Xem mẫu
- Thiết kế động cơ không
đồng bộ rôto dây quấn
- MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 5
Chương I: Tính toán kích thước chủ yếu. ................................................ 6
1.Xác định chiều dài đường kính D,chiều dài l : .................................... 6
2.Bước cực: ............................................................................................. 8
3.Lập phương án so sánh : ....................................................................... 8
4. Dòng điện định mức: ........................................................................... 8
Chương II. .................................................................................................. 8
5. Bước rãnh Stato: .................................................................................. 9
6. Số thanh dẫn tác dụng trong một rãnh: ............................................... 9
7. Số vòng dây nối tiếp của 1 pha:.......................................................... 9
8. Kiểu dây quấn : .................................................................................. 9
9. Hệ số dây quấn: ................................................................................ 9
10. Từ thông khe hở không khí: ............................................................ 10
11. Mật độ từ thông khe hở không khí: ................................................. 10
12. Chiều rộng của răng Stato nơi nhỏ nhất: .......................................... 10
13. Chiều rộng rãnh hìng chữ nhật(sơ bộ):............................................. 10
14. Tiết diện dây (sơ bộ): ...................................................................... 10
15. Kích thước rãnh stato và sự điền đầy rãnh như hình và bảng sau: .... 11
16. Mật độ dòng điện dây quấn stato: .................................................... 12
17. Khe hở không khí : .......................................................................... 12
18. Đường kính ngoài của Rôto: ............................................................ 12
19. Chiều dài lõi sắt Rôto: ..................................................................... 12
20. Số rãnh của Rôto: ............................................................................ 12
21. Bước răng Rôto: .............................................................................. 13
22. Dùng dây quấn kiểu thanh dẫn :....................................................... 13
23. Điện áp trên vành trượt lúc không tải:.............................................. 13
24. Dòng điện trong thanh dẫn roto: ...................................................... 13
25. Tiết diện thanh dẫn Rôto: ................................................................ 14
26. Kích thước rãnh Rôto: ..................................................................... 14
27. Mật độ dòng điện Rôto: ................................................................... 14
28. Kích thước rãnh Rôto và sự điền đầy rãnh như bảng và hình vẽ sau: 14
29. Đường kính trong Rôto: ................................................................... 15
Chương III: Tính toán mạch từ. ............................................................. 15
30. Mật độ từ thông trên răng stato: ....................................................... 15
31. Mật độ từ thông trên răng Rôto:....................................................... 16
- 32. Mật độ từ thông trên gông Stato: ..................................................... 16
33. Mật độ từ thông gông Rôto: ............................................................. 17
34. Sức từ động khe hở không khí: ........................................................ 17
35. Sức từ động trên răng Stato: ............................................................ 18
36. Sức từ động trên răng Rôto: ............................................................. 18
37. Hệ số bão hoà răng: ......................................................................... 18
38. Sức từ động trên gông Rôto: ............................................................ 18
39. Sức từ động trên gông Rôto: ............................................................ 19
40. Tổng sức từ động toàn mạch:........................................................... 19
41. Hệ số bão hoà toàn mạch: ................................................................ 19
42. Dòng điện từ hoá: ............................................................................ 19
43. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato: .................................... 20
44. Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn Stato:................... 20
45. Chiều dài dây quấn một pha của Stato: ............................................ 20
46. Chiều dài phần đầu nối với dây quấn phần tử mền của Stato: ......... 20
47. Điện trở Stato: ................................................................................. 20
48. Chiều dài trung bình nửa vòng dây Rôto: ........................................ 20
49. Điện trở Rôto:.................................................................................. 21
50. Điện trở Rôto đã qui đổi : ................................................................ 21
51. Hệ số từ tản rãnh Stato: .................................................................. 21
52. Hệ số từ tản phần đầu nối Stato: ...................................................... 22
53. Từ tản tập Stato: .............................................................................. 22
54. Điện kháng Stato: ............................................................................ 22
55. Từ tản rãnh Rôto:............................................................................. 23
56. Từ tản đầu nối Rôto: ........................................................................ 23
57. Từ tản tạp Rôto: ............................................................................... 23
58. Điện kháng tản Rôto: ....................................................................... 23
59. Điện kháng tản Rôto đã qui đổi : ..................................................... 24
60. Điện kháng từ hoá : ......................................................................... 24
61. Điện trở từ hoá: ............................................................................... 24
Chương IV: Tính toán tổn hao ............................................................... 25
62. Tổn hao sắt chính: ........................................................................... 25
63. Tổn hao bề mặt : .............................................................................. 26
64. Tổn hao đập mạch: .......................................................................... 26
65. Tổn hao sắt phụ: .............................................................................. 27
66. Tổn hao cơ:...................................................................................... 27
67. Tổn hao ma sát trên vành trượt : ...................................................... 27
68. Tổn hao không tải: ........................................................................... 28
69. Tổn hao phụ: ................................................................................... 28
70. Dòng điện không tải : ...................................................................... 28
- 71. Hệ số công suất lúc không tải : ...................................................... 28
Chương V: Đặc tính làm việc ................................................................. 29
TÀI LIỆU THAM KHẢO:.............................Error! Bookmark not defined.
- LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay đất nước ta đang tiến lên thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá
với mục đích tiến kịp và hội nhập vào nền kinh tế của các nước trong khu vực
và trên thế giới. Như ta đã biết ngành công nghiệp năng lượng chiếm một vị trí
rất quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế đất nước. Do đó ngành chế
tạo máy điện đòi hỏi phải luôn đi trước một bước về công nghiệp và chất lượng
nhằm đảm bảo tốc độ phát triển chung của toàn ngành và yêu cầu của nền kinh
tế. Ngành chế tạo máy điện sản xuất ra các thiết bị điện phục vụ cho nền kinh
tế như máy biến áp, động cơ điện dùng làm nguồn động lực cho các loại thiết
bị, công suất từ vài (W) đến hàng trăm (KW).
Với các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật trong bảng số liệu qua tính toán đã đạt
được các yêu cầu của đề ra. Trong quá trình thiết kế em đã được thầy Nguyễn
Trung Cư chỉ dẫn tận tình, em xin chân thành cảm ơn thầy. Trong thời gian
ngắn, với kiến thức học được trên lóp trong đồ án này không tránh khỏi những
sai sót, em mong sự thông cảm và ý kiến đánh giá của thầy và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn
Hà Nội, ngày 04 tháng 05 năm 2009
Sinh Viên : Nguyễn Đăng Lưu
- Chương I: Tính toán kích thước chủ yếu.
1. Xác định chiều dài đường kính D,chiều dài l :
Yêu cầu có kích thước để máy được chế tạo tinh tế nhất và tính năng phù
hợp với tiêu chuẩn.
Theo công thức:
D2 .lδ . n 6,1.10 7
CA = = ( Hằng số máy điện)
p' α 0 . Ks . K dq . A . B δ
+ p:số đôi cực với n=750v/p:
60 f1 60.50
p= = =4
n 750
2p=8
Với P = 45 (Kw) và 2p = 8 ta chọn KD = 0,74 0,77
+ Dn: là đường kính ngoài của lõi sắt Stato.D n có quan hệ mật thiết với
kết cấu máy, cấp cách điện và chiều cao tâm trục h đã chuẩn hoá.Vì vậy thường
chọn D n theo h và từ đó tính ngược lại D.
Với công suất cho Pđm=45(kw) tra bảng IV.1(tr601) sách thiết kế máy
điện. Dãy công suất chiều cao tâm trục của động cơ điện không đồng bộ Rôto
dây quấn kiểu IP23 theo TCVN-1987-94 cấp cách điện B ta có:
h =280(mm)
Với chiều cao h=280(mm) qua bảng 10.3 (tr230) chọn :
Dn = 52(cm)
- + D: đường kính trong của lõi sắt Stato, giữa hai đường kính trong và
D
ngoài của lõi sắt Stato có một quan hệ nhất định: KD=
Dn
Tra bảng 10.2(tr230) trong sách “TKMĐ” ta có: KD = 0,74 0,77
D=KD.Dn=(0,740,77).52 = 38,4840,04 (cm)
Chọn D=40,04 (cm)
k E . Pđm
+ P’ công suất tính toán: P’=
η . cos
Với Pđm=45(kw),từ bảng 10.1(tr228)Sách thiết kế máy điện máy điện ta
có =91,5;cos=0,84 ;theo hình 10.2 (tr 231) trong ” TKMĐ” ta có trị số
kE=0,967.
0,96 7.45
Vậy P’= = 56,62 (kw)
0,91 5.0,84
+Chọn A và B : A là tải đường đặc trưng cho mạch điện; B là mật độ từ
thông khe hở không khí đặc trưng cho mạch từ.Việc chọn A và B ảnh hưởng
rất nhiều đến kích thước chủ yếu D và l . A, B được chọn phụ thuộc nhiều vào
vật liệu. Nếu dùng vật liệu sắt từ tốt (tổn hao thấp hay độ từ thẩm cao), thì chọn
A
B lớn. Trong máy điện không đồng bộ thì tỉ số ảnh hưởng rất lớn đến kích
Bδ
thước máy điện, đặc tính khởi động cũng như đặc tính làm việc của máy điện.
Dùng dây đồng có cấp cách điện cao cấp B nhiệt độ cho phép là 130 0 có
thể chọn A lớn. Với h=280(mm); Dn = 52(cm); 2p = 8 và kiểu bảo vệ IP23 từ
bảng 10.3 (tr234)sách “TKMĐ” ta chọn
A = 430 (A/cm) và B = 0,82(T) .
- 2
Với αδ là hệ số cụm cực từ lấy 0,64 ; k là hệ số sóng lấy
π
π
Ks = = 1,1 ; chọn D=40,04 (cm).
2 2
+Vậy chiều dài lõi sắt là:
6,1. p ' .10 7 6,1.56,62.10 7
l= = =12,46(cm)
α δ . k s . k d . Α . Β δ . D 2 . n 0,64.1,11.0,92.430.0,82.40,04 2.750
Lấy l’ = l1= 12(cm)
2. Bước cực:
π . D π .40,04
τ 15,7(cm)
2p 8
3. Lập phương án so sánh :
lδ 12
= = = 0,76
τ 15,7
Theo hình 10.3b (tr235) sách “TKMĐ” thì để thiết kế chế tạo máy có
tính năng tốt và tính kinh tế cao thì nằm trong phạm vi cho phép.
Với 2p = 8, h 250 (mm), kiểu bảo vệ IP23; đối chiếu với Hình 10-3b
(tr235Sách TKMĐ) ta chọn phương án này là hợp lý .
4. Dòng điện định mức:
P .10 3 45.1000
I1đm = = = 88,71(A)
m 1 . U1 . η . cos 3.220.0,915.0,84
Chương II.
- Dây quấn, rãnh Stato và khe hở không khí.
5. Bước rãnh Stato:
π.D π .40,04
t1 = = = 1,3(cm)
Z1 96
mà Z1 = 2m.p.q1 với q1 = 4, m = 3 ( vì mạch 3 pha), p = 4
nên Z1 = 2.3.4.3 = 96
6. Số thanh dẫn tác dụng trong một rãnh:
Chọn số mạch nhánh song song là: a = 4
A . t1 . a1 4 3 0.1, 3 .4
Ta có : ur1 = = = 25,2
I1dm 88 , 71
Lấy ur1 = 25 vòng
7. Số vòng dây nối tiếp của 1 pha:
u r 1 . Z1 25.96
W1 = = = 100 (vòng)
2. a 1 . m 2.4.3
8. Kiểu dây quấn :
Chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y = 10
y 10
= = = sách “TKMĐ”)
τ 12
9. Hệ số dây quấn: 0,833(Với tra bảng 10.4 tr239
π 10. π
Ta tính : ky1 = sin = sin = 0,966
2 12.2
- α 15
sinq 1 sin 4.
2 2
kr1 = α = 15 = 0,958
q 1 . sin 4. sin
2 2
P .360 4.360
Trong đó: = = = 15
Z1 96
Vậy ta có: kd1 = ky1.kr1 = 0,966.0,958 = 0,925
10. Từ thông khe hở không khí:
K E . U1 0,967.220
= = = 0,01 (Wb)
4. K s . K d . f . w 1 4.1,11.0,92.50.100
11. Mật độ từ thông khe hở không khí:
.10 4 0,01.10 4
B = = 0,829 (T)
α δ . τ . l1 0,64.15,7.12
12. Chiều rộng của răng Stato nơi nhỏ nhất:
Bδ . t1 .lδ 0,829.1,3.12
bz1min = = = 0,567 (cm)
B Zm· . l1 . k c 2.12.0,95
Trong đó theo bảng 10-5c trang 241 sách “TKMĐ” lấy Bz1max = 2(T).
Chọn tôn silic 2312, hệ số ép chặt kc = 0,95.
13. Chiều rộng rãnh hìng chữ nhật(sơ bộ):
br1 = t1- bz1min = 1,3 – 0,567 = 0,733 (cm)
14. Tiết diện dây (sơ bộ):
Theo hình 10-4e (tr237 sách “TKMĐ”) ta có trị số:
AJ = 2000 (A2/mm2)
- AJ 2000
Ta tính được J1 = = = 5,1 (A2/mm 2)
A 430
Chọn hai sợi ghép song song n1 = 2.Vậy tiết diện mỗi sợi dây :
I1 88,71
s’1 = = = 2,17
n 1 . a 1 .J1 2.4.5,1
15. Kích thước rãnh stato và sự điền đầy rãnh như hình và bảng
sau:
Kích thước rãnh ( mm)
Các mục
Chiều rộng Chiều cao
- Dây dẫn KSDKT của Nga cỡ:
0,95.2,5
2,181 mm 2 2,76.2 = 5,52 1,17.25 = 29,25
1,17.2,76
( tra bảng VI.2 trang 620 và bảng VII.b)
- Cách điện rãnh ( bảng VII.b)
2,2 4,5
không kể dung sai
- Kích thước rãnh trừ nêm 7,72 33,75
Rãnh Stato
- 2,83
1
3
38,05
34,05
5
5
7,33
16. Mật độ dòng điện dây quấn stato:
I1 88,71
J1 = = = 5,08 (A/cm2)
n 1 . a 1 . s1 2.4.2,181
17. Khe hở không khí :
D 9 40,04 9
= (1 ) = (1 ) = 0,071 (cm)
1200 2p 1200 8
Chọn = 0,7 mm = 0,07 cm
18. Đường kính ngoài của Rôto:
D’ = D - 2 = 40,04 – 2.0,07 = 39,9(cm)
19. Chiều dài lõi sắt Rôto:
l2 = l1 + 0,5 = 12 + 0,5 = 12,5(cm)
20. Số rãnh của Rôto:
Z2 = 2p.m.q2 = 8.3.3 = 72
- Trong đó lấy q2 = 3
21. Bước răng Rôto:
π .D' π .39,9
t2 = = = 1,7 (cm) = 17 (mm)
Z2 72
22. Dùng dây quấn kiểu thanh dẫn :
Số vòng dây của một pha Rôto:
W2 = 2p.q2 = 8.3 = 24
23. Điện áp trên vành trượt lúc không tải:
W2 24
U2 = 3. U1 = 3.220 = 91,5 (V)
W1 100
24. Dòng điện trong thanh dẫn roto:
I2 = k1.I1dm.1 = 0,88.88,71.4,01 = 313 (A)
Trong đó:
+ K1 là hệ số phụ thuộc vào cos của máy, qua hình 10-5 (tr244 sách
“TKMĐ”) ta có K1 = 0,88.
+ Kd1: hệ số dây quấn Stato, Kd1 = 0,925
π π
sin sin
2m 2.3
kđ2 = kr2 = π π = 0,96
N . sin 3.sin
2. m . N 2.3.3
(Với N = 3, ở đây q = 3)
- m1 . w 1 . k d 1 3.100.0,925
Vậy ta có : V1 = = = 4,01
m 2 . w 2 .k d 2 3.24.0,96
25. Tiết diện thanh dẫn Rôto:
I 2 313
s’2 = = = 56,9 (mm2)
J2 5,5
Trong đó ta chọn: J2 = 5,5 (mm2)
26. Kích thước rãnh Rôto:
Sơ bộ lấy chiều rộng rãnh :
br2 = 0,4.t2 = 0,4.17 = 6,8 (mm)
Chọn thanh dẫn: a = 3,55 (mm), b = 16 (mm)
với tiết diện s2 = 56,25 (mm2) (tra bảng VI.2 tr622,623- “TKMĐ”)
27. Mật độ dòng điện Rôto:
I2 313
J2 = = 5,56(mm 2 )
s 2 56,25
28. Kích thước rãnh Rôto và sự điền đầy rãnh như bảng và hình vẽ
sau:
Các mục Kích thước rãnh ( mm)
- Chiều rộng Chiều cao
- Thanh dẫn bằng đồng:
3,55 16.2 = 32
2
3,55.16 mm
- Cách điện rãnh: 1,7 4,0
- Kích thước rãnh trừ nêm và dung sai 5,25 36
Rãnh Rôto
39,8
1,7
5
5,5
1
36,3
2,5
29. Đường kính trong Rôto:
D2 0,3.40,04 = 12,01 (cm)
Lấy D2 = 12 (cm)
Trong gông Rôto có một dãy lỗ thông gió dọc trục có đường kính
lỗ d g2 =30(mm)
Chương III: Tính toán mạch từ.
30. Mật độ từ thông trên răng stato:
- Bδ . t1 . l δ 0,829.1,3.12,46
Bz1max = 2(T)
b zlmin . l1k c 0,567.12,46.0,95
Bδ . t 1 . l δ 0,829.1,3.12,46
Bz1min = 1,39(T)
b zlmax . l1 . k c 0,814.12,46.0,95
B zlmax B zlmin 2 1,39
Bz1tb = 1,7(T)
2 2
Trong đó:
bz1min = t1 – b r1 =1,3 – 0,733 = 0,567 (cm)
2 h r1 2.3,805
bz1max = t 1 (1 ) b r 1 1,3(1 ) 0,733 0,814(cm)
D 40,04
31. Mật độ từ thông trên răng Rôto:
Bδ . t 2 .l δ 0,829.1,7. 12
Bz2max = 1,7(T)
b z 2 min . l 2 . k c 0,84.12,5.0,95
Bδ . t 2 .lδ 0,829.1,7.12
Bz2min = 1,233(T)
b z 2 max . l 2 . k c 1,155.12,5.0,95
B z 2 max B z 2 min 1,7 1,233
Bz2tb = 1,47(T)
2 2
π(D'2 h r 2 ) π(39,9 2.3,98)
ở đây : b z2min = br2 0,555 0,84(cm)
Z2 72
π[D'2(h 42 h n )] π[39,9 2(0,1 0,25)]
b z 2 max br2 0,555 1,155(cm)
Z2 72
32. Mật độ từ thông trên gông Stato:
- .10 4 0,01.10 4
Bg1= 1,9 (T)
2. h' g1 . l1 . k c 2.2,175.12,46.0,95
Trongđó:
Dn D 2 52 40,04
h’g1= h r 1 d g 1 . m g1 3,805 2,175 (cm)
2 3 2
33. Mật độ từ thông gông Rôto:
.10 4 0,01.10 4
Bg2= 0,53 (T)
2 h' g 2 . λ 2 . κ χ 2.7,97.12,5.0,95
Trong đó:
D' D2 2 39,9 12 2
h’g2 = h r 2 d g 2 .m g 2 3,98 3 7,97 (cm)
2 3 2 3
34. Sức từ động khe hở không khí:
F=1,6 . B.k . . 104 = 1,6 . 0,829 . 1,143 . 0,07 . 104 = 1061(A)
Trong đó : k = k1.k2 = 1,11 . 1,03 = 1,143
t1 13
k1 = 1,11
t 1 γ1δ 13 1,81.0,7
(b 41 /δ 2 ) (2,83 / 0,7) 2
1 = 1,81
5 (b 41 /δ 5 (2,83 / 0,7)
t2 17
k2 = 1,03
t 2 γ 2 δ 17 0,64.0,7
(1,5 / 0,7) 2
2 = 0,64
5 (1,5 / 0,7)
- 35. Sức từ động trên răng Stato:
Fz1 = 2hz1Hz1 = 2.3,805.25,38 = 193,14(A)
1
ở đây: H z1= (H +H +4Hz1tb)
6 z1max z1min
1
= (67,5 + 8,79 + 4.19)=25,38(A/cm)
6
Với Bz1max = 2(T); Bz1tb = 1,7(T); Bz1min = 1,39(T)
Theo phụ lục V-6(tr608 sách “TKMD”) ta có:
Hz1max = 67,5(A/cm); Hz1tb = 19(A/cm); Hz1min = 8,79(A/cm)
36. Sức từ động trên răng Rôto:
Fz2 = 2hz2Hz2 = 2.3,98.11,14 = 88,67(A)
1
ở đây: Hz2 = (H +H +4Hz2tb)
6 z2max z2min
1
= (19 + 6,26 + 4.10,4)= 11,14 (A/cm)
6
với Bz2max = 1,7 (T); Bz2tb = 1,47 (T); Bz2min = 1,233 (T)
Theo phụ lục V-6(tr608) ta có:
Hz2max = 19 (A/cm); H z2tb = 10,4 (A/cm); Hz2min = 6,26 (A/cm)
37. Hệ số bão hoà răng:
Fδ Fz1 Fz 2 1061 193,14 88,67
kz = 1,27
Fδ 1061
38. Sức từ động trên gông Rôto:
- Fg1 = Lg1Hg1 = 19,55.52,2 = 1020,5 (A)
π(D n h g1) π(52 3,175)
ở đây: Lg1 = 19,55 (cm)
2p 8
với Bg1 = 1,9 (T),theo phụ lục V-9(tr611 sách “TKMĐ”) ta có:
Hg1 = 52,2 (A/cm)
39. Sức từ động trên gông Rôto:
Fg2 = Lg2Hg2 = 8,62.1,15 = 9,91 (cm)
π(D 2 h g 2 ) π(12 9,97)
ở đây : Lg2 = 8,62 (cm)
2p 8
Với Bg2 = 0,53 (T), theo phụ lục V-9(tr611 sách”TKMĐ”)
Ta có: H g2 = 1,15 (A/cm)
40. Tổng sức từ động toàn mạch:
F = F + Fz1 + Fz2 + Fg1 + Fg2
=1061 + 193,14 + 88,67 + 1020,5 + 9,91 = 2373,22 (A)
41. Hệ số bão hoà toàn mạch:
F 2373,22
k = 2,24
Fδ 1061
42. Dòng điện từ hoá:
pF 4.2373,22
I = 38(A)
0,9. m1 . w 1 . k d 1 0,9.3. 100.0,92 5
- Iµ 38
I* = 0,43
I1 88,71
43. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato:
ld1 = kd1y1 + 2B = 1,9.14,34 + 2.1 = 29,246(cm)
π(D h r1 ) β π(40,04 3,805)0,833
trong đó :y = 14,34
2p 8
tra bảng (3.4) ta có: kd1 = 1,9; kf1 = 0,72; B = 1 (cm)
44. Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn Stato:
ltb1 = l1 + ld1 = 12 + 29,246 = 41,246 (cm)
45. Chiều dài dây quấn một pha của Stato:
L1 = 2 . 1tb1 . W1 . 10-2 = 2 . 41,246 . 100 . 10-2 = 82,49 (m)
46. Chiều dài phần đầu nối với dây quấn phần tử mền của Stato:
f1 = kf1y + B = 0,72 . 14,34 + 1 = 11,325 (cm)
47. Điện trở Stato:
L1 1 82,49
r1 = 75 0,103
n1 . s1 . a 1 46 2.2,181.4
I1 88,71
r1* = r1. = 0,103 . = 0,042
U1 220
48. Chiều dài trung bình nửa vòng dây Rôto:
ltb2 = l2 + ld2 = 12,5 + 18,22 = 30,72 (cm)
trong đó : ld2 = kd2.y2 + 2B = 1,15 . 14,1 + 2 . 1 = 18,22 (cm)
nguon tai.lieu . vn