ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN QUAY Thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN QUAY Thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc Trong sản xuất hiện nay, việc ứng dụng động cơ điện vào việc truyền động để tạo ra các nguyên...

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN QUAY Thiết kế động điện không đồng pha rôto lồng sóc Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực : Phan Văn Kiên SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Trang PHẦN 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC MÁY ĐIỆN QUAY……………… …… I Kết cấu chung máy điện quay……………………… ….… ……… II Nguyên lý làm việc máy điện quay ……………… …… ….……… CHƯƠNG 2: ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ……… I Khái niệm chung…….……………………………………….……………….….5 II Cấu tạo động không đồng bộ………………….…………………….… III Nguyên lý làm việc động không đồng bộ…………………….… … 10 IV Công dụng………………………………………….………….…………… 12 V.Phân loại…………… …………………………………………………………13 CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN………………………………….……… 14 I Ưu điểm……………………………………………………….……………… 14 II Khuyết điểm………………………………………………….……………… 14 III Biện pháp khắc phục………………………………….…….……………… 14 IV Nhận xét……………………………………………………….…………… 14 V Tiêu chuẩn sản xuất động cơ…………………………….………….…………15 VI Nội dung thuyết minh, thiết kế tính tốn……………….…………… … 15 VII Các tiêu chuẩn động không đồnh rơto lồng sóc…… … … 15 PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU………………………… 19 CHƯƠNG II DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHƠNG KHÍ…… 24 CHƯƠNG III DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GƠNG RƠTO……… …………… 30 CHƯƠNG IV TÍNH TỐN MẠCH TỪ………………… …….…………… 33 CHƯƠNG V CÁC THAM SỐ ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC ……… 37 CHƯƠNG VI TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ…………… ……….43 CHƯƠNG VII ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC………………………….…….……… 46 CHƯƠNG VIII TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG…………………… 49 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ CHƯƠNG IX TÍNH TỐN NHIỆT……………………………… ………… 54 KẾT LUẬN ………………………………………………………….………… 61 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………… ……… 62 MỤC LỤC……………………………………………………………………… 63 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ LỜI NÓI ĐẦU Trong sản xuất nay, việc ứng dụng động điện vào việc truyền động để tạo nguyên công nhằm tạo sản phẩm phục vụ người phổ biến Máy điện không đồng kết cấu đơn giản, làm việc chắn, sử dụng, bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên sử dụng nhiều kinh tế quốc dân (như máy cái, bơm nước, quạt gió…) cơng suất nhỏ trung bình Tuy vậy, máy điện khơng đồng có nhược điểm như: cosφ máy thường không cao đặc tính điều chỉnh tốc độ khơng tốt nên ứng dụng máy điện khơng đồng có phần bị hạn chế Vì vậy, cần thiết phải thiết kế máy điện để đáp ứng nhu cầu xã hội Tuy vấn đề thiết kế máy điện khơng cịn để thiết kế máy điện đạt hiệu suất cao hệ số cosφ lớn để tiết kiệm cho người tiêu dùng, nâng cao hiệu suât cho lưới điện Quốc gia hay đáp ứng nhu cầu khách hàng lúc vấn đề đòi hỏi người thiết kế phải nắm vững kiến thức lý thuyết kết hợp với tư sáng tạo để tạo sản phẩm tối ưu nhằm giảm giá thành, đáp ứng nhu cầu sử dụng, giải việc làm… Nhờ giảng dạy tận tình chu đáo Thầy Nguyễn Anh Tuấn hướng dẫn tận tình Thầy Nguyễn Văn Hà thầy cô mơn tận tình giúp đỡ em để hồn thành đồ án “Thiết kế động điện không đồng pha rơto lồng sóc” Do điều kiện thời gian có hạn kiến thức thực tế cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận góp ý thầy bạn bè để hoàn thiện đồ án kiến thức Qua đồ án này, em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Hà, Thầy Nguyễn Anh Tuấn, Thầy Ngô Đức Kiên thầy cô môn tận tình giúp đỡ em hồn thiện đồ án Vinh, ngày 11 tháng 11 năm 2010 Sinh viên thực hiên: Phan Văn Kiên SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ KHOA ĐIỆN BỘ MÔN LÝ THUYẾT CƠ SỞ -0&0 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN QUAY Học sinh thiết kế: Phan Văn Kiên lớp: ĐH Điện K3C Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Hà Thiết kế động điện không đồng 3pha rơto lồng sóc CÁC SỐ LIỆU KĨ THUẬT : Công suất định mức P đm = 30 kw; cosφđm = 0,89 Điện áp đinh mức Uđm = 380V; cuộn dây stato nối ∆ Tốc độ định mức nđm = 1450 v/phút NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN: Xác định kích thước chủ yếu động Thiết kế mạch từ Thiết kế dây quấn 4.Tính tốn tổn hao Tính tốn nhiệt thơng số Xây dựng đặc tính động YÊU CẦU : Bản vẽ sơ đồ dây quấn Bản vẽ tổng lắp Thời gian thực hiện: – Nhận đề tài: 14 / 09/ 2010 – Hoàn thành: 20 /11/ 2010 Bộ môn : Nguyễn Anh Tuấn SVTH: PHAN VĂN KIÊN Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Hà LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ Phần 1: TỔNG QUAN Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC MÁY ĐIỆN QUAY I KẾT CẤU CHUNG CỦA CÁC MÁY ĐIỆN QUAY Máy điện quay thường gồm có hai phận kết cấu mạch từ dây quấn, diễn biến đổi lượng điện, phận kết cấu khác Mạch từ máy điện quay gồm hai khối thép đồng trục cách khe hở đảm bảo cho hai khối thép chuyển động quay tương đối so với khối Khối đứng yên gọi phần tĩnh hay stato, khối quay gọi phần quay hay rôto Nếu từ thông khối thép xoay chiều hay biến thiên ghép tơn silic dày 0,35 ÷ 0,5 mm để làm giảm tổn hao dòng xốy, cịn từ thơng khơng đổi đúc thép ghép từ thép Các dây quấn máy điện quay đặt hai phía khe hở rãnh hoăc cực stato hay roto Các phận kết cấu khác gồm có: vỏ máy, nắp máy, trục, ổ trục, quạt gió hệ thống làm mát… II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC MÁY ĐIỆN QUAY Nguyên lý làm việc tất máy điên quay dựa vào hai định luật điện từ Định luật thứ định luât sức điện động e cảm ứng từ trường đứng yên có từ cảm B Chiều giá trị sức điện động    xác định từ tích vectow e = v l^ B Đó định luật sở máy phát điện biến đổi thành điện Định luật thứ hai định luật lực điện từ ƒ tác dụng lên dẫn có chiều dài l có dịng điện i nằm từ trường có    từ cảm B Chiều độ lớn lực ƒ xác định theo tích vectơ f = i l^ B Đó định luật đọng biến đổi điện thành Vì hai định luật điện từ nói thuận nghịch nên máy điện quay làm việc thuận nghịch, nghĩa làm việc máy phát điện động điện SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ Chương 2: ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I KHÁI NIỆM CHUNG Máy điện không đồng máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ rơto n khác tốc độ từ trường quay máy n Máy điện không đồng làm việc hai chế độ: động máy phát Máy điện kết cấu đơn giản, làm việc chắn, sử dụng bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân, loại công suất 100kW Máy phát diện không đồng dùng có đặc tính làm việc khơng tốt theo yêu cầu thiết kế, nên chương ta chủ yếu đề cập đến động không đông Động không đồng sử dụng nhiều sản xuất sinh hoạt chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao gần không bảo trì Gần kĩ thuật điện tử phát triển, nên động không đồng đáp ứng yêu cầu điều chỉnh tốc độ động sử dụng rộng rãi Động điện khơng đồng rơto lồng sóc cấu tạo đơn giản nên chiếm số lượng lớn loại động điện cơng st nhỏ trung bình Nhược điểm loại điều chỉnh tốc độ khó khăn dịng điện khởi động lớn (thường ÷ lần dòng điện định mức) Để bổ khuyết cho nhược điểm này, người ta chế tạo động khơng đồng roto lồng sóc nhiều tốc độ dùng rơto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dịng điện khởi động, đồng thời tăng mômen khởi động lên Động điện khơng đồng rơto dây quấn điều chỉnh tốc tốc độ chừng mực định, tạo mơmen khởi động lớn mà dịng khởi động khơng lớn lắm, chế tạo có khó so với với loại rơto lồng sóc, giá thành cao hơn, bảo quản khó Động điện khơng đồng sản xuất theo kiểu bảo vệ IP23 kiểu kín IP44 Những động điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng quạt gió hướng tâm đặt hai đầu rơto động điện Trong động rơto lồng sóc đúc nhơm cánh SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ quạt nhôm đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch Loại động điện theo cấp bảo vệ IP44 thường nhờ vào cánh quạt đặt vỏ máy để thổi gió mặt ngồi vỏ máy, tản nhiệt có so với loại IP23 bảo dưỡng máy dễ dàng Hiện nước sản xuất động điện không đồng theo dãy tiêu chuẩn Dãy động không đồng công suất từ 0,55– 90 KW ký hiệu K theo tiêu chuẩn Việt Nam 1987– 1994 ghi bảng 10-1 (Trang 228 TKMĐ) Theo tiêu chuẩn này, động điện không đồng dãy điều chế tạo theo kiểu IP44 Ngồi tiêu chuẩn cịn có tiêu chuẩn TCVN 315 – 85, quy định dãy công suất động điện không đồng rôto lồng sóc từ 110 kW-1000 kW, gồm có cơng suất sau: 110, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 1000kW II CẤU TẠO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Động không đồng cấu tạo chia làm hai loại: động không đồng ngắn mạch hay cịn gọi rơto lồng sóc động dây quấn Stato có hai loại Ở phần đồ án nghiên cứu động không đồng rơto lồng sóc Cấu tạo động khơng đồng rơto lồng sóc gồm hai thành phần stato rơto, ngồi cịn có vỏ mấy, nắp máy trục máy Trục làm thép, gắn rơto, ổ bi phia ci có gắn quạt để làm mát máy dọc trục Stato (phần tĩnh) Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép, dây quấn a) Vỏ máy Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn từ Vỏ máy gồm có thân nắp Thường vỏ máy làm gang Đối với máy có cơng suất tương đối lớn (1000 kW) thường dùng thép hàn lại làm thành vỏ SVTH: PHAN VĂN KIÊN 10 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ 5) Hệ số trượt định mức: sđm = I ' r2 ' E1 = 52,72.0,0843 = 0,0206 215,2 6) Hệ số trượt momen cực đại: r2 ' 0,0843 sm = x1 = 0,337 + 0,5446 = 0,096 + x2 ' 1,022 c1 7) Bội số momen cực đại: mmax = I ' 2m M max =( ) M đm I ' đm S đm Sm =( 161,76 0,0206 ) = 2,383 50,08 0,096 I’2max = 161,76 A dịng điện rơto ứng với smax I’2đm = 50,08 A dịng điện rơto ứng với sđm So với giá trị chọn ban đầu mmax = 2,2 lớn nên khơng cần tính lại b I (A) η S% cosφ 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 50 40 30 s 20 I1 10 10 20 30 P (KW) Đặc tính làm việc động điện không đồng rôto lồng sóc 30 KW SVTH: PHAN VĂN KIÊN 52 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ Các số liệu đặc tính làm việc: 0,01 Hệ số trượt 0,015 0,0206 0,025 0,096 17,728 8,927 5,993 4,398 3,646 1,043 Ω 0,913 0,913 0,913 0,913 0,913 0,913 Ω 17,75 8,97 6,06 4,49 3,76 1,39 A 12,67 25,07 37,1 50,08 59,8 161,76 Đơn vị 0,005 Ω x /  x ns = C12  + x  C    Z ns = rns + x ns Công thức r r/  rns = C12  +  C   s  I /2 = C1 U1 Z ns / cos ϕ = rns Z ns 0,9988 0.9952 0,9889 0,9795 0,9697 / sin ϕ = x ns Z ns 0,051 0,102 0,151 0,203 0,243 / I2 ' cos ϕ C1 A 13,22 25,25 36,74 48,84 57,58 I 2/ ' + sin ϕ C1 A 14,93 16,8 19,78 24,25 28,52 A 19,94 30,33 41,73 54,53 64,26 0,663 0,833 0,88 0,896 0,897 kW kW 8,725 0,147 16,665 0,34 24,248 0,644 32,234 1,1 38,003 1,527 ' PCu = 3I r2/ 10 −3 kW 0,041 0,159 0,348 0,634 0,904 P0 Pf = 0,005P1 kW kW 0,812 0,0436 0,812 0,083 0,812 0,121 0,812 0,161 0,812 0,19 kW 1,044 1,394 1,925 2,707 3,433 kW 7,681 15,571 22,323 24,527 34,57 % 88,03 91,6 92,06 91,58 90,97 I 1r = I dbr + I 1x = I dbx 2 I1 = I1r + I1x cos ϕ1 = I 1r I1 P = 3U1 I1r 10 −3 PCu1 = 3I r 10 1 −3 ΣP = P0 + Pf + PCu1 + PCu P2 = P1 − ΣP P η = 100 P1 Chương 8: TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG SVTH: PHAN VĂN KIÊN 53 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ 1) Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt với s = 1: – Tính hệ số quy đổi chiều cao rãnh rôto mở máy (s = 1): ξ = 0,067.a s = 0,067.31,5.1 = Trong đó: a = hr2 – h42=32 – 0,5=31,5 mm hr2: chiều cao rãnh rơto h42: chiều cao miệng rãnh – Theo hình 10-13 (trang 256 TKMĐ) Với : ξ = tra ψ = 0,75 ,φ = kR = + φ = + = rtdξ = kR.rtd = 2.0,3151.10-4=0,063.10-3 Ω Với rtd: điện trở tác dụng dây quấn rôto – Điện trở rôto xét đến hiệu ứng mặt với s=1 2.r v 2.0,933.10 −3 0,329 r2ξ = rtdξ + ∆ = (0,63 + ).10-4=0,647.10-4 Ω Với : rv: điện trở vành ngắn mạch ∆= 2sin π.p = 0,329 Z2 – Điện trở rôto qui đổi : r’2ξ = γ.r2ξ = 1730.0,647.10-4 = 0,112 Ω – Hệ số từ dẫn rãnh rơto xét đến hiệu ứng mặt ngồi với s = 1: h h12 π b h (1 − + 0,66 − 42 ) ].ψ + 42 λr2ξ = [ b42 3.b 8.S c 2.b 0,5 24,7 π 6,8 1,5 (1 − + 0,66 − =[ ].0,75 + = 1,499 3.6,8 8.204,2 2.6,8 1,5 – Tổng hệ số từ dẫn rôto xét đên hiệu ứng mặt với s = 1: Σλ2ξ= λ2rξ + λt2 + λđ2 + λrn = 1,499 + 2,036 + 0,817 + 0,646 = 4,998 SVTH: PHAN VĂN KIÊN 54 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ – Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mặt ngoài: x’2ξ=x’2 Σλ 2ξ Σλ = 0,5446 4,998 = 0,5054 Ω 5,386 –Tổng trở ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài: rnξ = r1 + r2’ξ = 0,1246 + 0,112 = 0,2366 Ω xnξ = x1 + x’2ξ = 0,337 + 0,5054 = 0,8424 Ω 2 Znξ= rnξ + xnξ = 0,2366 + 0,8424 = 0,875 Ω – Dòng điện ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt ngoài: U1 Inξ= Z nξ = 220 =251,4 A 0,875 2) Tham số động điện xét đến hiệu ứng mặt ngồi bão hịa mạch từ tản s = Sơ chọn hệ số bão hòa kbh=1,44 – Dòng điện ngắn mạch khki xét hiệu ứng mặt ngồi bão hịa mạch từ tản: Inbhξ = kbh.Inξ = 1,44.251,4 = 362 A – Sức từ động trung bình rãnh stator Fzbh = 0,7 = 0,7 I nbhξ u r a1 (k β + k y k đ Z1 ) Z2 352.40 48 (0,88 + 0,966.0,925 ) = 4949 38 Trong đó: ur = 40 Số dẫn tác dụng rãnh stator a1=4 Số mạch nhánh song song kβ= 0,88: Hệ số tính đến sức từ động nhỏ bước ngắn tra theo hình 10-14(trang 259 TKMĐ) SVTH: PHAN VĂN KIÊN 55 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ ky= 0,966 hệ số bước ngắn dây quấn kđ= 0,925 Hệ số dâu quấn Cbh=0,64+2,5 δ 0,07 =0,64+2,5 = 0,995 t1 + t 1,538 + 1,931 t1, t2: bước rãnh stato va rôto Fzbh 10 −4 4949.10 −4 Bφδ = = = 4,44 T 1,6.C bh δ 1,6.0,995.0,07 Theo hình 10-15 (trang 260 TKMĐ) Chọn: χδ = 0,58 C1 = (t1 –b41)(1 – χδ) = (1,538 –0,3)(1 – 0,58) = 0,51 ∆λ1bh = h41 + 0,58.h C1 0,05 + 0,58.0,45 0.51 = = 0,551 0,3 0.51 + 1,5.0,3 b41 C1 + 1,5.b41 C1: tính h41: chiều cao miệng rãnh stato b41: chiều rộng miệng rãnh stato h3: (minh họa hình bên) – Hệ số từ tản rãnh xét đến bảo hòa mạch từ tản λr1bh = λr1 – ∆λ1bh = 1,224 – 0,551 = 0,673 – Hệ số từ tản tạp stato xét đến bảo hòa mạch từ tản: λt1bh = λt1.χδ = 1,045.0,58 = 0,606 – Tổng hệ số từ tản stato xét đến bão hòa mạch từ tản : Σλ1bh = λr1bh + λt1bh + λđ1 = 0,606 + 0,673 + 1,338 = 2,495 – Điện kháng stato xét đến bão hòa mạch từ tản : ∑ λ1bh 2,495 xbh = x1 = 0,337 = 0,233 Ω ∑ λ1 3,607 C2 = (t2 – b42).( – χδ ) = ( 1,931 – 0,15 ).( 1– 0,58) = 0,748 ∆λ2bh = h 42 C2 0,05 0,748 = = 0,2777 b 42 C +b 42 0,15 0,748 + 0,15 SVTH: PHAN VĂN KIÊN 56 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ – Hệ số từ tản rôto xét đến bão hòa mạch từ tản hiệu ứng mặt ngoài: λr2ξbh = λr2ξ – ∆λ2bh = 1,449 – 0,2777 = 1,1713 – Hệ số từ tản tạp rôto xét đến bão hòa mạch từ tản: λt2bh=λt2.χδ=2,036.0,58 = 1,18 – Hệ số từ tản rãnh nghiêng rôto xét đến bão hòa mạch từ tản: λrnbh = λrn.χδ = 0,646.0,58 = 0,375 –Tổng hệ số từ tản rôto xét đến bão hòa mạch từ tản hiệu ứng mặt Σλ2ξbh = λr2ξbh + λt2bh + λđ2 + λrnbh = 1,1713 + 1,18 + 0,854 + 0,375 = 3,58 –Điện kháng rôto xét đến hiệu ứng mắt ngồi bão hịa từ mạch từ tản: x’2ξbh = x’2 ∑ λ2ξbh ∑ λ2 3,58 = 0,362 Ω 5,386 = 0,5446 3) Các tham số ngắn mạch xét đến hiệu ứng mặt bão hòa nạch từ tản : rnξ = r1 + r’2ξ = 0,1233 + 0,112 = 0,2353 Ω xnξbh = x1bh + x’2ξbh = 0,233 + 0,362 = 0,595 Ω Znξbh = r nξ + x nξbh = 0,2366 + 0,595 = 0,62 Ω 4) Dòng điện khởi động : Ik= U1 220 = = 355 A Z nξbh 0,62 Trị số không sai khác nhiều với trị số giả thiết mục nên khơng cần tính lại 5) Bội số dịng điện khởi động : ik = Ik 355 = = 6,38 I đm 55,6 Giá trị không sai khác nhiều so với giá trị chọn ban đầu SVTH: PHAN VĂN KIÊN 57 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ Điện kháng hổ cảm xét đến bão hịa: x12n = x12.kµ = 15,05.1,52 = 22,876 C2ξbh=1+ x'2ξbh x12 n = 1+ 0,341 =1,016, 22,876 I’2k= Ik 349 = = 343,5 A C 2ξbh 1,016 6) Bội số momen khởi động: mk = ( I ' k r ' 2ξ 343,5 0,141 ) .sđm = ( ) .0,0206 = 1,6 51,6 0,0843 I ' đm r '2 SVTH: PHAN VĂN KIÊN 58 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ Chương 9: TÍNH TỐN NHIỆT Khi làm việc, máy điện ln sinh tổn hao, biến thành nhiệt làm nóng phận máy Khi trạng thái nhiệt máy ổn định tồn nhiệt lượng phát từ máy tỏa môi trường xung quanh nhờ chênh lệch nhiệt phận máy bị đốt nóng mơi trường bên ngồi Nhiệm vụ tính tốn nhiệt xác định độ tăng nhiệt phận máy điện Đây trình phức tạp kết cấu máy điện khác nhau, trình sản xuất khác ảnh hưởng đến trình tản nhiệt máy Độ tăng nhiệt phụ thuộc vào tính chất vật liệu mà chủ yếu vật liệu cách điện, chọn độ tăng nhiệt thấp chưa ưu điểm cịn phải tính đến việc sử dụng vật liệu có hiệu suất kinh tế tốt Độ tăng nhiệt phụ thuộc vào chế độ làm việc động cơ, môi trường làm việc (nhiệt độ, độ ẩm) công nghệ chế tạo Tản nhiệt máy điện thơng qua hai hình thức: truyền nhiệt vật rắn tản nhiệt nhờ xạ, đối lưu Giải vấn đề tản nhiệt cho máy điện việc quan trọng thiết kế cho máy Việc tính tốn nhiệt liên quan chặt chẽ đến việc làm nguội máy cuối xác định độ tăng nhiệt θ cho phép dây quấn máy điện môi trường Động địên khơng đồng kiểu kín IP44 tính tốn nhiệt theo sơ đồ thay nhiệt Máy có quạt thổi ngồi vỏ máy qua cánh tản nhiệt, đồng thời có gió tuần hồn vỏ máy nhờ cánh quạt đặt vành ngắn mạch rơto lồng sóc Tâm cao máy h = 200 mm chiều dài lắp đặt vỏ S SVTH: PHAN VĂN KIÊN 59 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN θ Cu GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ Rcd PCu RCu Qcd Rd PFe θ Fe Qcd / Qα Q Fe R Fe PR ΣP θα / Rα c Sơ đồ thay nhiệt – Các nguồn nhiệt tổn hao sinh ra:  Tổn hao đồng dây quấn stato: PCu  Tổn hao sắt: PFe  Tổn hao rôto: PR  Tổn hao phụ: Pf, Pđm, Pbm – Các nhiệt trở gồm:  Nhiệt trở cách điện: Rc  Nhiệt trở phần đầu nối: Rđ  Nhiệt trở chỗ tiếp giáp lõi sắt stato với vỏ gông stato: RFe  Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh lệch không khí nóng bên máy với vỏ máy: Rα  Nhiệt trở tản nhiệt bề mặt vỏ nắp máy với môi trường: R ' α Các nguồn nhiệt sơ đồ thay nhiệt bao gồm: – Tổn hao stato: QCu1 = PCu1 + 0,5Pf = 1114 + 0,5 × 169 = 1195(W) – Tổn hao sắt stator: QFe = P Fe = 430 (W) – Tổn hao rôto: SVTH: PHAN VĂN KIÊN QR = PCu2 + 0,5Pf + Pcơ + Pbm2 + Pđm2 60 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ QR = 625 + 0,5.163 + 334 + 25 + 23 = 1090 (W) Nhiệt trở mặt lõi sắt stator: R Fe = RFeg + Rδg = = S Dn  1  + α  g α δg      1   +  = 1,01.10 −2 ( o C / W ) 2193  0,09 0,09  Trong đó: • α g : Hệ số tản nhiệt αg = λ Fe 30.10 −2 = = 0,09(W / cm C ) hg 3,328 • α δg : Hệ số truyền nhiệt kinh nghiệm α δg = ( 0,08 ÷ 0,1)W / cm C, ta chọn α δg = 0,09W/cm2.0C • Diện tích bề mặt truyền nhiệt gơng (lấy diện tích bề mặt hình trụ ngồi lõi sắt stato): S g1 = S Dn = π Dn l1 = π 34,9.20 = 2193(cm ) Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stator: Gồm nhiệt trở lớp cách điện phần đầu nối nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh nhiệt độ bề mặt phần đầu nối khơng khí bên máy Rd = δc + λ c S d α d S d Rd =  0,04  −2   0,16.10 − + 0,189  = 0,18.10 ( C / W )  16399   Trong đó:  δ c = 0,02(cm) :cách điện đầu nối băng vải  λ c =0,16.10-2 W/0C (cách điện theo cấp B)bảng 8.1(trang 166 TKMĐ) SVTH: PHAN VĂN KIÊN 61 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ  Hệ số tản nhiệt đầu dây quấn : α d = (1 + 0,54.v R ).10 −3 = (1 + 0,54 × 18,332 ).10 −3 = 0,189(W / cm C )  nđm = 1450 (vòng/phút) Tốc độ gió thổi đầu dây quấn lấy tốc độ bề mặt roto : vR = π D.n π 23,8.1450 = = 18,07(m / s) 6000 6000  Sd: Diện tích tản nhiệt đầu dây quấn, với dây quấn lớp : Sd = 2.Z1.Cb.ld = 2.48.7,03.24,3 = 16399(cm ) Với Cb: chu vi bối dây Cb = ( h ' r1 + br1 ).2.k d = (2,75 + 1,05) × × 0,925 = 7,03(cm) hr' = d = hr1 – h41 = 28 – 0,5 = 27,5 (mm) br1 = d = d1 + d + 12 = = 10,5( mm ) = 1,05( cm ) 2 Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh lệch khơng khí nóng bên máy vỏ máy: / Rα = 1 = = 8,3.10 − ( C / W ) / −3 α S α 2,98.10 4000 Trongđó:  α = α (1 + k v R ).10 −3 = 1,42 × (1 + 0,06 × 18,33).10 −3 = 2,98.10 −3 (W / cm C ) ko: hệ số tính đến hồn hảo dịch chuyển dịng khơng khí bề mặt phần đầu nối dây quấn ko= 0,05 ÷ 0,07.chọn ko = 0,06 /  Sα : Diện tich bề mặt bên vỏ máy, bao gồm phần không tiếp xúc với bề mặt lõi thép stato / Sα = 4000 cm2 xác định theo kết cấu máy SVTH: PHAN VĂN KIÊN 62 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ Nhiệt trở bề mặt vỏ máy: Rα = α v S v + α S n/ + α n// S n'' Rα = 11,6.10 6000 + 10,5.10 −3.1000 + 1,42.10 −3.1000 / n −3 Rα = 0,01226( C / W ) Trong đó: kg = αg b c 1,5 3,85.10 −2 0,3 + / = + = 1,92 −3 b + c α v b + c 0,3 + 1,5 6,06.10 0,3 + 1,5 α g = β λ th( βh) = × 4.10 −2.th(1.2,5) = 3,95.10 −2 (W/cm2 oC) 2α v/ = λ b β= 2.6,06.10 −3 =1 4.10 − × 0,3 α n/ = 3,6 × d −0, × Vv0,8 10 −4 α n/ = 3,6 × 0,024 −0, × 269 0,8.10 − = 10,5.10 −3 (W / cm C ) • Với d = 2,4 cm: Đường kính rãnh thơng gió d= 2.h.c 2.1,5.6,06 = = 2,4( cm ) h + c 1,5 + 6,06 • VV: Tốc độ gió thổi mặt ngồi vỏ máy tính đến suy giảm 50% theo chiều dài gân tản nhiệt Đường kính ngồi cánh quạt lấy Dn Vv = 0,5 π Dn n π 34,9.1470 = 0,5 = 13,5(m / s) 6000 6000 • Hệ số tản nhiệt nắp Ġ lấy hệ số Ġ: α // = α = 1,42.10 −3 (W / cm C) n • Sv: Diện tích tản nhiệt vỏ máy (kể gân) Sv = [π ( Dn1 + 2.q ) − n g b + n g ( 2.h + b ) ].L = = [π ( 34,9 + 2.0,5) − 19.0,3 + 19( 2.2,5 + 0,3) ].29,6 6000cm2 Chọn Chiều dài vỏ máy lần chiều dài stato: L = 2.l1 = 2.14,8 = 29,6 ng: số gân tản nhiệt:  34,9 + 2.0,5   Dn + 2.a   = 62,66  = π  b+c   0,3 + 1,5  ng = π  SVTH: PHAN VĂN KIÊN 63 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ chọn ng = 62 gân Diện tích nắp Sn = S'n = 1000cm2 b c h Hình 9.2 Kích thước cánh tản nhiệt thân máy • b = (mm): chiều dày gân • h = 15 (mm):chiều cao cánh • c = 12 (mm): khoảng cách trung bình gân Nhiệt trở lớp cách điện rãnh: Rc = δc 0,03 = 2,78.10 −3 ( o C / W ) = λc S c 1,6.10 −3.6749 SVTH: PHAN VĂN KIÊN 64 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ Trong đó: δ c = 0,03(cm) : độ dầy cách điện rãnh Tiết diện truyền nhiệt lớp cách điện: Sc = Z1.Cb.l1 = 48.7,03.20 = 6749 cm2 Độ chênh nhiệt vỏ máy với môi trường: θα = (QCu1 + PFe + PR ).Rα = (1195 + 430 + 1090).1,226.10 −2 = 33,3( C ) Độ tăng nhiệt dây quấn stato: θ1 = / Qcu1 ( R Fe + Rc ) + PFe RFe + PR Rα R + Rc + Fe / Rd + Rα RFe + Rc / Rd + Rα + θα  1,01 + 0,36  −2 1195(1,01 + 0,36).10 − + 430.1,01 + 1090.8,3 .10  0,24 + 8,3  θ1 = + 33,3 1,01 + 0,36 1+ 0,24 + 8,3 θ1 = 63( C ) SVTH: PHAN VĂN KIÊN 65 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ KẾT LUẬN Khi giao nhiệm vụ làm đề tài đồ án “thiết kế động điện khơng đồng pha rơto lồng sóc” Sau gần tháng tìm tịi tài liệu, quan sát thực tế loại động thực tiễn, với hướng dẫn nhiệt tình Thầy Nguyễn Văn Hà, thầy cô khác môn giúp em hoàn thành đồ án Trong nội dung của đồ án này, em trình bày đặc tính, ngun lý hoạt động máy điện nói chung động khơng đồng pha nói riêng,phân tích tính tốn lựa chọn thơng số, kết cấu phù hợp Trong trình làm đồ án, em nỗ lực mình, cộng với hướng dẫn tận tình Thầy Nguyễn Văn Hà thầy cô khác khoa, em giải yêu cầu mà đề tài đặt hồn thành tiến độ Nhưng thân cịn gặp nhiều khó khăn q trìn tìm tài liệu, kiến thức kinh nghiệm thiết kế kinh nghiệm thực tế cịn hạn chế, q trình tính tốn thiết kế cịn nhiều hạn chế, chưa hợp lý Do đó, em mong nhận ý kiến đóng góp xây dựng Thầy Cơ, bạn bè để em hồn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Hà, Thầy Nguyễn Anh Tuấn, Thầy Ngô Đức Kiên thầy cô khác môn giúp đỡ em hoàn thành đồ án ! Vinh , ngày 11 tháng 11 năm 2010 Sinh viên thực hiện: Phan Văn Kiên SVTH: PHAN VĂN KIÊN 66 LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ... hiên: Phan Văn Kiên SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUYỄN VĂN HÀ KHOA ĐIỆN BỘ MÔN LÝ THUYẾT CƠ SỞ -0&0 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN QUAY Học sinh... theo số pha Ta có máy điện không đồng o Một pha o Hai pha o Ba pha 3) Phân loại theo kiểu dây quấn rơto o Máy điện khơng đồng rơto lồng sóc o Máy điện không đồng rôto dây quấn SVTH: PHAN VĂN... VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I KHÁI NIỆM CHUNG Máy điện không đồng máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ rôto n khác tốc độ từ trường quay máy n Máy điện khơng đồng