I.Vật liệu thường dùng trong thiết kếđộng cơ :
Trong thiết kế máy điện vấn đề chọn vật liệu để chế tạo máy có một vấn
đề rất quan trọng, ảnh hưởng rất lớn đến giá thành và tuổi thọ làm việc của máy. Có thể chia các loại vật liệu thường dùng để chế tạo máy điện ra làm các loại:
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 chế tạo các chi tiết liên kết mạch điện, 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 li các bộ phận dẫn điện với các bộ phận khác của máy, đồng thời cách li các dây dẫn điện với nhau. II.Công nghệ chế tạo mạch từ: Mạch từ của máy điện gồm hai phần: Mạch từ phần tĩnh và mạch từ phần quay. Đối với máy điện một chiều và một số máy phát đồng bộ phần quay là phần ứng. Đối với máy điện không đồng bộ và một số máy đồng bộ mạch từ
phần tĩnh là phần ứng. Mạch từ phần ứng dẫn từ thông xoay chiều, còn mạch từ
phần cảm và mạch từ rôto của động cơ không đồng bộ chủ yếu dẫn từ thông một chiều hoặc từ thông xoay chiều tần số thấp f2=s.f1=(2÷3)Hz. Do sự khác nhau đó mà công nghệ chế tạo phần ứng và công nghệ chế tạo lõi sắt phần cảm riêng biệt.
1.Công nghệ chế tạo lõi sắt phần ứng:
Tôn kỹ thuật điện được sản xuất với nhiều kiểu thích thước khác nhau. Căn cứ vào kích thước lá tôn và tấm tôn ta phải chọn phương pháp dập như thế
nào đểv cho phần thừa của tôn là ít nhất.
Trình tự công nghệ chế tạo lõi sắt phần ứng của máy điện quay là gồm các bước sau:
-Chọn kích thước tấm tôn và thiết kế qui trình cắt dập. -Thiết kế các lá tôn theo bản vẽ thiết kế.
-Cán, tẩy bavia và sơn, tẩm cách điện các lá tôn.
-Ghép các lá tôn thành lõi sắt theo kích thước bản thiết kế. -Gia công lại (tiện) đểđạt được khe hở không khí cần thiết.
Đối với một số máy điện công suất không lớn, kích thứơc răng nhỏ còn phải thêm bước công nghệủ các lá tôn để phục hồi khả năng dẫn từ do khâu dập làm biến từ tính.
2.Công nghệ chế tạo mạch từ phần cảm:
Trong máy điện không đồng bộ phần cảm rôto và lõi sắt của nó được chế
tạo nhưđối với lõi sắt của phần ứng, chỉ có đều không cần cách điện các lá tôn vì tần số từ thông trong nó rất thấp f2=s.f1=(2÷3)Hz.
Mạch từ phần cảm của máy điện một chiều và máy điện dẫn từ thông một chiều cho nên thật ra không phải dùng tôn kỹ thuật điện và cũng không nhất thiết phải ghép bằng các lá mỏng. Tuy nhiên vì lý do công nghệ mạch từ mà
chúng được ghép từ các lá tôn thường và không cần cách điện giữa chúng.
Trong một số máy điện một chiều lớn, do ở phần mỏm cực từ có từ thông của phần ứng (là từ thông xoay chiều) khép qua mạch, nên phần cực từ thường được ghép bằng tôn silic.
III.Công nghệ chế tạo dây quấn:
Dây quấn của máy điện phải đảm bảo các yêu cầu chính sau đây: -Cảm ứng được một suất điện động cho trước.
-Cho phép được dòng điện nhất định đi qua mà không nóng quá nhiệt cho
trước.
-Chịu được những lực điện động cho trước(khi mở máy hoặc khi mang tải
đột ngột, ngắn mạch đột ngột….).
-Có độ tin cậy cao trong vận hành và tuổi thọ theo thiết kế.
Ngồi ra đối với các máy điện đặc biệt sẽ có những yêu cầu đặc biệt như
chống nổ, làm việc với tần số cao.
Ngồi các yếu tố thiết kế tối ưu, công nghệ chế tạo dây quấn sẽ quyết định các yếu tố nói trên cũng như giá thành của máy. Giá thành của dây quấn phụ
Dây quấn như đã biết là tổ hợp các cuộn dây (bối dây, phần tử ) hoặc thanh dẫn điện nối với nhau theo qui luật nhất định và được cách điện với lõi sắt. Dây quấn được đặt trong các rãnh của lõi sắt. Có nhiều dạng rãnh khác nhau, nhưng nói chung đều thuộc ba loại chính sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
-Rãnh kín: là loại rãnh không có miệng rãnh hoặc có miệng rãnh rất nhỏ
(không đưa dây quấn qua miệng rãnh). Loại rãnh này dung cho rôto ngắn mạch hoặc dây quấn kiểu thanh. Các dây thanh được đưa vào rãnh từ hai đầu.
-Rãnh nữa kín: có miệng rãnh đủ rộng để có thể chia dây dẫn tròn có
đường kính nhỏ hơn 2,1(mm) qua miệng rãnh. Loại rãnh này thường được dùng cho các máy điện công suất nhỏ hơn 100(KW), điện áp đến 660 (V) hoặc phần
ứng của máy điện một chiều công suất nhỏ dưới 15(KW).
-Rãnh nữa hở: dùng cho động cơ một chiều công suất lớn hơn 220KW, rôto của máy không đồng bộ công suất từ 15đến 100(KW), dây quân stato của máy điện xoay chiều công suất lớn hơn 400(KW), các máy phát tuabin hơi và tuabin nước,các máy điện có điện áp cao có điện áp cao hoặc yêu cầu đặc biệt về độ tin cậy. Để giữ dây quấn trong rãnh người ta dùng nêm, đai kim loại hoặc đai sợi thuỷ tinh.
Dây quấn có nhiều loại: một chiều, xoay chiều, một lớp, hai lớp, một pha, ba pha, dây quấn xếp, dây quấn dạng sóng, dây quấn phần ứng, dây quấn kích từ
…Nhưng về mặt công nghệ chế tạo được chia làm các loại: dây quấn phần tử
mền, dây quấn phần tử cứng, dây quấn kiểu thanh dẫn, dây quấn lồng sóc và dây quấn kiểu cực từ.
IV.Công nghệ chế tạo rôto lồng sóc:
Động cơ rôto lồng sóc được chế tạo đến công suất 1000KW, đối với động
cơ công suất 160KW người ta dùng rôto đúc nhôm. Đối với dãy thông dụng
dùng nhôm đểđúc dây quấn rôto là nhôm tinh khiết. Trong một số trường hợp
Phương pháp đơn giản nhất là phương pháp đúc tĩnh khi rôto đứng yên. Khi rôto nóng chảy ở nhiệt độ 7500đến 8700 nhôm được rót vào đậu rót. Sau khi nhôm đông đặc người ta cho cơ cấu hoạt động để bỏ khuôn và lấy rôto ra. Để
không khí thốt ra ngồi dễ dàng, khuôn được chế tạo sao cho nhôm lỏng dâng lần từ dưới lên qua các rãnh trong lõi sắt. Phương pháp này đơn giản nhưng chất lượng không cao, dễ bị rổ khuyết hay phế phẩm.
Để nâng cao chất lượng đúc người ta áp dụng chế độ đúc rung. Theo
phương pháp này tồn bộ khuôn đúc đặt lên một bàn có động cơ chạy lệch tâm
để gây rung biên độ và tần số rung được hiệu chỉnh theo kinh nghiệm.
Phương pháp hiện đại đểđúc nhôm rôto là đúc dưới áp lực. Phương pháp này cho năng suất, độ tin cậy và chất lượng cao.
V.Tẩm, sấy dây quấn:
1.Mục đích ý nghĩa của việc tẩm sấy dây quấn:
Dây quấn máy điện sau khi chế tạo xong được đưa đến phân xưởng tẩm,
sấy.Ở phân xưởng này người ta sấy khô dây quấn rồi nhúng vào sơn cách
điện,sau đó đem sấy khô.Mục đích của công đoạn này là nâng cao tuổi thọ cách
điện của dây quấn. Thời gian khắc phục của máy điện được kéo dài phụ thuộc vào các yếu tố sau:
a) Tẩm, sấy nâng cao được cường độ cách điện của dây quấn. b) Tẩm, sấy nâng cao được độ bền điện của vật liêu cách điệ. c) Tẩm, sấy nâng cao khả năng chịu nhiệt của vật liệu cách điện. d) Tẩm sấy nâng cao khả năng chịu ẩm của vật liệu cách điện. e) Tẩm, sấy nâng cao độ bền cơ khí .
f) Tẩm, sấy nâng cao khả năng truyền nhiệt. g) Tẩm sấy tạo ra lớp bảo vệ cách ly.
Vật liệu trước khi tẩm sấy bao giờ cũng bị nhiễm ẩm kể cả vật liệu cao cấp. Bởi vậy trước khi tẩm cần phải sấy khô tồn bộ dây quấn. Trong trường hợp tẩm sơn emunxi thì không cần sấy vì dung môi sơn emunxi là nước. Hơi ẩm trong cách điện sẽ hổn hợp với nước trong sơn và được loại trừ sau khi sấy khô.
Nhiệt độ sấy càng cao quá trình bay hơi của nước càng nhanh nhưng không được cao qua cấp chịu nhiệt tương ứng với vật liệu cách điện . Có thểđẩy
nhanh quá trình sấy khô dưới áp thấp nhưng chú ý quá trình hút chân không (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
phải sấy quấn đến nhiệt độ qui định trước.
Phương pháp tẩm sơn cơ bản là nhúng tồn bộ dây quấn đã sấy khô (còn nóng) vào sơn cách điện. Sơn được thấm sâu vào cách điện nhờ mao dẫn và áp suất do khối lượng sơn bên trên tạo ra .Số lần tẩm sơn phụ thuộc vào điều kiện vận hành của máy điện và loại vật liệu cách điện được dùng.
Khi tẩm trong bình chân không và áp lực phải theo một qui luật nhất định trước, theo thời gian và áp lực qui định (3 đến 5 phút dưới áp lực 7 đến 8 KG/cm2).
Sau khi tẩm sơn để ráo người ta tiếp trục sấy khô sơn. Giai đoạn sấy khô sơn có thể chia làm hai giai đoạn: loại trừ dung môi của sơn và thiêu kết màng sơn. Thời gian sấy và nhiệt độ sấy phụ thuộc vào điện trở cách điện của vật liệu.
Dây quấn sau khi tẩm sấy được phủ lên bề mặt một lớp sơn phủ. Lớp sơn phủ này có tác dụng cách ly với dây quấn môi trường. Sơn phủ thường có màn ghi hoặc màn hồng. Để tạo lớp sơn mỏng người ta dùng dầu phun sơn với áp suất 4 đến 6 (KG/cm2)tạo ra lớp bụi sơn bám vào bề mặt dây quấn. Sau khi sơn có thểđể khô tự nhiên trong không khí hoặc sấy lại trong lò sấy.
VI.Công nghệ chế tạo gối để trục (nắp máy):
1.Yêu cầu và các điều kiện trong việc gia công lắp máy:
Đối với máy điện công suất nhỏ và vừa gối để trục đồng thời là nắp máy. Trong trường hợp này nắp máy và thân máy nối cứng với nhau thông qua gờ lắp
ráp và các bu lông. Đối với các máy điện công suất lớn gối để thường rời so với thân máy (máy kiểu hở).
Nắp máy là một trong những thiết bị quan trọng của máy điện, nó xác
định vị trí của rôto trong stato do đó xác định được hình dạng và kích thước của khe hở không khí (chuỗi kích B). Các kích thước của nắp máy cũng tham gia các chuỗi kich thước D (độ lệch trục quay rôto với vị trí bình thường so với mặt phẳng chân máy)và các chuỗi kích thước C(chuỗi kích thước dọc trục xác định kích thước ổ bi ).
Nắp máy cần phải có đủ độ cứng, nhưng đều này thường mâu thuẩn với giảm khối lượng máy và tốc độ truyền nhiệt . Có thể tăng độ cứng bằng cách tăng các gân chịu lực, tất nhiên phải chấp nhận sự phức tạp và khối lượng gia công tăng. Cũng có thể tăng độ cứng bằng cách giảm chiều sâu nắp máy (nắp gần như phẳng). Trong trường hợp giờ nắp (ghép với thân)khoẻ hơn nhưng kéo dài thân máy để phần đầu nối không chạm vào nắp. Việc tính tốn độ cứng của nắp thường căn cứ vào chếđộ gia công nắp (lực cặp, lực cắt)còn khi đã ghép vào thân thì độ cứng không còn đáng quan tâm nữa vì chính mối ghép với thân đã làm tăng độ cứng của nắp.
2.Vật liệu và phương pháp tạo phôi:
Nắp máy điện thường được đúc bằng gan, hợp kim nhôm hoặc hàn thép, tương tựđối với thân .
Nắp hàn từ thép ít dùng vì khó gia công cơ và chỉ dùng cho những máy
đặc biệt có độ bền cao nhưđộng cơ chống nổ, các máy lớn chẳng hạn. Độ khó trong gia công cơđối với loại nắp thép tăng khoảng 20 lần so với nắp gang. Phổ
biến nhất là đối với máy điện công suất nhỏ và vừa là nắp đúc bằng gang xám.
Đúc gang cho phép áp dụng các dây chuyền đúc tựđộng năng suất cao, đặc biệt là đối với nắp động cơ kiểu kín. Nắp gang đối với động cơ công suất nhỏ có thể đúc rất mỏng (khoảng 4mm).
Nắp hợp kim thường đúc dưới áp lực, đặc biệt là để gia công cơ nhưng độ
cứng, độ chịu mài mòn và độ tin cậy trong vận hành không cao, giá thành
nguyên liệu cao hơn. Trong thực tế cho thấy đối với nắp silumi nếu phải tháo nắp động cơ một số lần, mối ghép giữa nắp và thân, giữa ổ bi với nắp sẽ bị hỏng. Vì vậy thép hợp kim chỉ dùng trong các máy điện công suất nhỏ (chiều cao tâm trục nhỏ hơn 90mm) và thường có lót buồng ổ bi bằng gan, thép, hoặc kim loại gốm.
Thực tế dùng nắp hợp kim nhôm có giá thành cao hơn gang 40%. Nếu
không có ống lót buồng ổ bi thì nắp hợp kim nhôm hiện nay chỉ dùng cho các
động cơ điện có chiều cao tâm trục không quá 50 đến 63 (mm) ngay cả trong tương lai gần khi tìm được những hợp kim nhôm có độ bền cao hơn.