Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động Lời nói đầu Hiện động điện đợc sử dụng ngày nhiều ngành công nghiệp, giao thông vận tải thiết bị tự động có loại truyền động thiết bị gia dụng sinh hoạt hàng ngày Động công suất nhỏ đa dạng phong phú chủng loại chức Loại thông dụng chủ yếu nghành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm Loại đặc biệt sử dụng trang bị tự động, hàng không, tàu thuỷ Động không đồng công suất nhỏ đợc sử dụng nhiều động không đồng pha sử dụng đợc nguồn điện pha lới điện sinh hoạt Ưu điểm động điện pha công suất nhỏ kết cấu đơn giản, giá thành thấp, không sinh cản nhiễu vô tuyến, tếng ồn, sử dụng đơn giản, chắn Căn vào đặc trng phần tử khởi động, động không đồng công suất nhỏ đợc chia thành loại nh sau: - Động pha có phần tử pha phụ, gồm có: + Động khởi động điện trở + Động khởi động điện dung - Động điện dung, gồm có: + Động có điện dung khởi động làm việc + Động điện dung làm việc - Động có vành chập, gồm có: + Khởi động với tải nhẹ + Khởi động với tải bình thờng + Khởi động với tải nặng Động không đồng với tụ khởi động thờng đợc sử dụng trờng hợp yêu cầu mômen khởi động cao Đặc điểm loại động cuộn dây phụ mắc nối tiếp với tụ điện Vì có tụ điện C khởi động nên tăng đợc luồng từ thông cuộn khởi động góc lệch pha theo thời gian, nên mômen khởi động lớn nhiều so với loại động khác Với tầm quan đó, em đợc giao thực đề tài Thiết kế động không đồng pha với tụ khởi động cho đồ án tốt nghiệp cuối khóa Đồ án hoàn thành với chơng: Chơng 1: Tổng quan động không đồng pha Trần Minh Trình Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động Chơng 2: Xác định kích thớc chủ yếu thông số pha Chơng 3: Xác định kích thớc rÃnh stato Chơng 4: Xác định kích thớc rÃnh rôto Chơng 5: Xác định trở kháng dây quấn stato rôto Chơng 6: Tính toán mạch từ tổn hao sắt Chơng 7: Tính toán đặc tính làm việc Chơng 8: Tính toán dây quấn phụ Trần Minh Trình Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động Mục lục Lời nói đầu Chơng TổNG QUAN Về ĐộNG CƠ KHÔNG ĐồNG Bộ MộT PHA 1.1 Giới thiệu chung động không ®ång bé mét pha 10 1.2 CÊu tạo đặc điểm 10 1.3 Nguyên lý làm việc 13 1.4 Mở máy động pha không đồng 18 Chơng xác định kích thớc chủ yếu thông số pha 2.1 Công suất đẳng trị 25 2.2 C«ng suÊt tÝnh toán động .26 2.3 Tốc độ đồng động .26 2.4 §êng kÝnh ngoµi stato .26 2.5 §êng kÝnh stato .26 2.6 Bíc cùc cđa stato 27 2.7 Chiều dài tính toán cña stato 27 2.8 Chiều dài khe hở không khí .27 2.9 §êng kÝnh lõi sắt rôto 27 2.10 Đờng kính trục rôto 27 2.11 Số rÃnh stato rôto 27 2.12 Sè r·nh pha chÝnh (pha A) vµ pha phơ (pha B) 28 2.13 Số rÃnh pha díi mét cùc 28 2.14 D©y quÊn stato 28 2.15 HÖ sè d©y quÊn stato 29 2.16 Hệ số bÃo hoà 30 Trần Minh Trình Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tơ khëi ®éng 2.17 HƯ sè cung cùc tõ .30 2.18 Tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ 30 2.19 Sè vßng cđa cuén d©y chÝnh 30 2.20 Sè dÉn r·nh 31 2.21 Dßng ®iƯn ®Þnh møc 31 2.22 TiÕt diƯn d©y qn chÝnh 31 2.23 Bớc stato 32 2.24 Bớc rôto 32 Chơng xác định kích thớc rÃnh stato 3.1 Chän thÐp c¸n ngi m· hiƯu 2211 33 3.2 Xác định d¹ng r·nh stato 33 3.3 Chọn rÃnh dạng hình lê 33 3.4 ChiỊu cao miƯng r·nh 34 3.5 ChiỊu réng miƯng r·nh 34 3.6 Kết cấu cách điện rÃnh 34 3.7.Chiều rộng stato s¬ bé (bZS) .34 3.8.Mật độ từ thông gông .34 3.9.ChiỊu cao g«ng 34 3.10.§êng kÝnh phÝa díi cđa r·nh stato 35 3.11.Đờng kính phía cña r·nh stato 35 3.12.ChiÒu cao r·nh stato 36 3.13.Chiều cao phần thẳng r·nh 36 3.14.ChiỊu cao r·nh stato kh«ng kĨ chiỊu cao miƯng r·nh 36 3.15.DiÖn tÝch r·nh stato 36 3.16 Kiểm tra hệ số lấp đầy 36 3.17.TÝnh l¹i chiỊu réng stato 37 3.18.Kiểm tra mật độ từ cảm gông stato .37 Trần Minh Trình Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động Chơng xác định kích thớc rĂNG RÃNH Rôto 4.1.Chiều cao miÖng r·nh 38 4.2.ChiỊu réng miƯng r·nh .38 4.3.Làm rÃnh nghiêng 39 4.4.Dòng điện tác dụng dẫn rôto 39 4.5.Mật độ từ thông gông rôto sơ .40 4.6.Chiều rộng rôto sơ 40 4.7.ChiÒu cao g«ng r«to 40 4.8.Đờng kính phía rÃnh rôto 41 4.9.§êng kÝnh phÝa díi r·nh r«to .41 4.10.Chiều cao phần thẳng rÃnh rôto .41 4.11.ChiÒu cao r·nh r«to 42 4.12.ChiỊu cao r·nh r«to kh«ng kĨ chiỊu cao miƯng r·nh .42 4.13.TiÕt diƯn r·nh r«to 42 4.14.Tính lại bề rộng rôto 42 4.15.TÝnh l¹i mËt độ từ thông gông rôto 42 4.16.Kết kích thớc rÃnh rôto .43 4.17.TiÕt diÖn vành ngắn mạch 43 4.18.Kích thớc vành ngắn mạch 43 4.19.TÝnh l¹i tiÕt diện vành ngắn mạch 43 4.20.Đờng kính vành ngắn mạch .43 4.21.Dòng điện vành ngắn mạch 44 Chơng xác định trở kháng dây quấn Stato rôto 5.1.Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato .45 5.2.Chiều dài trung bình 1/2 vòng dây quấn stato 45 5.3.Tổng chiều dài dây dẫn dây quấn stato 45 5.4.Điện trở tác dụng cđa d©y qn stato 46 5.5.Điện trở stato tính theo đơn vị tơng ®èi .46 5.6.HÖ sè tõ dÉn cđa tõ t¶n r·nh 46 5.7.HƯ sè tõ dÉn cđa từ tản tạp 47 5.8.Hệ số từ tản phần đầu nối d©y cuèn stato 48 5.9.Tỉng hƯ sè tõ dÉn stato 48 Trần Minh Trình Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động 5.10.Điện kháng tản cuộn dây stato 48 5.11.Điện kháng tản dây quấn stato tính theo đơn vị tơng đối .49 5.12.Điện trở phần tử rôto lồng sóc 49 5.13.Điện trở rôto đà quy đổi sang stato 50 5.14.§iƯn trở rôto tính theo đơn vị tơng đối 50 5.15.HƯ sè tõ t¶n r·nh r«to .50 5.16.Hệ số từ tản tạp rôto 51 5.17.HÖ sè từ dẫn phần đầu nối .51 5.18.Tổng hệ số từ tản rôto 51 5.19.Điện kháng rôto quy đổi sang stato 52 5.20.Điện kháng rôto quy đổi tính theo đơn vị tơng đối 52 Chơng TíNH TOáN MạCH Từ tổn hao sắt 6.1.Tính toán mạch từ .53 6.2.TÝnh tỉn hao s¾t 56 chơng tính toán đặc tính làm việc 7.1.Tính hệ số từ kháng mạch điện 60 7.2.Điện trở tác dụng thứ tự thuận nghịch mạch điện pha 60 7.3.Điện kháng thứ tự thuận nghịch mạch điện pha 60 7.4.Tổng trở thứ tự thuận nghịch mạch điện thay 60 7.5.Tổng trở mạch điện thay thứ tự thuận nghịch 61 7.6.Thành phần thứ tự thuận nghịch pha dòng điện stato 61 7.7.Suất điện động thứ tự thuận nghịch 61 7.8.Tổng suÊt tõ ®éng .62 7.9.Dòng điện pha thứ tự thuận nghịch tổn hao gây nên 62 7.10.Dòng điện dây quấn stato xét đến tổn hao 62 7.11.Mật độ dòng điện dây quÊn chÝnh 63 7.12.Tốc độ động 63 7.13.Công suất điện từ .63 7.14.Mômen điện từ 63 7.15.Tỉn hao c¬ 63 7.16.Tỉn hao phơ .63 7.17.Tỉng c«ng st c¬ .64 7.18.Công suất tác dụng lên trục 64 TrÇn Minh Trình Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động 7.19.Mômen tác dụng .64 7.20.Tổn hao đồng stato r«to 64 7.21.Tỉng tỉn hao s¾t 64 7.22.Tæng tæn hao .64 7.23.Công suất tiêu thụ .65 7.24.HiÖu suÊt 65 7.25.HƯ sè c«ng st 65 7.26.HƯ sè trỵt ®Þnh møc 68 7.27.Tốc độ định mức .68 7.28 M«men ®Þnh møc .68 7.29 Bội số momen cực đại .68 ch¬ng tính toán dây quấn phụ 8.1.Tính chọn sơ tØ sè biÕn ¸p .69 8.2.HƯ sè d©y qn phơ .69 8.3.Tham số mạch điện thay pha s = .70 8.4.Số vòng dây d©y qn phơ 70 8.5.Sè dÉn mét r·nh .71 8.6.Điện trở tác dụng mạch điện thay pha phụ lúc khởi động 71 8.7.Điện trở tác dụng sơ pha phô B 71 8.8.Chiều dài dây dẫn dây quấn phụ 71 8.9.TiÕt diƯn d©y dÉn pha phơ s¬ bé 72 8.10.Kiểm tra hệ số lấp đầy pha phô 72 8.11.Điện trở tác dụng pha phụ sau hiệu chỉnh 72 8.12.Điện trở tác dụng mạch điện thay pha phụ lúc khởi động 72 8.13 Điện kháng pha phụ lúc phần tử khởi động 72 8.14 Điện kháng phụ có phần tử khởi động .73 8.15 Dung kháng phần tử khëi ®éng 74 8.16.Điện dung tụ điện lúc khởi động .74 8.17.Dòng khởi động 74 8.18.Bội số dòng điện khởi động .75 8.19.HƯ sè cosϕ cđa cn chÝnh lóc khëi ®éng .75 8.20.Dòng điện pha phụ lúc khởi động 75 8.21.Mật độ dòng điện lúc khëi ®éng 75 8.22.Điện áp dây quấn phụ lúc mở máy 75 Trần Minh Trình Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động 8.23.Điện áp trªn tơ 75 8.24.Mômen khởi động tính toán .76 8.25.Béi sè mômen khởi động tính toán 76 Kết luận Tài liệu tham khảo k Trần Minh Trình Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động Chơng TổNG QUAN Về ĐộNG CƠ KHÔNG §åNG Bé MéT PHA 1.1 Giíi thiƯu chung vỊ ®éng không đồng pha Động điện pha thờng đợc dùng dụng cụ thiết bị sinh hoạt công nghiệp, công suất từ vài oát đến vài trăm oát nối vào lới điện xoay chiều pha Do nguyên lý mở máy khác yêu cầu tính khác mà xuất kết cấu khác nhau, nhng nói chung quy kết cấu giống nh động điện ba pha, khác stato có hai dây quấn: dây quấn (hay dây quấn làm việc) dây quấn phụ (hay dây quấn mở máy) Rôto thờng loại lồng sóc Dây quấn đợc nối với lới điện suốt trình làm việc, dây quấn phụ thờng nối vào mở máy Trong trình mở máy, tốc độ đạt đến 75 80% tốc độ đồng dùng ngắt điện kiểu ly tâm cắt dây quấn phụ khỏi lới Đó loại động điện pha kiểu điện dung So với động điện không đồng ba pha kích thớc, công suất động điện pha 70% công suất động điện ba pha, nhng động điện pha có khả tải thấp nên thực tế, trừ động kiểu điện dung ra, công suất động điện pha 40 ữ 50% công suất động điện ba pha 1.2 Cấu tạo đặc điểm 1.2.1 Câu tạo a Caỏu taùo phan túnh (stato): gồm vỏ máy, lõi sắt dây quấn - Vỏ máy: thường làm gang Đối với máy có công suất lớn (1000 kW), thường dùng thép hàn lại thành vỏ Vỏ máy có tác dụng cố định vàø khoõng duứng ủeồ daón tửứ Trần Minh Trình Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động - Loừi saột: làm thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm đến 0,5 mm ghép lại Lõi sắt phần dẫn từ Vì từ trường qua lõi sắt từ trường xoay chiều, nhằm giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên, thép kỹ thuật điện có phủ lớp sơn cách điện Mặt lõi thép có dập rãnh để đặt dây quấn - Dây quấn: dây quấn đặt vàøo rãnh lõi sắt vàø cách điện tốt với lõi sắt Dây quấn stato gồm cóhai cuộn dây đặt lệch 90 o điện động điện xoay chiều pha Dây quấn stato có ba cuộn dây đặt lệch 1200 điện động xoay chiều ba pha b Cấu tạo phần quay (rôto): gồm có hai phận chính: - Lõi sắt: gồm thép kỹ thuật điện giống phần stato Lõi sắt ép trực tiếp lên trục Bên lõi sắt có xẻ rãnh để đặt dây quấn - Dây quấn rôto: Loại rôto dây quấn vàø loại rôto kiểu lồng sóc + Loại rôto kiểu dây quấn: dây quấn rôto giống dây quấn stato vàø có số cực số cực stato Các động công suất trung trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp để giảm đầu nối dây vàø kết cấu dây quấn rôto chặt chẽ Các động công suất nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm lớp Dây quấn ba pha rôto thường đấu hình (Y) Ba đầu nối vàøo ba vòng trượt đồng đặt cố định đầu trục Thông qua chổi than vàø vòng trượt, đưa điện trở phụ vàøo mạch rôto nhằm cải thiện tính mở máy vàø điều chỉnh tốc độ + Loại rôto kiểu lồng sóc: loại dây quấn khác với dây quấn stato Mỗi rãnh lõi sắt đặt dẫn ủong hoaởc nhoõm vaứứ Trần Minh Trình 10 Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động đó: Theo hình (1-1) cđa tµi liƯu [1] ta cã: ηIII cosϕIII = 0,515 2.3 Tốc độ đồng động n db = 60 f 60.50 = = 3000 (vg/p) p Đờng kính stato Dn = PSIII P 44 44 701,695.1 3 = = 13,04 (cm) k D Bδ A.λ ndb 0,55 0,5.120.0,9.3000 ®ã: - B = (0.3 ữ 1)T: mật độ từ thông khe hở không khí, chọn B =0,5 (T) - Tải ®êng A = (90 ÷ 180) A/cm, chän A = 120 (A/cm ) - HÖ sè λ = l = ( 0,22 ÷1,57 ), chän D - HƯ sè k = D = ( 0,485 ÷ 0,615 ), chän Dn D λ = 0,9 k D = 0,55 Khi đợc xác định đờng kính lõi sắt cần ý đến chiều cao tâm trục máy thiết kế Do dựa vào đờng kính theo tiêu chuẩn tài liệu [1], trang 25 ta có: đờng kính Dn = 131 (mm), chiều cao tâm trục: H = 80(mm) 2.5 §êng kÝnh stato D = kD.Dn = 0,55.131 =72,05 (mm) 2.6 Bíc cùc cđa tato π 72,05 = 113,12 (mm) 2.1 2.7 ChiỊu dµi tÝnh to¸n cđa stato π D τ = 2p = l = λ.D = 0,9.72,05 = 64,845 (mm) Chän l = 65 (mm) 2.8 Chiều dài khe hở không khí Để giảm nhỏ dòng điện không tải nâng cao cos, khe hë kh«ng khÝ thêng chän nhá, nhng khe hë nhỏ khó chế tạo giá thành chế Trần Minh Trình 24 Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động tạo cao Khe hở có ảnh hởng đến sóng bậc cao, khe hở nhỏ ảnh hởng lớn Do khe hở không khí động điện công suất nhỏ thờng chọn kho¶ng: δ = 0,2 + D/200 (mm) Ta chän = 0,3 (mm) 2.9 Đờng kính lõi sắt r«to D’ = D - δ =72,05 - 2.0,3 =71,45 (mm) 2.10 Đờng kính trục rôto dt = 0,3.D = 0,3 72,05 = 21,6 (mm) 2.11 Sè r·nh stato rôto Việc chọn số rÃnh động điện công suất nhỏ stato số rÃnh rôto có quan hệ mật thiết với xét đến quan hệ phải ý đến yếu tố sau: ã Đặc tính mômen M = f(n) choó lồi lõm nhiều mômen ký sinh đồng không đồng gây ã Động làm việc, tiếng ồn lực hớng tâm sinh nhỏ ã Tổn hao phần sinh nhỏ Ngoài đà cho đờng kính stato, việc chọn số rÃnh stato phụ thuộc vào chiều rộng nhỏ mà công nghệ cho phép Sự phối hợp số rÃnh stato (ZS) số rÃnh rôto (ZR) theo bảng 2-1 2-2 tài liệu [1] Dựa vào bảng này, chọn: ZS = 24 ; ZR = 19 Trong động điện pha có phần tử khởi động, pha chiếm 2/3 tỉng sè r·nh stato, pha phơ chiÕm 1/3 Víi phân bố rÃnh nh triệt tiêu sãng bËc ®êng biĨu diƠn søc tõ ®éng cña pha chÝnh 2.12 Sè r·nh pha chÝnh (pha A) vµ pha phơ (pha B) ZA = 2.Z S 2.24 = = 16 (r·nh) 3 Z S 24 = = (rÃnh) 3 2.13 Số rÃnh pha dới cực ZB= Trần Minh Trình 25 Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động QA = QB = ZA 16 = = (r·nh) 2mp 2.1.1 ZB = = (r·nh) 2mp 2.1.1 ®ã: - m = 1: sè pha - p = 1: sè đôi cực 2.14 Dây quấn stato: Ta chọn dây quấn hai lớp bớc ngắn đồng khuôn để giảm sóng bậc từ thông, làm ảnh hởng đến đặc tính khởi động động điện Hỡnh 2.1: Sơ đồ khai triển dây quấn động KĐBmột pha mở máy b»ng tơ víi ZS = 24; p=1; QA = 8; QB = 4; A lµ pha chÝnh; B la pha phơ 2.15 HƯ sè d©y qn stato π p.Q A π 1.8 sin ZS π 24 sin( 2.π ) = 0,718 kdqA= sin( β ) = π π.p 3.2 sin Q A Sin 24 ZS sin Trần Minh Trình 26 Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động Vì động khởi động tụ nên dây quấn pha chiếm 2/3, d©y qn pha phơ chiÕm 1/3 tỉng sè r·nh stato Vì dây quấn lớp bớc ngắn nên bớc d©y qn thêng lÊy b»ng 2/3 bíc cùc β= HƯ sè bíc ng¾n: y = = τ 12 ®ã: - y= 2.Z S 2.24 = = : bíc r·nh stato rót ng¾n 3.2 p 3.2.1 -τ = Zs 24 = = 12 : bíc r·nh stato 2mp 2.1.1 với ZS số rÃnh stato, đợc xác định 2.11 2.16 Hệ số bÃo hoà kZ = ( 1,1 ÷1,5) ; Chän kZ = 1,1 2.17 HƯ sè cung cùc tõ αδ = 0,66 ÷ 0,73 ; Chän αδ = 0,66 2.18 Tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ = .τ.l B.10-4 = 0,66.11,312.6,4845.0.5 10-4 = 24,21 10-4 (Wb) Trong ®ã: - τ = 11,312 (mm): la bớc cực stato, xác định 2.6 - B = 0,5 (T): mật độ từ thông khe hở không khí, xác định 2.4 - l = 64,845 (mm): chiều dài tính toán stato, xác định 2.7 2.19 Số vòng cuộn dây WSA = = U dm k E 4.k Z f φδ k dqA 0,8.220 = 448,72 (vßng) 4.1,1.50.24,21.10 − 4.0,718 Quy chuÈn : WSA = 448 (vòng) đó: Trần Minh Trình 27 Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động - kdqA: hệ số dây quấn stato, đợc xác định 2.15 - kS = 1,1: hƯ sè d¹ng sãng - kE: hệ số điện áp, kE = (0,7ữ 0,9), chọn kE = 0,8 2.20 Sè dÉn r·nh urA = a WSA 448 = = 56 (thanh) p.q 1.8 Chọn urA= 56 (thanh) đó: a số mạch nhánh song song, chọn a = Hiệu chỉnh lại số vòng dây p.q.u rA 1.8.56 WSA = = = 448 (vòng) a 2.21 Dòng điện định mức Pdm 150 = 1,684 (A) = η I cos ϕ I U dm 0,405.220 I®mA = ®ã: - P®m: công suất định mức - I.cosI tra theo hình (1-2) cđa [1] Víi P = 150 (W) th× ηI.cosϕI = 0,405 22 TiÕt diƯn d©y qn chÝnh S SA = I dm 1,684 = = 0,281 (mm2 ) a.J 1.6 đó: - J: mật độ dòng điện, J = (6÷7) A/ mm2 , chän J = (A/ mm2) - a: số mạch nhánh song song, đợc xác ®Þnh ë 2.20 Tõ phơ lơc 2, trang 281 theo tµi liƯu [1], quy chn SSA= 0,283 (mm ) Suy ra: - Đờng kính chuẩn dây dẫn không cách điện: d = 0,6 (mm) - Đờng kính chuẩn kể cách điện: dcđ = 0,655 (mm) Trần Minh Trình 28 Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động Căn vào tiết diện dây, ta chọn loại dây dÉn men cã kÝ hiƯu π∋B-2, víi d 0,6 = d cd 0,655 23 Bớc stato tS = π D π 72,05 = = 9,427 (mm) ZS 24 ®ã: - D = 72,05 (mm): ®êng kÝnh lõi sắt stato, đợc xác định 2.5 - ZS = 24 (rÃnh): số rÃnh stato, đợc xác định 2.11 24 Bớc rôto D ' 71,45 = = 11,81 (mm) tR = t R = ZR 19 ®ã: - D’ = 71,45 (mm): ®êng kính lõi sắt stato, đợc xác định 2.9 - ZR = 19 (rÃnh): số rÃnh rôto, đợc xác định 2.11 Trần Minh Trình 29 Lớp: ĐKT-K27,Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động Chơng xác định kích thớc rÃnh stato 3.1 Chọn thép kỹ thuật điện cán nguội mà hiệu 2211 có chiều dày thép 0,5 (mm) có hệ số ép chặt kC = 0,97 3.2 Xác định dạng rÃnh stato Stato động điện dung dùng dạng rÃnh sau: o Hình lê o Hình nửa lê o Hình thang Với dạng rÃnh chiều rộng suốt chiều cao rÃnh - RÃnh hình lê: có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở đáy rÃnh so với rÃnh nhỏ, giảm đợc suất từ động cần thiết - RÃnh hình nửa lê: có diện tích lớn dạng rÃnh hình lê - Diện tích rÃnh hình thang lớn nhng tính công nghệ hai dạng rÃnh 3.3 Chọn rÃnh dạng hình lê d2s h12s hrs d1s h4s b4s 3.4 Chiều cao miƯng r·nh h4s = (0,5 ÷0,8) mm ; Chän h4s = 0,6 (mm) 3.5 ChiỊu réng miƯng r·nh TrÇn Minh Trình 30 Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động b4S = dcđ + (1,1ữ 1,5) = 0,655 +(1,1 ÷ 1,5) Chän b4S = (mm) 3.6 KÕt cấu cách điện rÃnh Dùng giấy cách điện có bề dày 0,2 (mm), chiều cao nêm (mm) 3.7 Chiều rộng stato sơ (bZS) Chiều rộng rÃnh stato bZS đợc đợc xác định theo kết cấu, tức xét đến: độ bền răng, giá thành khuôn dập, độ bền khuôn dập, độ bền khuôn đồng thời đảm bảo mật độ từ thông qua B ZS nằm phạm vi cho phÐp, thêng BZS ≤ (Tesla) bZS = Bδ t S 0,5.9,427 = (mm) = BZS k C 1,2.0,97 đó: - B = 0.5(T): mật độ từ thông khe hở không khí, đợc xác định 2.4 - tS = 9.427 (mm): bớc rÃnh stato, đợc xác định ë 2.23 - kC = 0.97: hƯ sè Ðp chỈt thép - BZS: mật độ từ thông stato, BZS = (1,1 ữ1,6), chọn BZS = 1,2 (T) 3.8 Mật độ từ thông gông BgS = (0,8 ÷1,4)T, chän BgS = 0,91 (T) 3.9 ChiỊu cao gông Chiều cao gông bị hạn chế mật độ tõ th«ng cho phÐp g«ng Φ δ 10 hgs = 2.B gs l s k c 0,002421.10 = = 21,15 (mm) 2.0,91.65.0,97.10 − ®ã: - φδ = 24,21.10-4 (Wb): tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ, đợc xác định 2.18 - ls = 65 (mm): chiều dài lõi sắt stao, đợc xác định 2.7 Trần Minh Trình 31 Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động 3.10 Đờng kính phía dới rÃnh stato π ( D + 2.h4 s ) − bZS Z S ZS + π d1 s = = 3,14(72,05 + 2.0.6) − 4.24 = 4,9 (mm) 24 + 3,14 ®ã: - h4s = 0,6 (mm): chiỊu cao miƯng rÃnh stato, đợc xác định 3.4 - D = 72,05 (mm): đờng kính lõi sắt stato, đợc xác ®Þnh ë 2.5 - ZS = 24 (r·nh): sè r·nh stato, đợc xác định 2.11 3.11 Đờng kính phía trªn cđa r·nh stato d 2s = = π ( Dn − 2.hgs ) − bZS Z S ZS + π 3,14(131 − 2.21,15) − 4.24 = 6,7 (mm) 24 + 3,14 ®ã: - hgs = 21,15 (mm): chiỊu cao gông stato, đợc xác định 3.9 - Dn = 131 (mm): đờng kính lõi sắt stato, đợc xác định 2.4 3.12 Chiều cao rÃnh stato h = rs Dn − D − 2hgs 131 − 72,05 − 2.21,15 = 8,3 (mm) 3.13 ChiÒu cao phần thẳng rÃnh h12S = hrs- 0,5(d1s + d2s+ 2.h4s) = 8,3 - 0,5(4,9 + 6,7 + 2.0,6) =1,9 (mm) 3.14 ChiỊu cao r·nh stato kh«ng kĨ chiỊu cao miƯng rÃnh: Đợc xác định: hzs = hrs - 0,1.d1s = 8,3- 0,1.4,9 = 7,8 (mm) = Trần Minh Trình 32 Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động 3.15 DiÖn tÝch r·nh stato π ( d s + d 2s ) Srs = + 0,5h12 s (d1s + d s ) 2 = 3,14.(4,9 + 6,7) + 0,5.1,9.(4,9 + 6,7) = 38,1 (mm2) 3.16 Kiểm tra hệ số lấp đầy u rA d cd2 56.0,655 k ld = (S − S ) = (38,1 − 4,66) = 0,73 rs cd ®ã : - Sc®: tiÕt diƯn c¸ch ®iƯn r·nh Sc® = c.(d2s+2.hrs) = 0,2.(6,7 + 2.8,3) = 4,66 (mm2) D©y quấn cách điện cấp B nên c = 0,2 mm - urA: số dẫn rÃnh, đợc xác định 2.20 3.17 Tính lại chiều rộng stato π ( D + 2h4 s + d1s ) − d1s Zs Zs 3,14(72,05 + 2.0,6 + 4,9) − 4,9.24 = = 4,1 (mm) 24 bzs' = π ( Dn − 2hgs ) − d s Zs Zs + 3,14 3,14(131 − 2.21,15) − 6,7.24 = = 3,9 ( mm) 24 + 3,14 bzs'' = bzs' + bzs'' 5,32 + 4,34 bzs = = = (mm) 2 18 Kiểm tra mật độ từ cảm gông stato 10 24,21 = 0,91 (T) Bgs= = 2.hgs l.k c 2.21,15.64,845.0,97.10 − Bzs= Bzs = Trần Minh Trình B t S 0,5.9,427 = = 1,215 (T) bzs k C 4.0,97 33 Líp: §KT-K27, Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động Trong đó: - kc = 0,97 : hệ số ép chặt - hgs = 21,15 (mm): chiều cao gông, xác định ë 3.9 - tS = 9,427 (mm): bíc r·nh stato xác định 2.23 - l = 64,845 (mm): chiều dài tính toán stato, xác định 2.7 - φδ = 24,21.10-4 (Wb): tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ, xác định 2.18 3.19 Ta có thông số rÃnh stato nh sau: d1s = 4,9 mm d2s = 6,7 mm h12s = 1,9 mm hrs = 8,3 mm hgs = 21,15 mm bzs = mm hzs = 7,8 mm Bzs= 1,215 T Bgs = 0,91 T b4s= mm kld= 0,73 Srs=38,1 mm2 Chơng xác định kích thớc rÃnh Rôto Kích thớc rôto (gông, rÃnh, dẫn lồng sóc vành ngắn mạch) mặt phụ thuộc vào mật độ từ thông cho phép gông rôto điều kiện tiếng ồn, mặt khác phụ thuộc vào yêu cầu vào lực tải máy điện Số rÃnh Rôto (chän ZR = 19 < ZR =24) cã lỵi cho việc đúc nhôm áp lực vào Rôto, đồng thời đảm bảo dẫn lồng sóc rôto có tiết diện đủ lớn Chọn rÃnh hình lê (hình 4.1) để đảm bảo độ bền khuôn dập tiện cho việc đúc nhôm b4R h4R d1R hrR h12R d2R Hình 4.1: rÃnh rôto hình lê 4.1 Chiều cao miệng rÃnh động công suất nhỏ, để đảm bảo độ bền khuôn dập, chiều cao miệng r·nh nhá nhÊt lÊy tõ (0,3÷0,4) mm, chän h4R = 0,3 (mm) Trần Minh Trình 34 Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha víi tơ khëi ®éng 4.2 ChiỊu réng miƯng r·nh ChiỊu réng miƯng r·nh hë lÊy b4R = (1÷1,5)mm, chän b4R = 1,5 (mm) Tải FULL (File word 69 trang): bit.ly/3mThiy1 D phũng: fb.com/TaiHo123doc.net 4.3 Làm rÃnh nghiêng Để giảm tiếng ồn mômen ký sinh, stato rôto động điện rôto lồng sóc thờng làm rÃnh nghiêng Với động công suất nhỏ thờng làm rÃnh nghiêng rôto, bớc nghiêng khoảng bớc rÃnh stato Khi rÃnh nghiêng stato bớc nghiêng khoảng bớc rÃnh rôto Hệ số rÃnh nghiêng xét đến giảm sức điện động cảm ứng dây quấn từ thông dây quấn sinh ra, tính gần giống nh hệ số dây quÊn r«to: k n = k dqR = αn 15,12 2Sin = = 0,997 αn 0,2638 2Sin ®ã: - αn = p.π 2.1.π βn = 0,7982 = 0,2638 (radian): gãc ë t©m r·nh 19 zR Víi β n = bn 9,427 = 0,7982 : ®é nghiêng rÃnh biểu thị phân = tR 11,81 số bớc rôto - bn: độ nghiêng rÃnh tính theo cung tròn rôto 4.4 Dòng điện tác dụng dÉn r«to I td = = k I I dm 2.m.wSA k dqA z R k dqR 0,675.1,684.2.1.448.0,718 = 38,69 (A) 19.0,997 ®ã: - m = 1: sè pha - wSA = 448 (vßng): sè vßng cđa cuộn dây chính, đợc xác định 2.19 - kdqA = 0.718: hệ số dây quấn stato, đợc xác định 2.15 Trần Minh Trình 35 Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha víi tơ khëi ®éng - kdqR = 0.997: hƯ số dây quấn rôto, đợc xác định 4.3 - kI = 0.675: hƯ sè phơ thc chđ u vµo cos máy đợc xác định theo hình 10-5 tài liệu [2] - Iđm = 1,684(A): dòng điện định mức, đợc xác định 2.21 4.5 Mật độ từ thông gông rôto sơ Mật độ từ thông gông rôto: BgR = (0,9 ữ1,5), chọn BgR = 1,36 (T) Mật độ từ thông rôto: BZR = (1 ữ1,8), chọn BZR = 1,17 (T) 4.6 Chiều rộng rôto sơ bZR = Bδ l R t R 0,5.65.11,81 = 5,2 (mm) = BZR l R k C 1,17.65.0,97 ®ã: - B = 0,5 (T): mật độ từ thông khe hở không khí, đợc xác định 2.4 - tR = 11,81(mm) : bớc rôto, đợc xác định 2.24 - kC = 0,,97: hệ số ép chặt thép - lR = 65(mm): chiều dài lõi sắt rôto, lR = lS 4.7 ChiỊu cao g«ng r«to φδ 10 hgR = 2.B gr l R k c 0,002421.10 = = 14,2 (mm) 2.1,36.65.0,97.10 − ®ã: - φδ = 24,21.10-4(Wb): tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ, đợc xác định 2.18 - lR = 65(mm): chiều dài lõi sắt rôto, xác định 2.7 4.8 Đờng kính phía rÃnh rôto d 1R = = ( D − 2δ − 2.h4 R ) − bzR z R zR + π 3,14(72,05 − 2.0,3 − 2.0,3) − 5,2.19 = 5,6 (mm) 19 + 3,14 TrÇn Minh Trình 36 Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN Ti bn FULL (File word 69 trang): bit.ly/3mThiy1 D phũng: fb.com/TaiHo123doc.net Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khëi ®éng ®ã: - D = 72,05(mm): ®êng kÝnh lõi sắt stato, đợc xác định 2.5 - h4R = 0,3(mm): chiều cao miệng rÃnh rôto, đợc xác ®Þnh ë 4.1 - ZR = 19 (r·nh) : sè rÃnh rôto, đợc xác định 2.11 - bZR =5,2 (mm) : chiều rộng rôto, đợc xác định 4.6 - δ = 0,3(mm) : chiỊu dµi khe hë không khí, đợc xác định 2.8 4.9 Đờng kính phía dới rÃnh rôto Điều kiện công nghệ d2R 2,5 (mm) d2R = = π (dt + 2.hgR ) − bzR z R zR − π 3,14(21,6 + 2.14,2) − 5,2.19 = 3,6 (mm) 19 − 3,14 ®ã: - dt = 21,6(mm) : đờng kính trục rôto, đợc xác định 2.10 - hgR=14,2(mm): chiều cao gông rôto, đợc xác định 4.7 4.10 Chiều cao phần thẳng rÃnh rôto Z (b + d 2R ) h12R = 0,5. D ' − d 1R − 2.h R − R zR π 19(5,2 + 3,6) = 0,5.71,45 − 5,6 − 2.0,3 − = (mm) 3,14 đó: - D = 71,45(mm): đờng kính lõi sắt stato, đợc xác định 2.9 - h4R = 0,3(mm): chiều cao miệng rÃnh rôto, đợc xác định 4.1 4.11 ChiỊu cao r·nh r«to hrR = h12R + 0,5.(d1R+d2R) + h4R = + 0,5.(5,6 + 3,6) +0,3 = 10,9 (mm) 4.12 ChiỊu cao r·nh r«to kh«ng kĨ chiỊu cao miệng rÃnh: Đợc xác định: hzR = hrR - 0,1.d2R =10,9 - 0,1.3,6 = 10,54 (mm) Trần Minh Trình 37 Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động 4.13 TiÕt diƯn r·nh r«to SrR = π 2 (d 1R + d R ) + 0,5.h12 R ( d12 R + d R ) 3,14 (5,6 + 3,6 ) + 0,5.6(5,6 + 3,6) = 45 (mm2) = 4.14 TÝnh l¹i bỊ réng rôto b1zR ( D / 2h4 R − d1R ) − d1R Zs = ZR 3,14(71,45 − 2.0,3 − 5,6) − 5,6.24 = = 4,41 (mm) 19 π ( D / − 2h4 R − d1R − 2h12 R ) − d R Z R b2 zR = ZR 3,14(71,45 − 2.0,3 − 5,6 − 2.6) − 3,6.19 = = (mm) 19 b1 zR + b2 zR 4,41 + = = 5,2(mm) 2 4.15 Tính lại mật độ từ thông gông rôto bzR = Mật độ từ thông gông r«to: φδ 10 24,21 = 1,36 (T) BgR= = 2.hgR l.kc 2.14,2.65.0,97.10 Mật độ từ thông r«to: BzR= Bδ l.t R bZR l.kc = 0,5.64,845.11,81 = 1,1707 (T) 5,2.64,845.0,97 4.16 Dòng điện vành ngắn mạch I td 38,69 = = 117,53 π.p Iv = (A) 1.π 2.Sin sin ZR 19 ®ã: - It® = 38,69 (A): dòng điện dẫn rôto, đợc xác định 4.4 - p = 1: số đôi cực 3851763 Trần Minh Trình 38 Lớp: ĐKT-K27, Khoa: KT&CN ... án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động Chơng TổNG QUAN Về ĐộNG CƠ KHÔNG ĐồNG Bộ MộT PHA 1.1 Giới thiệu chung động không đồng pha Động điện pha thờng đợc dùng dụng cụ thiết bị sinh... KT&CN Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động KĐB pha với tụ khởi động Mục lục Lời nói đầu Chơng TổNG QUAN Về ĐộNG CƠ KHÔNG ĐồNG Bộ MộT PHA 1.1 Giới thiệu chung động không đồng bé mét pha 10 1.2 CÊu t¹o... dòng điện cuộn khởi động dòng điện tiêu thụ động khởi động 1.4.4 Động không đồng pha vòng chập Động không đồng pha có kết cấu đơn giản nhất, nên rẻ động vòng chập Động có mômen khởi động nhỏ thường