Tài liệu Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế động cơ điện một chiều" doc

………… o0o………… Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế động cơ điện một chiều" ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN GVHD: TRẦN VĂN KHÔI MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 http://www.ebook.edu.vn 1 CHƯƠNG I: KHẢO SÁT ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO 1 CHIỀU I. CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO 1. STATO 1.1. Vỏ máy ( gông cực từ ) Thường là thép đúc hoặc thép tấm uốn lại. 1.2. Cực từ chính 1.2.1. Dây quấn cực từ chính Đối với máy công suất nhỏ dùng dây đồng tiết diện tròn, với máy công suất lớn có thể dùng dây đồng tiết diện chữ nhật. 1.2.2. Lõi sắt cực từ chính Làm bằng thép khối hoặc thép tấm ép lại, hiện nay thường dùng thép tấm hay thép kỹ thuật điện của Nga ký hiệu 3411 dày 1 mm ép và tán lại. Cực từ chính được cố định lên vỏ máy bằng bulông 1.3. Cực từ phụ 1.3.1. Dây quấn cực từ phụ Cực từ phụ Cực từ chính Vỏ máy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN GVHD: TRẦN VĂN KHÔI MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 http://www.ebook.edu.vn 2 Được mắc nối tiếp với dây quấn phần ứng Đối với máy công suất nhỏ dùng dây đồng tiết diện tròn, với máy công suất lớn có thể dùng dây đồng tiết diện chữ nhật. 1.3.2. Lõi sắt cực từ phụ Với máy có công suất nhỏ thường làm bằng thép khối CT3, còn máy có công suất lớn làm bằng thép kĩ thuật điện 3411. Cực từ phụ được cố định lên vỏ máy b ằng bulông 2. RÔTO 10 97 2.1. Dây quấn rôto 2.1.1. Dây đồng tiết diện tròn: Thường dùng các loại bọc men có độ bền cao hoặc men bọc sợi hoặc bọc hai lớp sợi. Được dùng ở các dây quấn với phần tử có nhiều vòng dây công suất nhỏ. 2.1.2. Dây đồng tiết diện chữ nhật: Thường là loại bọc hai lớp sợi hay dây đồng trần mà xưởng chế tạo phải tự bọc lấy bằng vải hoặc màng mỏng tổng hợp hoặc mica. Được dùng ở loại dây quấn mà phần tử có nhiều hoặc chỉ một vòng dây, thường hay dùng khi tiết diện dây lớn, máy có công suất lớn. 2.2. Lõi sắt rôto Dây quấn rôto Lõi sắt rôto Giá đỡ rôto ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN GVHD: TRẦN VĂN KHÔI MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 http://www.ebook.edu.vn 3 Được ghép bằng các loại thép kỹ thuật điện khác nhau, tuỳ theo điện áp, chiều cao tâm trục. Đối với máy cỡ trung lõi sắt cần được ép chặt với áp suất từ 5 kg/cm 2 , với máy cỡ nhỏ cần đến 10 kg/cm 2 . Để tránh lõi sắt ở hai đầu bị tản ra thì trong máy nhỏ dùng những tấm thép dày 1,5 mm ép lại. Trong máy lớn dùng tấm ép có răng, răng phải tán hay hàn vào tấm thép ép để đảm bảo khi quay không văng ra. 2.3. Giá đỡ rôto Thường làm bằng thép tấm hàn lại. Với những máy có công suất nhỏ có thể dùng nắp máy được cố định lên vỏ máy bằng gờ làm giá đỡ rôto. 3. CỔ GÓP VÀ CHỔI THAN 3.1. Cổ góp Do các phiến đổi chiều được làm bằng đồng, được cách điện bởi nhau bằng phiến mica ghép lại thành hình tròn tạo thành. 3.2. Chổi than Được làm từ các loại vật liệu như: than graphit, graphit, graphit điện luyện và graphit kim loại. Đặt trên các giá than tạo thành. 4. TRỤC, NẮP MÁY VÀ QUẠT LÀM MÁT 4.1. Trục máy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN GVHD: TRẦN VĂN KHÔI MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 http://www.ebook.edu.vn 4 d' 0 max p max p z z z c y y y b l a x x x x a 1 a 2 a 3 a 4 b 3 b 2 b 1 c 3 c 2 c 1 1 2 3 4 3 2 1 3 2 1 a b c Đối với các đường kính đến 100 mm thì dùng phôi liệu là thép cán, còn của các máy lớn thì được chế tạo bằng thép rèn có hình dạng tương ứng với trục thực, có dư lượng để gia công. 4.2. Nắp máy Có thể được chế tạo bằng gang đúc, hoặc thép tấm. 4.3. Quạt làm mát Làm bằng thép tấm, gắn trực tiếp lên trục của động cơ ở phía cuối, đối diện với cổ góp. Hoặc đặt độc lập với động cơ cần công suất thông gió lớn. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN GVHD: TRẦN VĂN KHÔI MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 http://www.ebook.edu.vn 5 II. CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU 1. ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC n( v / ph) g m(n. m ) η (%) η =f( i ) Μ =f( i ) i(A) n =f( i ) n =f( i ) Μ =f( i ) n =f( i ) i(A) nt ss hh Μ =f( i ) nt hh ss Đặc tính làm việc của các loại động cơ điện 1 chiều ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN GVHD: TRẦN VĂN KHÔI MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 http://www.ebook.edu.vn 6 2. ĐẶC TÍNH CƠ n =f(m) n( v /ph) g M(N.m) n =f(m) ss M(N.m) Đặch tính cơ của các loại động cơ điện 1 chiều III. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO Động cơ điện kéo làm việc ở điều kiện không thuận lợi vì những lý do sau đây: 1. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC Do tàu điện làm việc với yêu cầu dừng đỗ, và số lượng hành khách thay đổi liên tục ở các Ga đỗ gần nhau. Nên động cơ điện kéo phải làm việc ở chế độ: ngắn hạn lặp lại làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại. 2. ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO ĐẶT DƯỚI GẦM XE Vì vậy khi xe chạy đến chỗ nối đường ray, hoặc đoạn đường không bằng phẳng sẽ xuất hiện động lực làm tăng trọng l ượng của động cơ lên tới 15 lần so với động cơ để tĩnh tại, đồng thời động cơ bị giao động theo phương thẳng đứng. Để làm giảm động lực này người ta dùng giá lò xo. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN GVHD: TRẦN VĂN KHÔI MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 http://www.ebook.edu.vn 7 3. ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG BÊN NGOÀI VÀ LÀM NGUỘI ĐỘNG CƠ - Xe điện dùng trong hầm mỏ , đầu máy điện có hệ thống thông gió làm nguội riêng vì vậy ít ảnh hưởng đến chất lượng của động cơ , còn đối với xe điện bánh hơi dùng trong thành phố dùng loại động cơ điện kéo tự làm nguội bằng quạt gắn trên trục động cơ nên bụi bặm và nước l ọt vào động cơ nhiều so với loại có hệ thống làm nguội riêng. - Đặc biệt tại Hà Nội khi mưa to, hệ thống cống rãnh xấu, nước tiêu thụ không kịp làm ngập một số đoạn đường vì vậy động cơ bị nước lọt vào làm ảnh hưởng nhiều đến chất lượng động cơ, thậm chí còn bị cháy các cuộn dây của động cơ. 4. PHỤ TẢ I THAY ĐỔI Động cơ điện kéo làm việc với phụ tải thay đổi liên tục, tốc độ quay của động cơ phụ thuộc vào tải trọng, vào ma sát của đường. Khi khởi động dòng điện khởi động có thể tăng lên đến 2 lần so với dòng điện định mức ( I kđ = 2I đm ) , ngoài ra điện áp đặt lên chổi than của động cơ cũng thường thay đổi luôn ( điện áp lưới ) làm ảnh hưởng đến độ bền vững của trục động cơ, hộp giảm tốc độ và ảnh hưởng đến quá trình đổi chiều dòng điện trong phần ứng. Kết luận : Vì những lý do ở trên phải chế tạo loại động cơ chuyên dụng có độ bền cơ khí cao, quán tính nhỏ. khi thiết kế chế tạo và sửa chữa động cơ điện kéo phải tính đến tốc độ cao nhất , khả năng quá tải cao ( từ 2,5 ÷ 3,5 ). Tức là phải dùng loại cách điện tốt có tính chất chống ẩm cao, quá trình sản xuất và sửa chữa động cơ phả i theo đúng quy trình kỹ thuật. IV. PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO 1. PHÂN LOẠI THEO LOẠI ĐIỆN CUNG CẤP CHO ĐỘNG CƠ 1.1. Một chiều 1.2. Xoay chiều 1.2.1. Một pha có cổ góp 1.2.2. Không đồng bộ 3 pha 2. PHÂN LOẠI THEO PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN CHUYỂN ĐỘNG Căn cứ vào sự truyền chuyển động của động cơ đến các cặp bánh xe động chia thành 2 loại 2.1. Truyền riêng biệt ( hình 1-1 ) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN GVHD: TRẦN VĂN KHÔI MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 http://www.ebook.edu.vn 8 Hình 1-1. Truyềt riêng biệt Nghĩa là mỗi cặp bánh xe động được quay bởi 1 động cơ ( loại truyền lực 1 phía và 2 phía ). 2.2. Truyền theo nhóm ( hình 1-2 ) Hình 1-2. Truyền theo nhóm Trên đầu máy dùng 1 động cơ hoặc 2 động cơ truyền chuyển động đến tất cả bánh xe động hay theo nhóm của chúng. V. HỆ THỐNG ĐIỆN DÙNG CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO Hiện nay các loại xe chạy bằng năng lượng điện như E- léch- tríc, tầu điện và xe điện bánh hơi chia thành 3 nhóm: 1. DÙNG ĐIỆN 1 CHIỀU Lấy từ lưới với điệ n áp 3000; 1500 ; 750; 550; 250; và 150V. Động cơ điện kéo và các máy bổ trợ khác, điện áp định mức của nó được ghi trên nhãn hiệu của chúng. Còn động cơ điện kéo nhận năng lượng điện từ máy phát đặt trên xe thì điện áp không quá 1000V, còn xe dùng acquy thì điện áp không quá 150V. 2. DÙNG ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 1 PHA TẦN SỐ THẤP 16 3 2 và 25 Hz với điện áp 22000V, người ta dùng biến áp để hạ xuống 500V. 3. DÙNG ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 1 PHA TẦN SỐ CÔNG NGHIỆP 50 Hz ( ở Mỹ 60 Hz ) với điện áp 25000V, trên xe đặt thiết bị biến áp chỉnh lưu ( điện áp đặt vào động cơ 250 – 300V ) . Chú ý có khi người ta không dùng chỉnh lưu. Nhận xét : 1.Đối với nhóm thứ 1: được dùng rộng rãi ở nước ngoài vì đường đặc tính tốc độ của động cơ điện kéo 1 chiều mềm dễ điều chỉnh, trong khai thác cũng chắc chắn hơn. Mặc dầu nó còn 1 số nhược điểm như: đắt tiền, chế tạo phức tạp… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN GVHD: TRẦN VĂN KHÔI MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 http://www.ebook.edu.vn 9 2. Đối với nhóm thứ 2: cũng được sử dụng rộng rãi ở nước ngoài, và rất có tiềm năng phát triển. 3. Đối với nhóm thứ 3: dùng rất thuận tiện cho ngành điện khí hoá đường sắt. Hiện nay được sử dụng rộng rãi ở nước ngoài. VI. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶT ĐỘNG CƠ VỀ TRUYỀN CHUYỂN ĐỘNG Tầu chuyển động được là nhờ động cơ điện kéo quay momen quay trên trục động cơ truyền đến trục xe nhờ hộp giảm tốc. Người ta không thiết kế loại động cơ không cần hộp giảm tốc vì loại này trọng lượng động cơ rất lớn. Trong thực tế người ta có mấy cách đặt động cơ và truyền momen quay đến trục xe sau đây: 1.ĐẶT TRÊN TRỤC BÁNH XE ( hình 1-3 ) 1- Bánh xe tàu điện 5 4 3 1 2 2- Khung xe Hình 1-3. Động cơ đặt trên trục bánh xe 3- Trục bánh xe 4- Trục động cơ 5- Động cơ 2. ĐẶT ĐỘNG CƠ DỌC THEO TRỤC CỦA TẦU Trục động cơ nối liền với hộp giảm tốc nhờ trục Các – đan ( hình 1-4 ). 1-Động cơ điện kéo. 3 2 1 ®Çu xe cuèi xe 2- Trục Các – đan. Hình 1-4. Động cơ đặt dọc theo trục của tầu 3- Hộp giảm tốc và thay đổi hướng quay. [...]... http://www.ebook.edu.vn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU CHƯƠNG II: XÂY DỰNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO 1 CHIỀU I ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO 1 CHIỀU 1.TÁC DỤNG CỦA SẢN XUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU TRONG NỀN KINH TẾ QUỐC DÂN Động cơ điện một chiều được dùng rộng rãi trong công nghiệp, giao thông vận tải, mặc dù giá thành cao hơn máy điện xoay chiều “ cỡ... http://www.ebook.edu.vn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU CHƯƠNG III TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC BỘ PHẬN CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO 1 CHIỀU Với kiến thức tìm hiểu được từ thực tế khi khảo sát động cơ điện kéo, và kiến thức tìm hiểu được trên lý thuyết khi xây dựng cơ sở lý thuyết cho tính toán thiết kế Đồng thời kết hợp với quy trình tính toán thiết kế động cơ điện kéo 1 chiều trình bày ở trên ta tính toán chi tiết... TRẦN VĂN KHÔI http://www.ebook.edu.vn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU Hình 3-1 Hiệu suất η của máy điện một chiều theo P 1.2 Sơ bộ xác định dòng điện của động cơ điện I I= P.103 ηU ( 3-2 ) 1.3 Dòng điện phần ứng I2 Động cơ kích từ nối tiếp: I2 = I ( A ) ( 3-3 ) Động cơ kích từ song song: I2 ≈ ( 1 – kt )I ( A ) kt – Tra ( bảng 3.1 ) 1.4 Công suất điện từ P’ P’ = kĐ Pdm η dm ( 3-4 ) 1.5... http://www.ebook.edu.vn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU 8 Các yêu cầu đặc biệt khác Các bước thiết kế gồm có: 2.1 Thiết kế điện từ Là theo trình tự thiết kế điện từ xác định một phương án điện từ hợp lý, có thể tính bằng tay, cũng có thể nhờ vào máy tính Phương án này mới thoả mãn yêu cầu về tính năng kỹ thuật theo tiêu chuẩn nhà nước, đồng thời có giá thành thấp nhất Trong phương án phải xác định... : Điều chỉnh điện áp, điều chỉnh tốc độ 2 CÁC SỐ LIỆU ĐẦU RA CẦN TÍNH TOÁN 2.1 Số liệu tính toán thiết kế phần ứng 2.1.1 Xác định kích thước chủ yếu 1 Xác định hiệu suất của máy η ( % ) 2 Sơ bộ xác định dòng điện của động cơ điện I ( A ) SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 19 GVHD: TRẦN VĂN KHÔI http://www.ebook.edu.vn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU 3 Dòng điện phần ứng...ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU Nhận xét: 1 Đặt trên trục xe: có mấy ưu nhược điểm sau đây - Ưu điểm: đơn giản - Nhược điểm: dưới tác dụng của động lực truyền từ đường ray qua hộp giảm tốc vào trục động cơ sẽ làm giảm tuổi thọ của động cơ hoặc có thể làm gẫy trục động cơ 2 Đặt dọc theo trục xe: làm giảm tác động do động lực gây ra, nhưng phức tạp hơn... CHIỀU 1 Vật liệu tác dụng: là những vật liệu dẫn điện và dẫn từ trong đó tạo nên quá trình biến đổi điện từ 2 Vật liệu kết cấu: là những vật liệu dùng để chế tạo các chi tiết liên kết các mạch điện và mạch từ hoặc các bộ phận truyền động của máy 3 Vật liệu cách điện: là những vật liệu không dẫn điện, dùng để cách ly các bộ phận dẫn điện với các bộ phận khác của máy, đồng thời cách ly các dây dẫn điện với... trong máy điện ít chịu lực cơ học và nhiệt Chất dẻo có ưu điểm là nhẹ, dễ gia công và không bị han rỉ Trong máy điện nhỏ dùng làm vỏ, nắp máy, lõi cổ góp, giá đỡ chổi than, cánh quạt… 4 VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN Vật liệu cách điện là một trong những vật liệu chủ yếu dùng trong ngành chế tạo máy điện Khi thiết kế máy điện, chọn vật liệu cách điện là một khâu rất quan trọng vì phải đảm bảo máy làm việc tốt với... nhiều II VẬT LIỆU THƯỜNG DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN Trong thiết kế máy điện, vấn đề chọn vật liệu để chế tạo máy có một vai trò rất quan trọng và ảnh hưởng rất lớn đến giá thành và tuổi thọ làm việc của máy Chia các vật liệu dùng để chế tạo máy điện ra làm các loại sau: SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 12 GVHD: TRẦN VĂN KHÔI http://www.ebook.edu.vn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU... gông Dn1 ( cm ) 2.2.6 Tính toán mạch từ 1 Sức từ động ở khe hở không khí Fδ ( A ) 2 Sức từ động ở răng Fz( A ) 3 Sức từ động ở một đôi cực từ Fc( A ) SVTH: TRỊNH NĂNG HUÂN MSSV: 0405228 - LỚP: TBĐ K45 21 GVHD: TRẦN VĂN KHÔI http://www.ebook.edu.vn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU 4 Sức từ động ở gông stato Fg1( A ) 5 Sức từ động ở gông rôto Fg2( A ) 6 Sức từ động của khe hở không khí δc . Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế động cơ điện một chiều" ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU SVTH: TRỊNH. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO 1 CHIỀU I. ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÉO 1 CHIỀU 1.TÁC DỤNG CỦA SẢN XUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN