Nhiệm vụ của quạt giĩ ở máy điện là tạo ra một áp suất đủ lớn để đưa dịng khí cần thiết qua hệ thống thơng giĩ của máy.
Cấu tạo của quạt phụ thuộc vào máy điện nên khi thiết kế quạt phải lưu ý đặc điểm sau:
- Tốc độ quay của quạt được xác định trước bởi tốc độ quay của máy.
- Kích thước quạt và kiểu hứng giĩ vào máy cũng bị giới hạn bởi kết cấu của máy.
- Những đại lượng cơ bản như Q và H mà quạt phải đảm bảo phụ thuộc vào đặc tính của ống dẫn khí trong hệ thống thơng giĩ đã chọn.
- Vấn đề hiệu suất của quạt và tiếng ồn của quạt cũng cĩ ý nghĩa quan trọng. Cĩ ba loại quạt điện dùng trong máy điện: quạt ly tâm, quạt hướng trục và quạt hổn hợp ly tâm và hướng trục, nhưng thơng dụng nhất vẫn là quạt ly tâm.
1. Đặc điểm của quạt ly tâm
Ở quạt ly tâm khi cánh quạt quay, khơng khí ở khe giữa các cánh quạt bị đẩy ra ngồi dưới tác dụng của lực ly tâm, do đĩ ở vùng vịng trong của cánh quạt nơi lổ giĩ vào tạo thành vùng khơng khí lỗng cịn vùng ngồi cánh quạt nơi giĩ thốt ra cĩ áp suất cao.
Quạt ly tâm được dùng nhiều trong máy điện vì tạo được áp suất khí cao phù hợp với đặc tính thơng giĩ trong máy điện. Nhược điểm cơ bản của nĩ là hiệu suất thấp (quạt ly tâm cánh hướng kính cĩ hiệu suất η = 0,2, trong khi quạt hướng trục cĩ hiệu suất η = 0,8).
Tùy theo tốc độ quay và yêu cầu về đổi chiều quay trong máy điện, cĩ thể dùng ba loại quạt ly tâm chính sau:
- Ở máy đổi chiều quay cánh đổi hướng trục
- Ở máy quay chậm, khơng đổi chiều quay: đầu ngồi của cánh quạt uốn cong thuận chiều quay của cánh quạt.
- Ở máy quay nhanh, khơng đổi chiều quay: đầu ngồi của cánh quạt uốn cong ngược chiều quay của cánh quạt.
Đặc tính của quạt là mối quan hệ giũa áp suất tĩnh H và quạt tạo ra với lượng khơng khí tiêu hao Q. Ở quạt ly tâm đặc tính đĩ được biểu thị trong hình đặc tính quạt ly tâm, trong đĩ cần chú ý đến hai điểm làm việc đặc trưng sau:
- Điểm khơng tải của quạt ứng với chế độ làm việc khi tạo ra áp suất tĩnh H0 và khơng cĩ lượng khơng khí tiêu hao(Q = 0). Đĩ là điểm ứng với H∗ = H/H0 và Q∗
= Q/Qmax = 0.
- Điểm tiêu hao cực đại Q = Qmax khi áp suất H = 0. Ở điểm này H∗= 0 và Q∗
= 1 và gọi là điểm ngắn mạch. Chế độ Khơng tải của quạt xảy ra trong thực tế khi ta bịt kín các lổ ở phía đường kính ngồi của vịng quạt. Lúc này, khơng khí nằm giữa các cánh quạt (trong vịng quạt) dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ nén lên vịng ngồi của quạt với một áp suất H0. Lượng khơng khí đi qua quạt Q = 0. Chế độ ngắn mạch xảy ra khi khơng cĩ trở lực khí động lực bên ngồi, nghĩa là khi quạt tiếp xúc trực tiếp với mơi trường bên ngồi .
1. Xác định lượng khơng khí cần thiết Q
Lượng khơng khí qua máy phát phải đủ giữ nhiệt độ dâu quấn ở nhiệt độ cho phép, giữ cơng suất quạt ở mức qui định tránh tổn hao gây ra do thơng giĩ:
Q= 0,052 30 * 1100 1719 * 1 * * = = ∆ ∑ k k c P f θ m3/s Trong đĩ: f=1 hệ số xét đến tổn hao khí
Ck nhiệt dung riêng của khơng khí ck=1100 J/m3°C ∆θk độ tăng nhiệt của khơng khí
θr, θv nhiệt độ khơng khí nĩng đi ra khỏi máy và nhịêt độ khơng khí nguội vào máy. Thường lấy ∆θk =30°C đối với máy cấp F
2. Lượng khơng khí tiêu hao cực đại
Qmax=2*Q=2*0,052=0,104 m3/s
3. Chiều cao cánh quạt
hq= 3,5 2 2 , 20 2 , 27 2 1 2q −Dq = − = D cm 4. Số cánh quạt
Để đảm bảo chắc chắn về cơ thường chọn chiều cao của cánh quạt bằnh khoảng cách trung bình giữa các cánh quạt:
Nc= 21,3 2 , 20 2 , 27 2 , 20 2 , 27 * * 1 2 1 2 = − + = − + π π q q q q D D D D
Để giảm tiếng kêu của quạt số cánh quạt nên là số nguyên tố: Theo bảng 7-1 trang 163 TKMĐ
5. Kích thước quạt
Chiều cao trung bình cánh quạt: B=bv-(5÷12)=16,8-(5÷12)
Chọn: b = 10
Bề dầy trung bình của cánh quạt: bc= (3÷9) mm
CHƯƠNG 8. TÍNH TỐN CƠ CƠ
Thiết kế kết cấu là một phần quan trọng trong tồn bộ thiết kế máy điện. Căn cứ vào trạng thái làm việc của máy để thiết kế ra một kết cấu thích hợp từ đĩ tính tốn cơ.
* Nguyên tắc chung để thiết kế kết cấulà:
- Đảm bảo độ tin cậy lúc vận hành máy.
- Bảo dưỡng máy thuận tiện. - Đảm bảo chế tạo đơn giảnm, giá thành thấp.
- Nhiệm vụ tính tốn cơ bao gồm: tính tốn trục, tính tốn sức bền của trục, chọn ổ bi, chọn vỏ máy, chọn mĩc treo, chọn chao chụp quạt và nắp máy. I. Tính tốn trục
Ngồi việc phải chịu tồn bộ trọng lượng của rơto ra, trục cịn chịu momen xoắn và momen uốn trong quá trình động tải (bánh răng, curoa…). Trục cịn chịu lực hướng trục, thường là lực kéo như ở các máy kiểu trục đứng. Ngồi những tải trên cịn phải chú ý đến lực từ một phía do khe hở sinh ra. Cuối cùng trục cịn phải chịu lực do cân bằng động khơng tốt gây nên, nhất là khi quá tốc độ giới hạn.
* Muốn thiết kế một trục cần phải đảm bảo ba yêu cầu cơ bản sau:
- Phải cĩ đủ độ bền ở tất cả các tiết diện của trục khi máy làm việc, kể cả lúc cĩ sự cố ngắn mạch.
- Phải cĩ đủ độ cứng để tránh sinh ra độ võng quá lớn làm chạm rơto với stato.
- Tốc độ giới hạn của trục phải khác nhiều với tốc độ lúc máy làm việc bình thường.
Khi tính tốn trục phải tính ở chế độ làm việc xấu nhất.
Đường kính trục ở chổ đặc lõi sắt đối với máy 1÷ 250 kW cĩ thể chọn gần đúng theo cơng thức sau:
d = 0,25*D đối với máy cĩ một chiều và đồng bộ d = 0,3*D đối với máy khơng đồng bộ.
Tong đĩ D là đường kính ngồi rơto.
Trục được chế tạo bằng thép tốt, số 40 hay 45.
Đối với các đường kính đến 100 mm thì dùng phơi liệu là thép cán, cịn của máy lớn thì được chế tạo bằng thép rèn cĩ hình dạng tương ứng với trục thực, cĩ dư lượng để gia cơng. Trên trục máy thường cĩ nhiều bậc đối với máy điện hiện đại cĩ đường kính đến 100 mm thường thiết kế đường kính các bậc thang kề nhau khác nhau rất ít và cố gắng càng ít bậc càng tốt để tăng cường sức bền của trục và tính kinh tế lúc gia cơng. Trọng lượng trục lúc đĩ tuy cĩ tăng nhưng khơng đáng kể vì trục chỉ chiếm từ 6 – 10 % trọng lượng của máy. Đối với máy cĩ trục đường kính lớn do làm bằng thép rèn nên thiết kế các bậc thang theo sức bền và độ cứng của từng bậc.
Trên trục máy thường cĩ then. Bề rộng của then chọn theo bề rộng của then ở phần đầu trục máy và được tiêu chuẩn hĩa. Ở đầu trục cĩ lổ tâm. Khi chọn kích thước tiêu chuẩn của lổ tâm phải chọn lớn hơn một cấp vì trong máy điện khơng nhũng lổ tâm dùng dể gia cơng trục mà cịn để gia cơng những chi tiết lắp trên trục nhưtiện đường kính ngồi lõi sắt rơto, vành đổi chiều…
Đối với trục cĩ đường ép lõi sắt nhỏ hơn 50 mm thì cĩ thể khơng dùng thenđể cố định lõi sắt mà dùng phương pháp làm nhám.