Thiết kế động cơ kđb 3 pha roto lồng sóc

Trong các loại máy điện , máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản , làm việc chắc chắn , sử dụng và bảo quản thuận tiện , giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc

Lời mở đầu

Trong xã hội ngày nay , năng lượng điện ngày càng được phát triển và sử dụng rộng rãi Tốc độ phát triển của nền sản xuất công nông nghiệp đòi hỏi một tốc độ tương ứng của ngành công nghiệp điện lực Thường tốc độ phát triển này cao hơn khoảng 20% tốc độ phát triển của nền sản xuất , do đó đòi hỏi ngành chế tạo máy điện cần phải có yêu cầu cao hơn

Trong các loại máy điện , máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản , làm việc chắc chắn , sử dụng và bảo quản thuận tiện , giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân

Máy điện không đồng bộ chủ yếu được sử dụng ở chế độ động cơ , bao gồm động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn và động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc Động cơ điện rôto lồng sóc có cấu tạo đơn giản , chắc chắn ,rẻ tiền nên chiếm một tỉ lệ khá lớn trong loại động cơ điện công suất nhỏ và trung bình Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là điều chỉnh tốc độ khó khăn mặc dù có thể chế tạo thành loại nhiều tốc độ

Thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc là rất cần thiết nhằm đáp ứng đòi hỏi của nền kinh tế , tạo sự phù hợp với điều kiện cụ thể của nước ta Đăc biệt nó vô cùng quan trọng đối với sinh viên ngành điện Qua việc thiết kế này sẽ làm phong phú hơn kho tri thức vả tích luỹ thêm nhiều kinh nghiệm thực tiễn

Với sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong bộ môn đã là nguồn động viên vô cùng to lớn giúp em hoàn thành đồ án môn học này

Đồ án môn học Thiết kế động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc gồm 10 phần

Phần 1 : Xác định các kích thước chủ yếu Phần 2 : Tính toán dây quấn,lõi sắt stato và khe hở không khí Phần 3 : Tính toán dây quấn và lõi sắt rôto

Phần 4 : Tính toán mạch từ Phần 5 : Tính toán các tham số động cơ ở chế độ định mức Phần 6 : Tổn hao

Phần 7 : Tính toán các đặc tính làm việc Phần 8 : Tính toán các đặc tính mở máy Phần 9 : Tính toán nhiệt

Phần 10: Tính chỉ tiêu trọng lượng Trong quá trình tính toán thiết kế , do còn ít kinh nghiệm nên chắc chắn em không tránh khỏi những sai sót , rất mong các thầy bỏ qua cho em

Em xin chân thành cảm ơn thầy Triệu Việt Linh đã tận tình giúp đỡ em

hoàn thành đồ án môn học này Sinh viên : Mã Quang Hữu

-Hiệu suất định mức  = 0,77 -Hệ số cos  = 0,73 -Cách điện cấp E

-Tỉ số momen mở máy và momen định mức: / =2,2 -Tỉ số momen khởi động và momen định mức: / =1,0 -Tỉ số dòng khởi động và dòng định mức: / =5,5 Ngoài các tham số trên ta cần biết thêm:

3 Đường kính ngoài stato

Theo TCVN 1987-1994 với động cơ điện không đồng bộ rô to lồng sóc có công suất 1,5kW, tốc độ 1000vòng/phút thì chiều cao tâm trục là h = 90mm

Theo bảng 10.3 (trang 230) ta chọn đường kính ngoài stato:

Dn = 14,9 cm

4 Đường kính trong stato

Với 2p=4, theo bảng 10.2 (trang 230) ta có:

với kE là tỉ số giữa E và U,tra được trong hình 10-2 (trang 231)

7 Chiều dài tính toán của lõi sắt stato

Từ hình 10-3a (trang 233),với Dn = 14,9 cm và 2p = 6 thì ta chọn:

mật độ từ thông khe hở không khí: B = 0,85 (T)

Trong dãy động cơ không đồng bộ công suất 1,5kW, 2p=6 có cùng đường kính ngoài với máy có công suất 1,1kW, 2p=6

Hệ số tăng công suất của máy:

 =

= 0,73

Do đó  của máy 1,1kW là:

1,1 = .1,5 = 0,73.1.81 = 1,32

Theo hình 10-3b (trang 235) hệ số 1,1 và 1,5 đều nằm trong phạm vi kinh tế

→ Việc lựa chọn phương án là hợp lý

Phần 2 : Dây quấn, lõi sắt stato và khe hở không khí

 Dây quấn stato

14 Tiết diện và đường kính dây dẫn

Theo hình 10-4 (trang 237), tích số A.J = 1750 (A2

/cm.mm2)

Mật độ dòng điện sơ bộ:

=

= = 7,3 (A/mm

Tính lại mật độ dòng điện với dây dẫn có S1 = 0,567 mm2

15 Kiểu dây quấn

Chọn dây quấn 1 lớp bước đủ,đồng tâm

= 

=

= 1,06 (cm)

trong đó: là mật độ từ thông gông

= 1,45T (bảng 10-5a trang 240)

21 Kích thước rãnh stato

Do công suất máy trong khoảng 3 10 kW, nên ta chọn rãnh hình quả lê

Miệng rãnh phải chọn sao cho lồng dây dẫn vào rãnh dễ dàng chọn b41 = 2,5 (mm)

+

(7,9 - ) = 61,6 (mm2)

trong đó: h12 = - - h41 = 11,4 - - 0,5 = 7,9 (mm)

Diện tích cách điện:

Scđ= (

+ 2.h12 + d1 + d2).c +

).c’ = ( + 2.7,9 + 5 + 6).0,25 + 0,35 = 11,8 (mm2)

Phần 3 : Tính toán thanh dẫn và lõi sắt rôto.

29 Sơ bộ bề rộng răng rôto

= 

=

= 0,524 (cm)

33 Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm

=

= 66,88 (mm

Chiều cao tâm trục h = 90mm < 160mm, nên ta chọn rãnh hình quả lê

Dựa vào kích thước sơ bộ của bề rộng răng và chiều cao rôto kết hợp với diện tích rãnh sơ bộ S’r2 = S’td để tính toán các kích thước khác của rãnh

Ta chọn: d1 = 6 mm (6-7,5)

d2 = 4 mm (4-6)

h42 = 0,5 mm (0,5-1)

b42 = 1 mm (1) = 15 mm (10-20)

  =

Trong đó = - d2 = 11,4 - = 9,4 (mm) = 0,94(cm)

45 Sức từ động ở răng rôto

Chiều cao răng theo hướng kính:

= - d2 = 15 - = 13,67 (mm) = 1,367 (cm)

Cường độ từ trường ở răng:

Với 2,01 (T),chọn thép 2013, tra bảng V.5 (trang 607)

47 Sức từ động trên gông stato

Mật độ từ thông trên gông stato:

=

= 1,57 (T)

Theo bảng V.8 (trang 610) cường độ từ trường ở gông stato là:

48 Sức từ động trên gông rôto

Mật độ từ thông trên gông rôto:

=

= 0,7 (T)

Theo bảng V.8 (trang 610) cường độ từ trường ở gông rôto là:

51 Dòng điện từ hóa

=

= 2,66 (A)

52 Dòng điện từ hóa phần trăm

100% =

100% = 65,84%

Phần 5 : Tham số của động cơ ở chế độ định mức

53 Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato

=  + 2.B = 1,6.6,09 + 2.1 = 11,74 (cm)

các hệ số , B=1 tra trong bảng 3.4 (trang 69)

54 Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato

đơn vị tương đối:

Đơn vị tương đối: = x1 = 4,4.

= 0,0808

65 Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto

Với rãnh quả lê nên hệ số từ dẫn tản đước tính bằng:

.(1 -

)

2

+ 0,66 -

].k +

= [

.(1 -

)

) = 0,176

Phần 6 : Tổn hao

72 Trọng lượng răng stato

= Fe.Z1 .l1.kc.10-3 = 7,8.36.0,465.1,09.10.0,95.10-3 = 1,35 (kg)

73 Trọng lượng gông stato

= Fe.l1 .2p.kc.10-3 = 7,8.10.7,28.0,98.6.0,95.10-3 = 3,17 (kg)

74 Tổn hao trong lõi sắt stato

Tổn hao trong răng:

= kgcz.p1/50 .(

)

 10-3 = 1,8.2,5.1,7632.1.1,35.10-3 = 0,019 (kW)

Tổn hao trong gông:

= kgcg.p1/50 (

)

 10-3 = 1,6.2,5.1,572.1.3,17.10-3 = 0,031 (kW)

Tổn hao trong lõi sắt stato:

76 Tổn hao đập mạch trên răng rôto

83 Bội số mômen cực đại

Phần 8 : Đặc tính khởi động

 Tham số của động cơ khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1

84 Chiều cao tương đối của rãnh:

90 Tổng trở ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1

 Tham số của động cơ khi xét cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch

từ tản

Sơ bộ chọn hệ số bão hòa: kbh = 1,2

92 Sơ bộ xác định dòng điện ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản

Inbh = kbh.In = 1,2.12,69 = 15,23 (A)

93 Sức từ động trung bình của một rãnh

` Fztb = 0,7 

.(k + ky.kd ) = 0,7.

x1bh = x1.

= 3,61 ()

102 Sự biến đổi tương đương của miệng rãnh rôto khi xét đến bão hòa mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài

109 Các tham số ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng dòng điện mặt ngoài và bão hòa mạch từ tản

Sai số của Inbh: %Inbh =

 không cần phải giả thiết lại Inbh

111 Bội số dòng điện khởi động

ik =

=

= 3,58 < 5,5

Điện kháng hỗ cảm khi xét đến bão hòa:

=

 =

= 13,53 (A)

112 Bội số momen khởi động

Phần 9 : Tính toán nhiệt

113 Các nguồn nhiệt trong sơ đồ thay nhiệt bao gồm

Tổn hao đồng trên stato:

114 Nhiệt trở trên mặt lõi sắt stato

2

.oC)

Với Fe: Hệ số dẫn nhiệt của lá thép kỹ thuật điện, với lượng silic

Trong đó:

c: Chiều dày lớp cách điện bằng vải: c = 0,02 (cm)

c: Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách điện

Cách điện cấp B c = 0,16.10-2 (W/cm.oC)

c được tra trong bảng 8.2 (trang 170)

đ: Hế số tản nhiệt dây quấn:

đ = (1 + 0,56.v2).10-3 = (1 + 0,56.7,442).10-3 = 0,032 (W/cm2.oC)

v: vận tốc gió thổi ở đầu dây quấn lấy bằng tốc độ bề mặt rôto:

=

= 7,44 (m/s)

Sđ: Diện tích tản nhiệt đầu dây quấn

Sđ = Z1.Cb.lđ =36.4,85.11,74= 2049,8 ( ) Trong đo:

o = 1,42.10-3 W/cm2.oC (bảng 8.3 trang 171)

ko: Hế số tính đến sự hoàn hảo của sự di chuyển dòng không khí ở

bề mặt phần đầu nối dây quấn stato

ko = 0,05  0,07  chọn ko = 0,05

: Bề mặt bên trong vỏ máy bao gồm phần bề mặt của lõi sắt stato tiếp xúc với không khí và bề mặt trong của hai nắp máy

 = Dn.l + 2 = 14,9.10 + 2 = 816,42 (cm2)

117 Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy

Hệ số tản nhiệt của các cánh tản nhiệt

g: Hệ số tản nhiệt trên các gân có chiều dày b

1 =







Phần 10 : Tính toán chỉ tiêu trọng lượng

122.Trọng lượng tôn silic

GFe = (Dn+ΔFe )2.l1.kc.γFe.10-3 = (14,9+0,7)2.10.0,95.7,8.10-3 = 18 (kg)

Trong đó ΔFe=0,7 cm là lượng dư để dập tôn

123.Trọng lượng dây đồng stato kể cả cách điện

GCu1= Z1.ur1.n1.S1.ltb.γCu.1,05.10-5= 36.55.1.0,658.21,74.8,9.1,05.10-5 = 2,65 (kg)

Với 1,05 là hệ số xét đến cả cách điện

124.Trọng lượng lồng sóc nhôm Trọng lượng thanh dẫn

GAltd = Z2.Std.l2.γAl.10-5 = 28.67,91.10.2,6.10-5 = 0,5 (kg) Trọng lượng vành ngắn mạch

GAlvn = 2π.Dvn.Svn.γAl..10-5= 2π.8,6.135.2,6.10-5

= 0,2 (kg) Tổng trọng lượng nhôm rôto

GAl = GAltd + GAlvn = 0,5 + 0,2 =0,7 (kg) 125.Trọng lượng trên đơn vị kW của vật liệu tác dụng với 2p = 6