1. Trang Chủ
  2. Điện-Điện tử-Viễn thông
  3. Đồ án Thiết kế máy điện quay: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc

Đồ án Thiết kế máy điện quay: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc

Đồ án Thiết kế máy điện quay: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc gồm 2 phần với nội dung: tổng quan về máy điện quay. Phần 2 trình bày về Tính toán thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN QUAY Thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc Giáo viên hướng dẫn : S inh viên thực hiện : Phan Văn Kiên 1 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN V

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện-Điện tử-Viễn thông

Số trang 66

Ngày tạo 8/30/2018 1:04:18 AM +00:00

Loại tệp DOC

Kích thước 1.42 M

Tên tệp

Tải Đồ án Thiết kế máy điện quay: Thiết kế động cơ điệ... (.docx) Tải Đồ án Thiết kế máy điện quay: Thiết kế động cơ điệ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN QUAY Thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc Giáo viên hướng dẫn : S inh viên thực hiện : Phan Văn Kiên 1 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  2. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Trang P HẦN 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC MÁY ĐIỆN QUAY………………..……..4 I. Kết cấu chung của các máy điện quay………………………..….….....………..4 II. Nguyên lý làm việc của các máy điện quay ………………..……..….………...4 CHƯƠNG 2: ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ………... .........5 I. Khái niệm chung…….……………………………………….……………….….5 II. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ………………….…………………….…..6 III. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ…………………….…...…..10 IV. Công dụng………………………………………….………….……………...12 V.Phân loại……………. …………………………………………………………13 CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN………………………………….……….............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 và tính toán……………….……………..…...15 VII. Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồnh bộ rôto lồng sóc……...…..…...15 PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHƯƠNG I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯ ỚC CHỦ YẾU…………………………...19 CHƯƠNG II. DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ……...24 CHƯƠNG III. DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO………...……………....30 CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN 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 TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG……………………...49 2 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  3. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ CHƯƠNG IX. TÍNH TOÁN NHIỆT………………………………..…………...54 KẾT LUẬN ………………………………………………………….……… …...61 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………..………...62 MỤC LỤC………………………………………………………………………...63 3 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  4. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ LỜ I NÓI ĐẦU Trong sản xuất hiện nay, việc ứng dụng động cơ điện vào việc truyền động để tạo ra các nguyên công nhằm tạo ra các sản phẩm phục vụ con người là rất phổ biến. Máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sử dụng, b ảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên được sử dụng nhiều trong nền kinh tế quốc dân (như trong máy cái, bơm nước, quạt gió…). công suất nhỏ và trung bình. Tuy vậy, máy điện không đồng bộ có những nhược điểm như: cosφ của máy thường không cao và đặc tính điều chỉnh tốc độ không được tốt nên ứng dụng của máy điện không đồng bộ có phần bị hạn chế. Vì vậy, sự cần thiết hiện nay là phải thiết kế ra những máy điện để đáp ứng nhu cầu xã hội. Tuy vấn đề thiết kế máy điện không còn mới nhưng để thiết kế ra những máy điện đạt hiệu suất cao và hệ số cosφ lớn để tiết kiệm cho người tiêu dùng, nâng cao hiệu suât cho lưới điện Quốc gia hay đáp ứng một nhu cầu nào đó của khách hàng thì lúc nào cũng là vấn đề rất mới đòi hỏi người thiết kế phải nắm vững các kiến thức lý thuyết kết hợp với tư duy sáng tạo để tạo ra những sản phẩm tối ưu nhất nhằm giảm giá thành, đáp ứng nhu cầu sử dụng, giải quyết việc làm… Nhờ sự giảng dạy tận tình và chu đáo của Thầy Nguyễn Anh Tuấn và sự hướng dẫn tận tình của Thầy N guyễn Văn Hà và các thầy cô bộ môn đã tận tình giúp đỡ em để hoàn thành đồ án “Thiết kế động cơ điện không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc”. Do điều kiện thời gian có hạn cũng như kiến thức thực tế còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận được những góp ý của thầy cô và bạn bè để hoàn thiện đồ án cũng như kiến thức của mình. Qua đồ án này, em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Hà, Thầy Nguyễn Anh Tuấn, Thầy Ngô Đức Kiên và các thầy cô bộ môn đã tận tình giúp đ ỡ em hoàn thiện đồ án này. Vinh, ngày 11 tháng 11 năm 2010 Sinh viên thực hiên: Phan Văn Kiên 4 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  5. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN 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 độ ng cơ điện không đồng bộ 3pha rôto 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 TOÁN: 1. Xác định các kích thước chủ yếu của động cơ. 2. Thiết kế mạch từ. 3. Thiết kế dây quấn. 4.Tính toán tổn hao. 5. Tính toán nhiệt và thông số. 6. Xây d ựng các đặc tính của động cơ. 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 : Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Anh Tuấn Nguyễn Văn H à 5 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  6. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ................................................................................................................... LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PH ẢN BIỆN ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ............................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 6 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  7. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ..................................................................................................... 7 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  8. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ Phần 1: TỔNG QUAN Chương 1: ĐẠI C ƯƠNG VỀ CÁC MÁY ĐIỆN QUAY I. KẾT CẤU CHUNG CỦA CÁC MÁY ĐIỆN QUAY Máy điện quay thư ờng gồm có hai bộ phận kết cấu chính là m ạch từ và dây quấn, ở đó diễn ra sự biến đổi năng lượng cơ điện, và các bộ phận kết cấu khác. Mạch từ của máy điện qua y gồm hai khối thép đồng trục cách nhau b ởi một khe hở đảm bảo cho một trong hai khối thép có thể chuyển động quay tương đối so với khối kia. Khối đứng yên gọi là phần tĩnh hay stato, còn khối quay được gọi là phần quay hay rô to. Nếu từ thông trong khối thép là xoay chiều hay biến thiên thì nó được ghép bằng các lá tôn silic dày 0,35 ÷ 0,5 mm để làm giảm tổn hao do dòng xoáy, còn n ếu từ thông là không đổi thì nó được đúc bằng thép hoặc ghép từ thép tấm. Các dây qu ấn của máy điện quay đ ược đặt ở hai phía khe hở trong các rãnh hoăc trên các cực của stato hay roto. Các b ộ phận kết cấu khác gồm có: vỏ máy, nắp máy, trục, ổ trục, quạt gió hoặc hệ thống làm mát… II. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC MÁY ĐIỆN QUAY Nguyên lý làm việc của tất cả các máy điên quay đều dựa vào hai định luật điện từ cơ b ản. Định luật thứ nhất là định luât sức điện động e cảm ứng được trong một từ trường đứng yên có từ cảm B. Chiều và giá trị của sức điện động đó    được xác định từ tích vectow e = v l^ B . Đó là định luật cơ sở của máy phát điện biến đổi cơ năng thành điện năng. Định luật thứ hai là định luật về lực điện từ ƒ tác dụng lên thanh dẫn có chiều d ài l khi nó có dòng điện i và nằm trong từ trường có    từ cảm B. Chiều và độ lớn của lực ƒ được xác định theo tích vectơ f = i l^ B . Đó là đ ịnh luật cơ bản của đọng cơ biến đổi điện năng thành cơ năng. Vì hai định luật điện từ cơ b ản nói trên là thuận nghịch n ên bất kì một máy điện quay nào cũng có thể làm việc thuận nghịch, nghĩa là có th ể làm việc như máy phát điện hoặc như động cơ điện . Chương 2: ĐẠI C ƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 8 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  9. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ I. KHÁI NIỆM CHUNG Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều, làm việc theo n guyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ rô to n khác tốc độ từ trường quay trong máy n1. Máy điện không đồng bộ có thể làm việc ở hai chế độ: động cơ và máy phát. Máy điện do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sử dụng và b ảo quản thuận tiện, giá th ành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân, nhất là lo ại công suất dưới 100kW. Máy phát diện không đồng bộ ít dùng vì có đặc tính làm việc không tốt và theo yêu cầu thiết kế, nên trong chương này ta chủ yếu đề cập đến động cơ không đông bộ. Động cơ không đồng bộ đư ợc sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao và gần như không bảo trì. Gần đây do kĩ thuật điện tử phát triển, nên động cơ không đồng bộ đã đáp ứng được yêu cầu điều chỉnh tốc độ vì vậy động cơ càng sử dụng rộng rãi h ơn. Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc cấu tạo đ ơn giản nhất nên chiếm một số lượng khá lớn trong loại động cơ điện công suât nhỏ và trung bình. Nhược điểm của loại n ày là điều chỉnh tốc độ khó khăn và dòng điện khởi động lớn (thường 6 ÷ 7 lần dòng điện định mức). Để bổ khuyết cho nhược điểm n ày, người ta đ ã chế tạo động cơ không đồng bộ roto lồng sóc nhiều tốc độ và dùng rôto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện kh ởi động, đồng thời tăng mômen khởi động lên. Động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có thể điều chỉnh tốc được tốc độ trong một chừng mực nhất định, có thể tạo một mômen khởi động lớn mà dòng khởi động không lớn lắm, nhưng chế tạo có khó hơn so với với loại rôto lồng sóc, do đó giá thành cao hơn, bảo quản cũng khó hơn. Động cơ điện không đồng bộ được sản xuất theo kiểu bảo vệ IP23 và kiểu kín IP44. Nh ững động cơ điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng qu ạt gió hướng tâm đặt ở hai đầu rôto động cơ điện. Trong các động cơ rôto lồng sóc đúc nhôm thì cánh quạt nhôm được đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch. Loại động cơ điện theo cấp bảo vệ 9 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  10. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ IP44 thường nhờ vào cánh quạt đặt ở ngoài vỏ máy để thổi gió ở mặt ngoài vỏ máy, do đó tản nhiệt có kém hơn so với loại IP23 nhưng bảo d ưỡng máy dễ d àng hơn. Hiện nay các nước đ ã sản xuất động cơ điện không đồng bộ theo dãy tiêu chu ẩn. Dãy động cơ không đồng bộ công suất từ 0,55– 90 KW ký hiệu là K theo tiêu chu ẩn Việt Nam 1987– 1994 được ghi trong bảng 10-1 (Trang 228 TKMĐ). Theo tiêu chuẩn n ày, các động cơ điện không đồng bộ trong d ãy điều chế tạo theo kiểu IP44. Ngoài tiêu chuẩn trên còn có tiêu chuẩn TCVN 315 – 85, quy định dãy công su ất động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc từ 110 kW-1000 kW, gồm có công su ất sau: 110, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 và 1000kW. II. CẤU TẠO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Động cơ không đồng bộ về cấu tạo được chia làm hai loại: động cơ không đồn g bộ ngắn mạch hay còn gọi là rô to lồng sóc và động cơ dây quấn. Stato có hai loại như nhau. Ở phần đồ án này chỉ nghiên cứu động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc gồm hai thành phần chính là stato và rô to, ngoài ra còn có vỏ mấy, nắp máy và trục máy. Trục làm bằng thép, trên đó gắn rôto, ổ bi và phia cuôi có gắn một quạt để làm mát máy d ọc trục. 1. Stato (phần tĩnh) Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép, dây quấn. a) Vỏ máy Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm m ạch dẫn từ. Vỏ máy gồm có thân và nắp. Thường vỏ máy làm bằng gang. Đối với máy có công su ất tương đối lớn (1000 kW) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ. b) Lõi thép 10 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  11. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay, nên đ ể giảm tổn hao lõi sắt được làm những lá thép kỹ thuật điện dây 0,5mm ép lại. Khi đường kính ngoài lõi sắt nhỏ h ơn 900 mm thì dùng cả tấm tròn ép lại. Khi đường kính ngoài lớn hơn trị số trên thì phải dùng những tấm hình rẻ quạt (hình 2.1) ghép lại thành khối tròn. Yêu cầu lõi sắt là phải dẫn từ tốt, tổn hao sắt nhỏ và ch ắc chắn. Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên b ề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Nếu lõi sắt ngắn thì có thể ép thành một khối. Nếu lõi sắt dài quá thì thường ghép thành từng thếp ngắn, mỗi thếp dài từ 6 ÷ 8 cm, đặt cách nhau 1 cm để thông gió cho tốt. Mặt trong của lá thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn. H ình 2.1: lá thép stato c) Dây quấn Dây qu ấn stator được đặt vào rãnh của lõi sắt và đư ợc cách điện tốt với lõi sắt. Có thể là dây đồng hoặc nhôm. Dây quấn đóng vai trò quan trọng của máy điện vì nó trực tiếp tham gia các quá trình biến đổi năng lượng điện năng thành cơ năng hay ngư ợc lại, đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấn cũng chiếm một phần khá cao trong to àn bộ giá thành máy. 11 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  12. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ 10 9 h b 8 3 7 4 6 5 H ình 2.2 : cấu tạo động cơ điện không đồng bộ 1. Lõi thép stato;2. Dây quấn stato;3.Nắp máy;4. Ổ bi;5. Trục máy; 6.Hộp đấu cực;7. Lõi thép roto;8. Thân máy;9. Quạt gió làm mát; 10. Hộp quạt H ình 2.3 : Lõi thép stato 12 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  13. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ 2) Rôto (phần quay) Rôto là phần quay gồm lõi thép, dây qu ấn và trục máy. a) Lõi thép Lõi thép của rôto (hình 2.4) bao gồm các lá thép kỹ thuật điện nh ư của stator, điểm khác biệt ở đây là không cần sơn cách điện giữa các lá thép vì tần số làm việc trong ro to rất thấp, chỉ vài Hz, nên tổn hao do dòng phuco trong rô to rất thấp. Lõi thép được ép trực tiếp lên trục má y hoặc lên một giá rôto của máy. Phía ngoài của lõi th ép có xẻ rãnh để đặt dây qu ấn rôto. (a) (b) H ình 2.4: cấu tạo rôto động cơ không đồng bộ. (a) Dây quấn rôto lồng sóc. (b) Lõi thép rôto. b) Trục: Trục của động cơ không đồng bộ làm bằng lõi thép, trên đó gắn lõi thép rô to. c) Dây quấn rôto Phân làm hai loại chính: loại rôto kiểu dây quấn và loại rôto kiểu lồng sóc:  Lo ại rô to kiểu dây quấn Rô to có dây quấn giống như dây quấn stato. Máy điện kiểu trung bình trở lên dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp, vì bớt những dây đ ầu nối, kết cấu dây quấn 13 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  14. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ trên rô to chặt chẽ. Máy điện cỡ nhỏ dùng dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn ba pha của rôto thường đấu h ình sao. Đặc điểm của loại động cơ kiểu dây quấn là có th ể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch rôto để cải thiện tính năng mở máy, điều chinh tốc độ hay cải thiện hệ số công suất của máy.  Lo ại rô to kiểu lồng sóc Kết cấu của loại dây quấn rất khác với dây quấn stato. Trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto, đặt các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch bằng đồng hay nhôm. Nếu là rôto đúc nhôm thì trên vành ngắn mạch còn có các cánh khoáy gió. Rôto thanh đồng đư ợc chế tạo từ đồng hợp kim có điện trở suất cao nhằm mục đích nâng cao mômen mở máy. Để cải thiện tính năng mở máy, đối với máy có công suất lớn, người ta làm rãnh rôto sâu hoặc dùng lồng sóc kép. Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto được làm chéo góc so với tâm trục. Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt. 3) Khe hở Vì rôto là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (0,2  1 mm trong máy cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòng từ hóa lấy từ lưới vào, nhờ đó hệ số công suất của máy cao hơn. III. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Động cơ không đống bộ ba pha có hai phần chính: stato (phần tĩnh) và rô to (phần quay). Stato gồm có lõi thép trên đó có chứa dây quấn ba pha. Khi đấu dây quấn ba pha vào lưới điện ba pha, trong dây quấn sẽ có các dòng đ iện chạy, hệ thống dòng điện n ày tao ra từ trường quay, quay với tốc độ: f1 n1  60 p 14 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  15. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ Trong đó : – f1: tần số lưới điện (Hz) – p: số đôi cực của dây quấn Phần quay, nằm trên trục quay bao gồm lõi thép rôto. Dây quấn rô to bao gồm một số thanh dẫn đặt trong các rãnh của mạch từ, hai đầu được nối bằng hai vành ngắn mạch. Từ trường quay của stato cảm ứng trong dây rô to sức điện động E, vì dây quấn stato kín mạch nên trong đó có dòng điện chaỵ. Sự tác dụng tương hổ giữa các thanh dẫn mang dòng điện với từ trường của máy tạo ra các lực điện từ Fđt tác dụng lên thanh d ẫn có chiều xác định theo quy tắc b àn tay trái. Tập hợp các lực tác dụng lên thanh dẫn theo phương tiếp tuyến với bề măt rôto tạo ra mômen quay rôto. Như vậy, ta thấy điện năng lấy từ lưới điện đã được biến thành cơ năng trên trục động cơ. Nói cách khác, động cơ không đồng bộ là một thiết bị điện từ, có khả năng biến điện năng lấy từ lưới điện th ành cơ năng đưa ra trên trục của nó. Chiều quay của rôto là chiều quay của từ trường, vì vậy phụ thuộc vào thứ tự pha của điện áp lưới đăt trên dây qu ấn stato. Tốc độ của rôto n là tốc độ làm việc và luôn luôn nh ỏ hơn tốc độ từ trư ờng và ch ỉ trong trường hợp đó mới xảy ra cảm ứng sức điện động trong dây quấn rôto. Hiệu số tốc độ quay của từ trường và rôto được đặc trưng bằng một đại lượng gọi là h ệ số trượt s: n1  n s n1 Khi s = 0 nghĩa là n1 = n, tốc độ rôto bằng tốc độ từ trường, chế độ này gọi là ch ế độ không tải lý tưởng (không có bất cứ sức cản nào lên trục). Ở chế độ không tải thực, s  0 vì có một ít sức cản gió, ma sát do ổ bi … Khi hệ số trượt bằng s = 1, lúc đó rôto đ ứng yên (n = 0), momen trên trục bằng momen mở máy. Hệ số trượt ứng với tải định mức gọi là hệ số trượt đ ịnh mức. Tương ứng với hệ số trượt này gọi tốc độ động cơ gọi là tốc độ định mức. 15 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  16. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ Tốc độ động cơ không đồng bộ bằng: n  n1 (1  s) Một đăc điểm quan trọng của động cơ không đồng bộ là dây qu ấn stato không được nối trực tiếp với lưới điện, sức điện động và dòng điện trong rô to có được là do cảm ứng, chính vì vậy người ta cũng gọi động cơ này là đ ộng cơ cảm ứng. Tần số dòng đ iện trong rôto rất nhỏ, nó phụ thuộc vào tốc độ trựơt của rô to so với từ trư ờng: n1  n p.n1 (n1  n) fp   s. f1 60 60.n1 Động cơ không đồng bộ có thể làm việc ở chế độ máy phát điện nếu ta dùng một động cơ khác quay nó với tốc độ cao h ơn tốc độ đồng bộ, trong khi các đầu ra của nó đư ợc nối với lưới địện. Nó cũng có thể làm việc độc lập nếu trên đầu ra của nó được kích bằng các tụ điện. Động cơ không đồng bộ có thể cấu tạo thành động cơ một pha. Động cơ một pha không thể tự mở máy được, vì vậy để khởi động động cơ một pha cần có các phần tử khởi động như tụ điện, điện trở … IV. CÔNG DỤNG Máy điện không đồng bộ là máy điện chủ yếu dùng làm động cơ điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành rẻ, dễ bảo quản… Nên động cơ không đồng bộ là lo ại máy điện được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc d ân với công suất vài chục W đến h àng chục kW. Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ… Trong hầm mỏ dùng làm máy tư ới hay quạt gió. Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông phẩm. Trong đời sống hàng ngày, máy điện không đồng bộ cũng đã chiếm một vị trí quan trọng như quạt gió, quay đĩa động cơ trong tủ lạnh, máy giặt, máy b ơm … Nhất là loại rôto lồng sóc. Tóm lại sự ph át 16 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  17. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ triển của nền sản suất điện khí hóa, tự động hóa và sinh ho ạt hằng ngày, ph ạm vi của máy điện không bộ ngày càng được rộng rãi. Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện, nhưng đặc tính không tốt so với máy điện đồng bộ, nên chỉ trong vài trường hợp nào đó (như trong quá trình điện khí hóa nông thôn) cần nguồn điện phụ hay tạm thời thì nó cũng có một ý nghĩa rất quan trọng. V. PHÂN LO ẠI MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 ) Phân loại theo kết cấu vỏ máy o Kiểu kín o Kiểu hở o Kiểu bảo vệ 2 ) Phân loại theo số pha Ta có m áy điện không đồng bộ o Một pha o Hai pha o Ba pha 3 ) Phân loại theo kiểu dây quấn rôto o Máy điện không đồng bộ rôto lồng sóc. o Máy điện không đồng bộ rôto dây quấn. 17 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  18. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ Chương 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN I. Ư u diểm - Kết cấu đơn giản nhất (nhất là loại đúc nhôm). - Vận h ành d ể d àng, bảo quản thuận tiện. - Sử dụng rộng rãi và phổ biến trong phạm vi công suất nhỏ và vừa. - Sản xuất với nhiều cấp điện áp khác nhau (từ 24 V đến 10 kV) nên rất thích nghi cho từng người sử dụng. II. K huyết điểm - Hệ số công su ất thấp gây tổn thất nhiều công suất phản kháng của lưới điện. - Không sử dụng được lúc non tải hoặc không tải. - Khó điều chỉnh tốc độ. - Đặc tính mở máy không tốt, dòng đ iện khởi động lớn (thường bằng 6 ÷ 7 lần dòng đ ịnh mức). - Momen mở máy nhỏ. III. Biện pháp khắc phục - Hạn chế vận hành non tải. - Cải thiện đặc tính mở máy bằng cách điều chỉnh tốc độ (bằng cách thay đổi điện áp, thêm điện trở phụ vào m ạch ro to hoặc nối cấp), ha y dùng rôto có rãnh sâu, rôto lồng sóc kép để hạ dòng khởi động, đồng thời tăng momen m ở máy. - Ch ế tạo rôto có khe hở nhỏ để hạn chế dòng điện từ hóa và nâng cao hệ số công suất. - Sử dụng phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng rẻ tiền, chắc chắn. IV. Nhận xét Mặt dù có nhiều khuyết điểm nhưng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc có những ưu điểm mà nh ững động cơ khác không có được và quan trọng nhất là đơn giản, dể sử dụng, giá thành rẻ. Thực tế động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc được áp dụng rộng rãi, về số lượng chiếm 90%, về công suất chiếm 55%. 18 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  19. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ V. Tiêu chuẩn sản suất động cơ - Tiêu chuẩn về d ãy sản suất: Chuẩn hóa dãy công suất của động cơ phù hơp với trình độ sản xuất của từng nước. Dãy công suất dược sắp xếp theo chiều tăng dần. - Tiêu chuẩn về kích thư ớc lắp đặt. - Độ cao tâm trục h: lắp đặc được đồng bộ, thể hiện trình độ sản xuất, trang bị máy công cụ sản xuất. - Khoảng cách chân đế (giữa các lỗ bắc bulong). VI. Nội dung thuyết minh, thiết kế và tính toán Trong phạm vi của đố án này, yêu cầu : 1 ) Xác định các kích thước chủ yếu của động cơ. 2 ) Thiết kế mạch từ. 3 ) Thiết kế dây quấn. 4 ) Tính toán tổn hao. 5 ) Tính toán nhiệt và thông số. 6 ) Xây dựng các đặc tính của động cơ. VII. Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc 1. Tiêu chuẩn về dãy công suất Hiện nay các nước đ ã sản xuất động cơ điện không đồng bộ theo dãy tiêu chu ẩn. Dãy động cơ điện không đồng bộ công suất từ 0,55 kW đến 9 0 kW ký hiệu K theo Tiêu chu ẩn Việt Nam 1987 - 1994 đươc ghi trong bảng 10-1 (Thiết Kế Máy Điện, trang 228). Ngoài tiêu chuẩn trên còn có tiêu chuẩn TCVN 315-85, quy định dãy công su ất của động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc công suất từ 110kW đến 1000 kw,gồm các cấp công suất sau : 110, 132, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 và 1000 kW. 19 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
  20. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN GVHD: NGUY ỄN VĂN HÀ 2. Tiêu chuẩn về kích thước lắp đặt độ cao tâm trục – Độ cao tâm trục: từ tâm của trục đến bệ máy. Đây là một đại lư ợng rất quan trọng trong việc lắp ghép động cơ với những cơ cấu thiết bị khác. – Kích thước lắp đặt: chiều cao tâm trục có thể đ ược chọn theo d ãy công su ất của động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc. 3. Ký hiệu máy Kí hiệu của một động cơ điện không đồng bộ rô to lồng sóc được ghi theo kí hiệu về tên gọi của dãy động cơ điện, kí hiệu về chiếu cao tâm trục quay, kí hiệu về kích thước lắp đặt dọc trục và kí hiệu về số cực. Ví dụ: 3K 250 M4. - 3K: động cơ điện không đồng bộ dày K thiết kế lại lần 3. - 250: chiều cao tâm trục bằng 250 mm. - M: kích thước lắp đặc dọc trục là M (kích thước lắp đặt dọc trục có 3 cỡ: L (dài), M (trung bình) và S (ngắn). - 4: máy có 4 cực. 4. Cấp bảo vệ Cấp bảo vệ có ảnh hưởng rất lớn đến kết cấu của máy. Cấp bảo vệ được ký hiệu bằng chữ IP và 2 chữ số kèm theo, trong đó chữ số thứ nhất chỉ mức độ bảo vệ chống tiếp xúc của người vá các vật khác rơi vào máy. Được chia làm 7 cấp đánh số từ 0 ÷ 6, trong đó số 0 chỉ rằng máy không được bảo vệ (kiểu hở hoàn toàn), còn số 6 chỉ rằng máy được bảo vệ hoàn toàn không cho người tiếp xúc, đồ vật và bụi không lọt vào. Chữ số thứ hai chỉ mức độ bảo vệ chống nước vào máy gồm 9 cấp đánh số từ 0 ÷ 8, trong đó số 0 chỉ rằng máy không được bảo vệ, còn số 8 chỉ rằng, máy có thể ngâm trong nước trong thời gian vô định hạn. Theo tiêu chuẩn TCVN 1987-1994, các dãy động cơ điện khồng đồng bộ trong dãy đ ều chế tạo theo kiểu IP44. 20 SVTH: PHAN VĂN KIÊN LỚP: ĐH ĐIỆN C K3
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược