Xem mẫu
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Theo đặc tính không tải ở bảng tính phần trên với E0* = 1 thì
Fδ0 = 1008,4A. Với E* = 0,5 thì Fδ = 504,2A.
Fto 561,95
kμo = = = 1,11
Fδ 504, 2
95. Điện kháng phần ứng ngang trục :
kuq .Fudm 1 + kδ 0, 445.1194,5 1 + 1,373
xuq = = = 0,563
*
. .
k μ o .Fδ o 2 1,11.1008, 4 2
kưq = 0,445 được tra theo hình 11-12 [1] .
Ở đây :
kδ = 1,373 là hệ số khe hở không khí.
96. Điện kháng đồng bộ dọc trục :
xd = xσ + xud = 0, 044 + 0,928 = 0,972
* * *
97. Điện kháng đồng bộ ngang trục :
xq = xσ + xuq = 0, 044 + 0,563 = 0, 607
* * *
Eδ*
1,5
1
0,5
Fδ zg
Fδ
0
1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,5
Fδ zg 34
Hình IV.1 Quan hệ E* = f( Eδ = f (
*
))
Fδ
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Q
Euq*
cosψ
j.I.x σ∗
ψ
Eod*
-Euq*
I.r*1
Eδ∗
U*
Eδd*
I*
υ
ψ
ϕ
0
Hình IV.2 Ñoà thò veùc tô
luùc taûi ñònh möùc
35
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
F*to
0 3
2
1
Hình IV.3 Ñöôøng ñaëc tính khoâng taûi tính toaùn.
CHƯƠNG VI
36
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
TÍNH TOÁN DÂY QUẤN KÍCH TỪ VÀ
CÁC THAM SỐ CỦA MẠCH KÍCH TỪ
Dây quấn kích từ của máy đồng bộ cực lồi được đặt trên thân cực từ của
Rôtor. Với những máy công suất dưới 100KW (2p =4) thường dùng dây
đồng tròn hay tiết diện chữ nhật có cách điện bằng men hay sợi thuỷ tinh và
được quấn thành một lớp hoặc nhiều lớp.
98. Theo bảng tính toán ở trên ta vẽ được đặc tính từ hoá và đặc tính
Fδ zg * *
) trong hình IV.1. Theo đồ thị véc tơ ở hình IV.2 với Iđm , Uđm ,
Eo = f (
*
Fδ
cosϕđm ; r1* ; xσư* xác định được Eδ* = 1,067 và δ = 0,250.
F
Từ hình IV.1 với Eδ* = 1,067 có δ zg = 1, 06 và theo hình 11-13 [1] được
Fδ
k’’bđ = 0,96 ; k’’bq = 0,9 ; k’’qđ = 0,00075.
φ*
E*
φ*c = f(F*c)
1,4
E* = φ* = f(Fδzg)
1
φc* Eδd*
0,5
φσ* = f(F*δzg)
0 3
2
1
F*
Fcg*
*
F
Fδd* ưd
Fcg*
F* đ n
Hình VI.1 Các phtầm của đặc tính từ hoá.
99. Sức từ động :
'
Fuq
= kbq" .kuq .Fudm = 0,9.0, 445.0,85 = 0,34
*
cosψ
Fudm 1194,5
Trong đó : Fudm = = = 0,85
*
Fto 0,5.2815,5
37
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
*
Euq
*
Theo sức từ động ở đặc tính E δ = f(Fδzg), sức điện động = j.I dm .xuq từ đó
* *
cosψ
*
Euq
ta xác định được giá trị đại số của = 0,563 .
cosψ
*
Euq
* * * *
, cosϕđm = 0,8 nên ϕ = 36,860
Từ đồ thị véc tơ với U đm, I đm, r1 ,x σư,
cosψ
xác định được θ = 17,94 . Tính ra Ψ = ϕ + θ = 36,860 + 17,940 = 54,80 ;
0
*
cosψ = cos54,8 = 0, 576 và sinψ = sin 54,8 = 0,817 và E ưq = 0,563.0,576= 0,324
Gọi góc giữa véctơ E*δ và véctơ Eδd* là δd thì :
δd = θ - δ = 17,94 - 0,25=17,690.
Từ đồ thị véc tơ IV.2 với Eδ* = 1,067; E*ưq = 0,324; δd = 17,690 xác định
được E*δd = E*δ.cosδd = 1,067.cos17,690 = 1,017. Tương ứng trên hình VI.1
(các phần của đặc tính từ hoá ) theo đường cong không tải ta có với
Eδ*d = Φδ d = 1, 017 được Fδ*d = 1, 050 .
*
100. Sức từ động phản ứng phần ứng dọc trục :
τ
Fud = kbd .kud .Fudm .sinψ + kbq . .Fudm .cosψ =
* '' * '' *
δ
17,514
= 0,96.0,87.0,85.0,817 + 0, 00075. .0,85.0,576 = 0, 623
0,15
Với sức từ động tổng Fδ*d + Fud = 1, 05 + 0, 623 = 1, 673 từ đặc tính Φσ = f ( Fδ zg )
*
được Φσ = 0,144 . Từ thông cực từ : Φ* = Φ* d + Φσ = 1, 017 + 0,144 = 1,161 .
* *
δ
c
Từ đặc tính Φ* = f ( Fc* ) với Φσ = 1,161 được Fc* = 0, 482 .
*
c
101. Sứùc từ động định mức của dây quấn kích từ ( trị số tương đối ) :
Ftdm = Fδ*d + Fud + Fc* = 1, 05 + 0, 623 + 0, 482 = 2,155 .
* *
102. Sức từ động định mức của dây quấn kích từ :
Ftdm = Ftdm .Fto = 2,155.2815,5 = 6067, 4 ( A)
*
103. Chiều dài trung bình một vòng dây của dây quấn kích từ :
38
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
ltb = 2.(lc + bc − 2.r) + π .(2.r + 2.δ1 + b) =
= 2.(13,5 + 4 − 2.1,5) + π .(2.1,5 + 2.0,15 + 0,88) = 42,1 (cm) = 0,42 (m)
Ở đây : lc = 13,5cm .
b’ : xác định theo bc . Với bc = 4cm chọn b’ = 1cm.
δ1 : chiều dầy cách điện và khe hở. Chọn δ1 = 0,1cm .
b = 0,06.τ = 0,06.17,514 = 0,88 (cm).
Chọn r = 1,5cm là bán kính dây quấn kích từ tại các góc cực
từ.
Sử dụng bộ kích từ Thyristor có điện áp Utđm = 65V; điện áp đầu cực dây
quấn kích từ U’t = 63V.
104. Tiết diện dây quấn kích từ sơ bộ
p.Ftdm.lttb 1 2.6067,4.0,42
st' = 1,15ρ120 . = 1,15. . = 2,326 (mm2 )
'
Ut 40 63
1 Ω.mm 2
ρ120
Ở đây : ) - điện trở suất của đồng ở nhiệt độ làm việc.
= (
40 m
p : số đôi cực.
lttb : chiều dài trung bình của một vòng dây.
Ut’ : điện áp đặt lên đầu cực dây quấn kích từ.
Với tiết diện dây quấn kích từ như trên ta chọn dây quấn là dây có tiết diện
tròn .
105. Dòng điện kích từ :
I tdm = st' .J t = 2,326.3,8 = 8,8 ( A)
Trong đó đối với dây quấn kích từ nhiều lớp, cách điện cấp B chọn mật độ
dòng điện J t = 3,8 ( A / mm 2 ) .
106. Số vòng dây cuộn kích từ dưới một cực :
Ftdm 6067, 4
= 172 (vo`ng ) .
wt1 = =
4.I tdm 4.8,8
39
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Chọn kích thước dây dẫn kích từ bằng đồng theo thiêu chuẩn, chọn dây dẫn
tròn của Nga ký hiệu PETV với các kích thước như sau :
Tiết diện dây chuẩn : st = 2,38mm2.
Đường kính dây dẫn không kể cách điện : dKcđ = 1,74mm.
Đường kính dây dẫn kể cả cách điện : dcđ = 1,825mm.
107. Khoảng cách bé nhất giữa hai cuộn dây kích từ :
π .( D − 2.δ − 2.hm − 2.hc )
− bc − 2.δ1 − 2.b =
x=
2. p
π .(22,3 − 2.0,15 − 2.1, 6 − 2.5,16)
= − 4 − 2.0,15 − 2.0,88 = 0, 6 (cm)
2.2
Trong đó :
δ1 = 0,15cm : chiều dày cách điện và khe hở.
δ = 0,15cm : khe hở không khí giữa cực từ.
hm = 1,6cm : chiều cao mặt cực từ đã chọn.
hc = 5,16cm : chiều cao thân cực từ.
bc = 4cm : chiều rộng của cực từ đã chọn.
Hình VI.2 Rôtor máy điện đồng bộ công suất nhỏ.
108.Số vòng dây trên một lớp trong cùng của dây quấn kích từ theo chiều
cao cực từ :
hc − 2.δ c' 5,16 − 2.0,15
.10 = 26, 6 (vòng).
N1l = =
d cd 1,825
Vậy N1l = 27 vòng.
Trong đó : δ c' = 0,15cm : cách điện với đầu cực và gông từ.
dcđ = 1,825mm : kích thước dây dẫn kể cả cách điện.
109. Số lớp của dây quấn kích từ trên một cực :
Với lớp dây quấn đầu tiên có 27vòng, ta chọn :
Lớp thứ hai có : 27 - 2 = 25 vòng.
Tương tự lớp thứ ba có : 27 - 4 = 23 vòng.
Lớp thứ tư có : 27 - 6 = 21 vaòng.
40
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
Lớp thứ năm có : 27 - 8 = 19 vòng.
Lớp thứ thứ sáu có : 27 - 10 = 17 vòng.
Lớp thứ bảy có : 27 - 12 = 15 vòng.
Lớp thứ tám có : 27 - 14 = 13 vòng.
Lớp thứ chín có : 27 - 15 = 12 vòng.
Lớp thứ mười có :
172 - 27 - 25 - 23 - 21 - 19 - 17 - 15 - 13 - 12 = 0 vòng.
Vậy dây quấn kích từ có 172 vòng , được quấn thành m = 9 lớp.
10. Tính lại mật độ dòng điện trong dây quấn kích từ :
I tdm 8,8
Jt = = = 3, 7 ( A / mm 2 )
st 2,38
112. Tổng chiều dài dây quấn kích từ tính toán dưới một cực :
Lkt = Wt1.lttb = 172.0, 42 = 72, 2 (m) .
113. Độ tăng nhiệt của dây quấn kích từ :
⎡ ⎤
l
(2,8 + 1 ).Ftdm .J t ⎢ δ .(m − 0,5).(1, 6 + v ) ⎥
τ
Δθt = . ⎢1 + cd 1 ⎥=
r
l1
76.C.(1, 6 + vr ) ⎢ ⎥
2,8 +
τ
⎣ ⎦
⎡ ⎤
13,5
(2,8 + ).6067, 4.3, 7 ⎢
2.0, 0085.(9 − 0,5).(1, 6 + 17,5) ⎥
17,514
= . ⎢1 + ⎥ = 45, 65
0
13,5
76.4,93.(1, 6 + 17,5) ⎢ ⎥
2,8 +
⎢ ⎥
17,514
⎣ ⎦
Ở đây : Ftđm =6067,4A : sức từ động kích từ định mức.
Jt =3,7A/mm2 : mật độ dòng điện trong dây quấn kích từ.
δ cd = d cd − d kcd = 1,825 − 1, 74 = 0, 085 (mm) = 0, 0085 (cm) : chiều dày
cách điện một phía của dây quấn kích từ.
C = 4,93cm : chiều cao của lớp dây quấn kích từ trong cùng.
vr = 17,5m/s : vận tốc bề mặt cực từ (mục 58 chương III).
Ta nhận thấy độ chênh nhiệt tính ra Δθt = 45, 650 ≤ 800 . Đối với cách điện cấp
B như vậy là hoàn toàn hợp lý.
114. Chiều cao chính xác của thân cực từ :
d cd 1,825
.N1l + 2.δ c' =
hc = .27 + 2.0,15 = 5, 23 (cm)
10 10
Ta nhận thấy chiều cao này chỉ lớn hơn chiều cao giả thiết ban đầu 5,16cm là
1,55% nên không phải tính lại sức từ động trên cực từ.
115. Điện trở của dây quấn kích từ :
41
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
2. p.Wt1.lttb 1 2.2.172.0, 42
rt120 = ρ120 . =. = 3, 035 (Ω)
st 40 2,38
1 Ω.mm 2
ρ120 =
Trong đó : ) : điện trở suất của đồng đối với cách điện cấp
(
40 m
B.
Wt1 = 172vòng.
lttb = 0,342m.
116. Điện trở của dây quấn kích từ ở nhiệt độ làm việc 750C :
ρ 75 1/ 46
rt 75 = rt120 . = 3, 035. = 2, 639 (Ω)
ρ120 1/ 40
117. Điện áp ở đầu cực cuộn dây kích từ khi tải định mức và nhiệt độ
θ t = 1200 C :
U tdm = I tdm .rt120 = 8,8.2, 639 = 26, 71 (V )
'
118. Hệ số dự trữ kích từ :
U tdm 65
= 2, 26 .
kkt = =
U + ΔU ch 26, 71 + 2
'
tdm
Ở đây : ΔU ch = 2V : điện áp rơi trên chổi than.
119. Công suất kích từ định mức :
Ptdm = U tdm .I tdm .10 −3 = 65.8,8.10−3 = 0,572 (kW ) .
120. Điện kháng của dây quấn kích từ :
2.k μ o .Fδ o .lc .∑ λ .10−2
x = 1, 27.kud .x .(1 + )=
* *
t ud
Φ
2.1,11.2016, 7.15,5.0,827.10−8
= 1, 27.0,87.0,928.(1 + ) = 1, 085
0, 009805
xưd* = 0,928
Trong đó : kμo =1,11
kưd = 0,87 Fδo = 2016,7A
Φo = 0,009805Wb
lc = 15,5cm
λcl λcb 0, 423 0, 095
∑ λ =λ ).10−6 = 0,827.10−6
+ + = (0,515 + +
rl
1,53 2, 65 1,53 2, 65
Với λrl , λcl , λcb được tính ở các mục 69; 70; 71.
121. Điện kháng tản của dây quấn kích từ :
42
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
xσ t = xt* − xud = 1, 085 − 0,928 = 0,157 .
* *
122. Điện trở tương đối của dây quấn kích từ ở nhiệt độ 70oC :
0, 22.Fudm .kud .ltb 0, 22.2.1194,5.0,87 2.42.10−4
2
= 0, 00835 .
rt = =
*
Φ o . f .W1t .st 0, 009805.50.172.2,38
Ở đây : ltb = 39cm chiều dài trung bình một vòng dây quấn kích từ.
Fưđm = 2×1194,5A là sức từ động dưới một đôi cực.
CHƯƠNG VII
TÍNH KHỐI LƯỢNG, TÍNH TỔN HAO
VÀ TÍNH TOÁN NHIỆT
a. Trọng lượng vật liệu tác dụng.
123. Trọng lượng răng lõi sắt Stator :
GFez1 = 7,8.l1.kc .hr1.bztb .Z .10−3 =
= 7,8.13,5.0,95.2, 2.0,94.36.10−3 = 7, 45 ( Kg )
Với : hr1 = 2,2cm là chiều cao của rãnh Stator.
bztb = 0,94cm là bề rộng răng trung bình.
124. Trọng lượng gông lõi sắt Stator :
43
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
GFeg1 = 7,8.l1.kc .π .( Dn − hg1 ).hg1.10−3 =
= 7,8.13,5.0,95.π .(32, 7 − 3).3.10−3 = 28 ( Kg )
Với : hg1 = 3cm là chiều cao của gông lõi thép Stator.
125. Trọng lượng đồng dây quấn Stator :
ltb1 −3
GCu1 = 8,9.s1.ur .Z .n1. .10 =
2
73, 4
.10−3 = 5, 4 ( Kg )
= 8,9.0,849.18.36.3.
2.100
Với : ltb1 = 73,4cm là chiều dài trung bình của một vòng dây Stator.
126. Trọng lượng đồng của dây quấn kích từ :
Gkt = 8,9.st .lttb .2. p.W1t .10−3 =
= 8,9.2,38.0, 42.2.2.172.10−3 = 6,12 ( Kg )
127. Trọng lượng sắt của cực từ :
GFec = 7,8.lc .kc 2 .2. p.(hc .bc + 0,8.hm .bm ).10−3 =
= 7,8.15,5.0,97.2.2.(5, 23.4 + 0,8.1, 6.12, 26).10−3 = 17,17 ( Kg )
128. Trọng lượng sắt của gông Rôtor :
GFeg 2 = 7,8.lg 2 .π .( D − 2.δ − 2.hcm − hg 2 ).hg 2 .10−3 =
= 7,8.13,5.π .(22,3 − 2.0,15 − 2.6, 76 − 3, 6).3, 6.10−3 = 5,81 ( Kg )
129. Toàn bộ trọng lượng đồng :
GCu = GCu1 + Gkt = 5, 4 + 6,12 = 11,52 ( Kg )
130. Toàn bộ trọng lượng thép :
GFe = GFez1 + GFeg1 + GFec + GFeg 2 =
= 7, 45 + 28 + 17,17 + 5,81 = 58, 43 ( Kg )
b. Tổn hao và hiệu suất.
131. Tổn hao đồng trên dây quấn Stator :
PCu1 = m.I 2 .r1(75) .10−3 = 3.17,3212.0, 677.10−3 = 0, 0352 (kW )
132. Tổn hao trên dây quấn kích từ :
44
nguon tai.lieu . vn
