Đang tải... (xem toàn văn)
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...
Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rơto dây quấn LỜI NĨI ĐẦU Hiện đất nước ta tiến lên thời kỳ cơng nghiệp hố đại hố với mục đích tiến kịp hội nhập vào kinh tế nước khu vực giới Như ta biết ngành cơng nghiệp lượng chiếm vị trí quan trọng phát triển kinh tế đất nước Do ngành chế tạo máy điện địi hỏi phải trước bước công nghiệp chất lượng nhằm đảm bảo tốc độ phát triển chung toàn ngành yêu cầu kinh tế Ngành chế tạo máy điện sản xuất thiết bị điện phục vụ cho kinh tế máy biến áp, động điện dùng làm nguồn động lực cho loại thiết bị, công suất từ vài (W) đến hàng trăm (KW) Với tiêu kinh tế, kỹ thuật bảng số liệu qua tính tốn đạt yêu cầu đề Trong trình thiết kế em thầy Nguyễn Trung Cư dẫn tận tình, em xin chân thành cảm ơn thầy Trong thời gian ngắn, với kiến thức học lóp đồ án khơng tránh khỏi sai sót, em mong thơng cảm ý kiến đánh giá thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 04 tháng 05 năm 2009 Sinh Viên : Nguyễn Đăng Lưu Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rơto dây quấn Chương I: Tính tốn kích thước chủ yếu Xác định chiều dài đường kính D,chiều dài lδ : u cầu có kích thước để máy chế tạo tinh tế tính phù hợp với tiêu chuẩn Theo công thức: D lδ n 6,1.10 CA = = α Ks K dq A B δ p' ( Hằng số máy điện) + p:số đôi cực với n=750v/p: p= 60 f1 60.50 = =4 750 n ⇒2p=8 Với P = 45 (Kw) 2p = ta chọn KD = 0,74 ÷ 0,77 + Dn: đường kính ngồi lõi sắt Stato.D n có quan hệ mật thiết với kết cấu máy, cấp cách điện chiều cao tâm trục h chuẩn hố.Vì thường chọn Dn theo h từ tính ngược lại D Với công suất cho Pđm=45(kw) tra bảng IV.1(tr601) sách thiết kế máy điện Dãy công suất chiều cao tâm trục động điện không đồng Rôto dây quấn 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 (tr230) chọn : Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn Dn = 52(cm) + D: đường kính lõi sắt Stato, hai đường kính ngồi lõi sắt Stato có quan hệ định: KD= D Dn Tra bảng 10.2(tr230) sách “TKMĐ” ta có: KD = 0,74 ÷ 0,77 ⇒D=KD.Dn=(0,74÷ 0,77).52 = 38,48÷ 40,04 (cm) Chọn D=40,04 (cm) + P’ cơng suất tính toán: P’= k E Pđm η cos ϕ Với Pđm=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) ” TKMĐ” ta có trị số kE=0,967 Vậy P’= 0,967.45 = 56,62 (kw) 0,915.0,84 +Chọn A Bδ: A tải đường đặc trưng cho mạch điện; B δ mật độ từ thơng δ khe hở khơng khí đặc trưng cho mạch từ.Việc chọn A B δ ảnh hưởng nhiều đến kích thước chủ yếu D l A, B δ chọn phụ thuộc nhiều vào vật liệu Nếu dùng vật liệu sắt từ tốt (tổn hao thấp hay độ từ thẩm cao), chọn Bδ lớn Trong máy điện khơng đồng tỉ số A ảnh hưởng lớn đến kích Bδ thước máy điện, đặc tính khởi động đặc tính làm việc máy điện Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn Dùng dây đồng có cấp cách điện cao cấp B nhiệt độ cho phép 130 chọn A lớn Với h=280(mm); Dn = 52(cm); 2p = kiểu bảo vệ IP23 từ bảng 10.3 (tr234)sách “TKMĐ” ta chọn A = 430 (A/cm) Bδ = 0,82(T) Với αδ hệ số cụm cực từ lấy α δ = Ks = π 2 = 0,64 ; kδ hệ số sóng lấy π = 1,1; chọn D=40,04 (cm) +Vậy chiều dài lõi sắt là: 6,1 p ' 10 6,1.56,62.10 lδ= = =12,46(cm) α δ k s k d Α Β δ D n 0,64.1,11.0,92.430.0,82.40,04 2.750 Lấy l’δ = l1= 12(cm) Bước cực: τ= π D π 40,04 = = 15,7(cm) 2p Lập phương án so sánh : λ= 12 lδ = = 0,76 τ 15,7 Theo hình 10.3b (tr235) sách “TKMĐ” để thiết kế chế tạo máy có tính tốt tính kinh tế cao λ nằm phạm vi cho phép Với 2p = 8, h ≥ 250 (mm), kiểu bảo vệ IP23; đối chiếu với Hình 10-3b (tr235Sách TKMĐ) ta chọn phương án hợp lý Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn Dòng điện định mức: 45.1000 P 10 I1đm = = = 88,71(A) 3.220.0,915.0,84 m1 U η cos ϕ Chương II Dây quấn, rãnh Stato khe hở khơng khí Bước rãnh Stato: t1 = π.D π 40,04 = = 1,3(cm) Z1 96 mà Z1 = 2m.p.q1 với q1 = 4, m = ( mạch pha), p = nên Z1 = 2.3.4.3 = 96 Số dẫn tác dụng rãnh: Chọn số mạch nhánh song song là: a = Ta có : ur1 = A t1 a1 430.1,3.4 = = 25,2 88,71 I1 dm Lấy ur1 = 25 vòng Số vòng dây nối tiếp pha: W1 = u r Z1 25.96 = = 100 (vòng) a m 2.4.3 Kiểu dây quấn : Chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y = 10 Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học β= Thiết kế động không đồng rôto dây quấn y 10 = = sách “TKMĐ”) τ 12 Hệ số dây quấn: 0,833(Với τ tra bảng 10.4 tr239 Ta tính : ky1 = sinβ π 10 π = sin = 0,966 12.2 α 15 sin 2 = 0,958 kr1 = = 15 α sin q sin 2 sinq Trong đó: α = P 360 4.360 = = 15 Z1 96 Vậy ta có: kd1 = ky1.kr1 = 0,966.0,958 = 0,925 10 Từ thông khe hở khơng khí: φ = K E U1 0,967.220 = = 0,01 (Wb) K s K d f w 4.1,11.0,92.50.100 11 Mật độ từ thơng khe hở khơng khí: φ 10 0,01.10 = Bδ = = 0,829 (T) α δ τ l1 0,64.15,7.12 12 Chiều rộng Stato nơi nhỏ nhất: bz1min = Bδ t1 l δ 0,829.1,3.12 = = 0,567 (cm) B Zm· l1 k c 2.12.0,95 Trong theo bảng 10-5c trang 241 sách “TKMĐ” lấy Bz1max = 2(T) Chọn tôn silic 2312, hệ số ép chặt kc = 0,95 Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rơto dây quấn 13 Chiều rộng rãnh hìng chữ nhật(sơ bộ): br1 = t1- bz1min = 1,3 – 0,567 = 0,733 (cm) 14 Tiết diện dây (sơ bộ): Theo hình 10-4e (tr237 sách “TKMĐ”) ta có trị số: AJ = 2000 (A2/mm2) Ta tính J1 = AJ 2000 = = 5,1 (A2/mm2) 430 A Chọn hai sợi ghép song song n1 = 2.Vậy tiết diện sợi dây : s’1 = I1 88,71 = = 2,17 n a J 2.4.5,1 15 Kích thước rãnh stato điền đầy rãnh hình bảng sau: Kích thước rãnh ( mm) Các mục Chiều rộng Chiều cao 2,76.2 = 5,52 1,17.25 = 29,25 2,2 4,5 7,72 33,75 - Dây dẫn KSDKT Nga cỡ: 0,95.2,5 ⋅ 2,181 mm 1,17.2,76 ( tra bảng VI.2 trang 620 bảng VII.b) - Cách điện rãnh ( bảng VII.b) khơng kể dung sai - Kích thước rãnh trừ nêm Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn Rãnh Stato 2,83 38,05 34,05 7,33 16 Mật độ dòng điện dây quấn stato: J1 = I1 88,71 = = 5,08 (A/cm2) n a s1 2.4.2,181 17 Khe hở khơng khí : δ= D 40,04 (1 + ) = (1 + ) = 0,071 (cm) 1200 2p 1200 Chọn δ = 0,7 mm = 0,07 cm Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rơto dây quấn 18 Đường kính ngồi Rơto: D’ = D - 2δ = 40,04 – 2.0,07 = 39,9(cm) 19 Chiều dài lõi sắt Rôto: l2 = l1 + 0,5 = 12 + 0,5 = 12,5(cm) 20 Số rãnh Rôto: Z2 = 2p.m.q2 = 8.3.3 = 72 Trong lấy q2 = 21 Bước Rơto: π.D' π 39,9 t2 = = = 1,7 (cm) = 17 (mm) Z2 72 22 Dùng dây quấn kiểu dẫn : Số vịng dây pha Rơto: W2 = 2p.q2 = 8.3 = 24 23 Điện áp vành trượt lúc không tải: U2 = U ⋅ W2 = W1 3.220 ⋅ 24 = 91,5 (V) 100 24 Dòng điện dẫn roto: I2 = k1.I1dm.ν1 = 0,88.88,71.4,01 = 313 (A) Trong đó: Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn + K1 hệ số phụ thuộc vào cosϕ máy, qua hình 10-5 (tr244 sách “TKMĐ”) ta có K1 = 0,88 + Kd1: hệ số dây quấn Stato, Kd1 = 0,925 π π sin 2.3 = 0,96 2m = kđ2 = kr2 = π π N sin 3.sin m N 2.3.3 sin (Với N = 3, q = 3) Vậy ta có : V1 = m1 w k d 3.100.0,925 = = 4,01 3.24.0,96 m2 w k d 25 Tiết diện dẫn Rôto: s’2 = I 313 = = 56,9 (mm2) J2 5,5 Trong ta chọn: J2 = 5,5 (mm2) 26 Kích thước rãnh Rơto: Sơ lấy chiều rộng rãnh : br2 = 0,4.t2 = 0,4.17 = 6,8 (mm) Chọn dẫn: a = 3,55 (mm), b = 16 (mm) với tiết diện s2 = 56,25 (mm2) (tra bảng VI.2 tr622,623- “TKMĐ”) 27 Mật độ dịng điện Rơto: J2 = I2 313 = 5,56(mm ) = s 56,25 Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT 10 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 1,5 Zn = 0,5 k z ⋅ ⋅ ( B t ) 10000 : p bm 1,5 96.750 2 = 0,5.1,8 ⋅ ⋅ ( 0,23.10.1,3) = 155,45(W/m ) 10000 B0 = β02 kδ Bδ = 0,244.1,143.0,829 = 0,23 Khi b 41 2,83 = = 4,04 ⇒ β 02 = 0,244 δ 0,7 64 Tổn hao đập mạch: Zn = 0,11 ⋅ Bdm ⋅ G z 10000 Pđm 96.750 = 0,11 ⋅ ⋅ 0,055 ⋅ 26,49 = 0,4569(W ) 10000 đây: b z tb = Bđm = b z max + b z 1,155 + 0,84 = = 0,998(mm) 2 γ 1δ 1,81.0,07 ⋅ B z tb = ⋅1,47 = 0,055 T t 2.1,7 Gz2 = hz2 bz2tb Z2 l2 kc γ Fe 10-3 = 3,98.0,998.72.12,5.0,95.7,8.10-3 = 26,49 (kg) 65 Tổn hao sắt phụ: PFef = Pđm + Pbm = 0,4569 + 21,69 = 22,1469 (w) 66 Tổn hao cơ: Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT 23 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 3 n D 750 400,4 −3 −3 Pcơ=kcơ 10 = 7. 10 = 0,2528(kW) 1000 100 1000 100 67 Tổn hao ma sát vành trượt : Pms = 9,81.kms.ρv.Sv.Vv.10-3 = 9,81.0,16.0,17.76,8.7,85.10-3 = 0,16087 (kw) lấy kms = 0,16; ρv=0,15~0,25kg/cm2; ρms = 0,17 (kg/cm2) Lấy mật độ dòng điện chổi than Jt = 12 (A/cm2) tiết diện chổi than : S' t = I 313 = = 26,08(cm ) Jt 12 Theo phụ lục vẽ chổi than với lt = 20 (mm); bt = 32 (mm) số chổi than vành trượt bằng: n t = s' t 26,08 = = 4,08 , chọn nt = b t l t 3,2.2 Mật độ dòng điện chổi than: J t = 313 = 12,23(A/cm2 ) 2.3,2.4 Tiết diện tiếp xúc vành trượt : St=bt.lt.nt.m2 = 2.3,2.4.3 = 76,8 (cm2) Với đường kính vành trượt Dv = 20(cm) tốc độ đường bề mặt rãnh trượt : Vv = πD v n π 20.750 = = 7,85(m/s) 6000 6000 Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT 24 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 68 Tổn hao không tải: P0 = PFe + PFef + Pcơ + Pms = 510 + 22,1469 + 252,8 + 160,87 = 945,8169 (W) ≈ 0,9458(kw) 69 Tổn hao phụ: Pf = 0,005 P2 45 = 0,005 = 0,2459(kW) η 0,915 70 Dòng điện không tải : 2 I = I r + I x = 2,109 + 38 = 38,06(A) Trong đó: I r = P0 + I μ r1 U1 945,8169 + 3.38 2.0,103 = = 2,109(A) 3.220 I0x = Iµ = 38 (A) 71 Hệ số công suất lúc không tải : cos ϕ = I r 2,109 = = 0,056 I0 38 Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT 25 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn Chương V: Đặc tính làm việc r1 = 0,103 Ω x1 = 0,35 Ω r2’= 0,092 Ω x2’= 0,467 Ω C1 = + x1 0,35 = 1+ = 1,06 x12 5,44 I 02 = PFe + PFef + I μ r1 U1 r'2 Sm = x1 + x'2 C1 x12 = 5,44 Ω = 510 + 22,1469 + 3.382.0,103 = = 1,48(A) 3.220 0,092 = 0,12 0,35 + 0,467 1,06 E1 = U – Iµ.x1 = 220 - 38.0,35 = 206,7 (V) I '2 = I 313 = = 78,05(A) ν1 4,01 Sđm = I'2 r'2 78,05.0,092 = = 0,035 E1 206,7 Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT 26 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn Với sm = 0,12 ta có: r' 0,103 0,092 2 r rns = C1 + = 1,06 + = 0,97(Ω, 0,12 1,06 C1 s m 0,35 2 x X ns = C1 + x'2 = 1,06 + 0,467 = 0,895(Ω, 1,06 C1 U1 I m = C1 rns + x ns m max = 1,06 220 0,97 + 0,8952 = 176,7(A) I s 176,7 0,033 = m dm = = 2,115 I' s 63 , 72 0,12 dm m Ở đây: P2 = 45 (KW); I1= 88,71 (A); η = 91,5%; cosϕ = 0,84 Bảng đặc tính làm việc động Rơto dây quấn với P2 = 45 KW; U1 = 220/380 V; 2p = TT S r r' C12 + C1 S rnS = X nS = C12 ⋅ ( ZnS = rnS + X 2nS X1 ' + X2) C1 Đơn 0,005 0,01 0,02 0,035 0,05 0,12 Ω 20,78 10,45 5,28 3,55 2,18 0,97 Ω 0,895 0,895 0,895 0,895 0,895 0,895 Ω 20,8 10,49 5,36 3,66 2,36 1,32 vị Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT 27 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học U1 Z nS I '2 = C1 ⋅ cos ϕ 2' = sin ϕ2' = I'2 I1r = I0 r + cos ϕ '2 C1 Thiết kế động không đồng rôto dây quấn A 11,21 22,23 43,5 63,72 98,81 176,7 0,999 0,996 0,985 0,969 0,924 0,735 0,043 0,085 0,167 0,245 0,379 0,678 A 12,67 23 42,53 60,36 88,24 124,63 I'2 I1X = I0 x + sin ϕ '2 C1 A 38,45 39,78 44,85 52,73 73,33 I1 = I12r + I12x A 40,48 45,95 61,81 80,15 114,73 195,79 10 cos ϕ = 0,31 0,5 0,69 0,75 0,77 0,64 11 P1 = 3U1 I1r 10-3 Kw 8,36 15,18 28,07 39,84 58,24 82,26 12 PCu1 = ⋅ r1 I12 10 − Kw 0,51 0,65 1,18 1,99 4,07 11,85 13 PCu2 = ⋅ r2' I 2'2 10 − Kw 0,035 0,136 0,52 1,12 2,69 8,62 14 Ptx = 3.∆Uch.I'2.V1.10-3 Kw 0,081 0,16 0,314 0,46 0,713 1,275 15 Pf = 0,005 p1 Kw 0,0418 0,0759 0,1404 0,1992 0,2912 0,4113 16 P0 Kw 0,9458 0,9458 0,9458 0,9458 0,9458 0,9458 17 ΣP=PCu1+PCu2+Ptx+Pf +P0 Kw 1,6136 1,9677 3,1002 18 P2 = P1 - ΣP Kw rnS Z nS X nS Z nS I1r I1 Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT 151 4,715 8,71 23,102 6,746 13,212 24,969 35,125 49,53 59,158 28 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học ∑P 0,76 P2 0,85 0,88 0,87 0,82 0,61 P2 (K W ) s I2 I1 co sϕ η (A) 29 GVHD: Nguyễn Trung Cư 0, 10 I1 I2 Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT 50 η co sϕ 0 s 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 19 η =1− Thiết kế động không đồng rôto dây quấn Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn TÀI LIỆU THAM KHẢO - Thiết kế Máy điện – Trần Khánh Hà & Nguyễn Hồng Thanh Nxb KHKT năm 2001 - Máy điện I – Vũ Gia Hạnh , Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ & Nguyễn Văn Sáu Nxb KHKT năm 2003 Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT 30 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn MỤC LỤC Trang Chương IV: Tính tốn tổn hao 22 Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT 31 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 32 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 33 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 34 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 35 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 36 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 37 GVHD: Nguyễn Trung Cư ... s 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 19 η =1− Thiết kế động không đồng rôto dây quấn Đồ án môn học Thiết kế động không đồng rôto dây quấn TÀI LIỆU THAM KHẢO - Thiết kế Máy điện – Trần Khánh Hà & Nguyễn... K17-B2-TBĐ- ĐT Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 32 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 33 GVHD: Nguyễn... K17-B2-TBĐ- ĐT Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 34 GVHD: Nguyễn Trung Cư Đồ án môn học Sinh viên: Nguyễn Đăng Lưu Lớp : K17-B2-TBĐ- ĐT Thiết kế động không đồng rôto dây quấn 35 GVHD: Nguyễn