệp SƠ ĐỒ DÂY QUẤN XẾP 3 PHA HAI LỚP VỚI Z =36; 2p= 4 ; q =3; β =7/9 ; m =3 1 Đồ án tốt nghiệp 3.3Số vòng dây nối tiếp một pha : W1' = k E × U1 0,962 × 220 = = 101vòng 4 k s k dq f Φ 4 × 1,11 × 0,9019 × 50 × 0,01046 ☻Trong đó : - chọn : α =0,64 ; ks =1,11 ; Bδ= 0,85 ; kE=0.962 -luồng từ thông khe hở không khí là : Φδ = B’δ×αδ×lδ×τ ×1 0-4 = 0,85×0,64×16×12,0166×1 0-4 = 0,0146... nhánh song song - s : tiết diện tác dụng của dây dẫn - Khi tính toán máy điện không đồng bộ thường lấy kr =1 - ρ : điện trở suất của vật dẫn Theo qui định nhiệt độ làm việc tính toán của máy là 75ºC đối với cách điện cấp B.Do vậy điện trở suất của vật liệu dây dẫn đồng ở 75ºC là ρ75 =1/46 Ωmm2/m 4.9 Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato : lđn1 =kđ1.τy +2B =1,55×10,4397 +2×1,0 =18,1815 cm 7 Đồ án. .. của dây quấn máy điện ở chế độ làm việc ổn định cũng như trong quá trình quá độ.Trong thiết kế máy điện ,tính toán điện trở và điện kháng của dây quấn là một vấn đề hết sức quan trọng.Ở đây để tính toán ta chỉ đưa ra các công thức cuối cùng được áp dụng 1/Tính toán điện trở : Điện trở mỗi pha dây quấn Stato là : r1 = k r × ρ× L1 ;Ω sa 1 ☻Trong đó : - L1 : chiều dài dây quấn một pha của Stato - a1.. .Đồ án tốt nghiệp Tóm lại qua phần lý thuyết về dây quấn vừa nêu với các thông số đã cho ở đề bài ta hoàn toàn có thể chọn kiểu dây quấn xếp hai lớp đặt vào rãnh nửa kín và sử dụng bước dây quấn là bước ngắn.Vì nó có nhiều ưu điểm như : có thể chọn bước dây quấn tốt nhất để cải thiện dạng sóng sức điện động, giảm nhỏ lượng tiêu hao đồng ở phần đầu nối khi máy lớn… CHƯƠNG... từ động ở răng Roto ●Sức từ động ở gông Roto 4.1 Sức từ động ở khe hở không khí : Để tính sức từ động ở khe hở không khí người ta đưa ra hệ số khe hở không khí (hệ số Carter) kδ Hệ số này thể hiện sự phân bố từ trường không đều ở khe hở không khí do có răng rãnh của Stato và Roto. Hệ số này được tính như sau: kδ=kδ1× kδ2 Với : -kδ1 hệ số khe hở không khí do răng rãnh của Stato -kδ2 hệ số khe hở không. .. × W1 × k dq 2,7 × 102 × 0,9019 -Dòng điện từ hóa phần trăm : Iμ % = Iμ Iđm ×100 = 8,4627 ×100 = 38,43% 22,0196 II.Tính toán các tham số của sơ đồ mạch điện thay thế 6 Đồ án tốt nghiệp Các tham số chủ yếu của động cơ không đồng bộ là điện trở và điện kháng của dây quấn. Những điện kháng được xác định bởi trị số từ thông móc vòng trên đơn vị dòng điện và tần số.Từ thông móc vòng của tất cả các máy điện... 48,3072 ☻Trong đó : -do Roto lồng sóc đúc bằng vật liệu nhôm nên điện trở suất của đồng ở 75ºC là ρCu =1/23(Ωmm2/m) theo bảng 5.1trang 117 sách TKMĐ của tác giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh -Sr2 =48,3072mm2 diện tích rãnh Roto (theo2.13) 8 Đồ án tốt nghiệp 4.15 Điện trở vành ngắn mạch : rv = ρAl× π Dv 10−2 1 π×12,890×10−2 = × = 0,0162.10−4 Ω Z2 (a b) 23 34× (23,20×13,80) ☻Trong đó : -Dv =12,890 cm... 2 + + 41 ⎟ k β ⎜ b 3b b + 2 h 41 b 41 ⎟ ⎝ ⎠ ☻Trong đó : - = 7 9 (theo 2.1) 10 Đồ án tốt nghiệp ' - kβ = 1 + 3β = 4 - kβ = 1 + 3× 4 7 9 = 0,833 1 3 ' 1 3 + k β = + × 0,833 = 0,875 4 4 4 4 - b =b1 =7,10 mm 1 1 7,10 h 3 + h 41 ≈ b1 ⇒ h 3 = b1 − h 41 = − 0,5 = 1,87 mm 3 3 3 - h2 =h3 -hn =1,87 -1 ,80 =0,07mm - h1 = h1 2- hn = (hr1 – b41) – hn =(17,90 -0 ,5) –1,80=15,60mm Vậy ta có ; λr = 15,60 3 ×1,87 0,5⎞ . Đồ án tốt nghiệp Thiết kế dây quấn động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc  án tt nghip 1 đề tài : Thiết kế dây quấn động cơ không đồng bộ ba pha. tính toán in t. Yêu cu chính i vi dây qun ng c không ng b Roto lng sóc nh sau : 1) in áp ca ba pha bng nhau. Trong dây qun ba pha, in