Nhóm thông số thiết kế mạch từ là các kích thước răng rãnh của stato và rôto. Sự thay đổi tiết diện rãnh làm tác động đến các thành phần tổn hao
đồng và tổn hao sắt như đã khảo sát. Khi tiết diện rãnh không đổi (Sr = const), vì ràng buộc bởi mật độ từ thông ở răng Bz và ở gông Bg nên chiều cao rãnh sẽ biến thiên trong khoảng hrmin h÷ rmax. Nếu hr tăng thì chiều cao gông hg giảm và bề rộng của răng bz tăng. Quan hệ này thể hiện ở hình 2.8.
Khi hr tăng sẽ làm Bg lớn và Bz nhỏ. Khi đó sức từ động ở gông Fg và tổn hao sắt ở gông PFeg tăng, ngược lại sức từ động ở răng Fz và tổn hao sắt ở răng PFez giảm. Quan hệ giữa hrvới sức từ động và tổn hao sắt như hình 2.9, 2.10.
Hình 2.9: Quan hệ giữa sức từ động và hr
Hình 2.10: Quan hệ giữa tổn hao sắt và hr
Qua hình 2.9 và hình 2.1 cho thấy nếu h0 r = hr* thì FΣ = F(h*) cực tiểu nên dòng từ hóa và dòng điện tiêu thụ nhỏ kéo theo tổn hao đồng stato (pCu1) giảm và cosϕ tăng, nếu hr =hr∗∗ thì tổn hao sắt là nhỏ nhất PFe = PFemin. Quan hệ giữa chiều cao rãnh stato với sức từ động và tổn hao sắt trên lõi sắt stato được khảo sát ở động cơ 5,5 kW, 2p = 4 như hình 2.11, hình 2.12 [9].
∗ ∗
r h
Hình 2.11: Quan hệ giữa sức từ động stato và chiều cao rãnh stato hrs
Hình 2.12: Quan hệ giữa tổn hao sắt stato và chiều cao rãnh stato hrs Nhận xét: Cứ mỗi giá trị của chiều cao rãnh sẽ xác định được các kích thước còn lại của răng rãnh (hg, bz …), ứng với mỗi bộ kích thước khác nhau thì sức từ động và tổn hao sắt khác nhau. Từ kết quả khảo sát ở hình 2.11 và hình 2.12 cho thấy giá trị hr = *
r h ( *
r
Fsmin) khác với giá trị hr =hr∗∗ ( ∗∗=1,7 r
h cm) để tổn hao sắt nhỏ nhất (PFe =
PFemin). Do đó trong tính toán thiết kế cần chọn hr phù hợp để tổn hao ít nhất
nhằm nâng cao hiệu suất động cơ đồng thời đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cần thiết.
Kết luận chương 2 h
Kết quả c ương này đạt được là:
1. Đã phân tích ảnh hưởng của các thông số thiết kế (nhóm thông số kích thước cơ bản, nhóm thông số thiết kế mạch điện, nhóm thông số thiết kế mạch từ) đến tổn hao đồng và sắt là hai thành phần chiếm tỷ lệ lớn trong các tổn hao của động cơ KĐB ba pha rôto lồng sóc. Trong quá trình tính toán thiết kế các nhóm thông số trên có mối liên quan lẫn nhau nên cần có tính toán tối ưu trong việc xác định chúng để tổn hao đồng và sắt ít nhất đồng thời đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật khác.
2. Qua phân tích cho thấy, trong quá trình thiết kế, tiết diện rãnh stato được tính chọn sao cho hệ sô lấp đầy cực đại và nên thay đổi tiết diện rãnh theo kích thước dây quấn chuẩn. Chiều cao rãnh (stato,rôto) tối ưu xác định theo hàm mục tiêu toàn cục là η lớn nhất, không nên tối ưu theo hàm mục tiêu cục bộ (như tổng tổn hao sắt nhỏ nhất hay tổng sức từ động nhỏ nhât).
Việc phân tích tác động của các thông số thiết kế đến hai thành phần tổn hao chính của động cơ KĐB ba pha rôto lồng sóc là một bước quan trọng để người thiết kế có thể định hướng và đưa ra giải pháp thiết kế mạch điện và mạch từ tối ưu nhằm giảm nhỏ tổng tổn hao đồng và sắt để hiệu suất động cơ cao hơn.
CHƯƠNG 3
PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN VÀ MẠCH TỪ
Đặc tính của động cơ KĐB ba pha rôto lồng sóc phụ thuộc vào nhiều thông số như đã khảo sát ở chương 2, gồm có: nhóm thông số kích thước cơ bản, nhóm thông số thiết kế mạch điện và nhóm thông số thiết kế mạch từ. Các thông số này gọi chung là thông số thiết kế, mỗi thay đổi của chúng sẽ ảnh hưởng khác nhau đến đặc tính động cơ. Quá trình thiết kế một động cơ điện KĐB ba pha rôto lồng sóc có hiệu suất cao là tính toán và lựa chọn các thông số thiết kế sao cho máy đạt được hiệu suất yêu cầu nhưng phải đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật.
Để hiệu suất động cơ được nâng cao, cần có phương pháp tính toán thiết kế hợp lý giảm nhỏ tổn hao đồng và tổn hao sắt là hai thành phần tổn hao chính của động cơ [20]. Tuy nhiên, tổn hao sắt và tổn hao đồng có quan hệ với nhau (đã khảo sát ở chương 2) do đó không thể tác rời chúng trong quá h trình thiết kế. Quá trình chọn lựa các thông số thiết kế g ảm hai thành phần i tổn hao chính nhằm để nâng cao hiệu suất động cơ kèm theo các điều kiện ràng buộc về công nghệ, vật liệu, chỉ tiêu kỹ thuật khác nên thực tế đây là bài toán thiết kế tối ưu có hàm mục tiêu là hiệu suất động cơ lớn nhất.