BTL Thiết kế thiết bị điệnLỜI NÓI ĐẦUHiện nay động cơ điện đồng bộ thường được sử dụng khi cần truyềnđộng công suất lớn Khoảng chục triệu W với tốc độ ổn định, không biếnđổi.. Thiết bị n
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Yêu cầu thiết kế
+ Thông số của máy điện không đồng bộ
- Đấu Y, tần số 50 Hz, tốc độ quay n = 500 vg/ph, cosφ=0,9 chậm sau, η= 0,75
- Bội số mô men cực đại Mmax=2,2
- Chế độ làm việc liên tục, cấp bảo vệ IP11, trục nằm ngang.
Nhiệm vụ thiết kế
1 Tính toán các thông số cơ bản
2 Tính toán thông số stato,rôto
3 Tính toán khe hở không khí và cực từ roto
2.2.1 Tính toán các thông số cơ bản
1 Xác định số đôi cực P p = 60f n = 60.50
+ f : Tần số lưới điện đưa vào
+ n : Tốc độ quay đồng bộ của động cơ, theo yêu cầu nP0 vòng/phút
3 Công suất biểu kiến định mức:
Trong đó ηđm lấy trong bảng 11.1
4 Dòng điện pha định mức:
Trong đó KE là hệ số công suất định mức lấy theo hình 10-2 trang 231 giáo trình thiết kế máy điện
2.2.2 Tính toán thông số Stato và Roto
Kích thước chủ yếu của động cơ đồng bộ gồm có đường kính D và chiều dài lõi sắt L Mục đích của việc chọn kích thước này là để chế tạo ra máy kinh tế hợp lý nhất mà tính năng phù hợp với các tiêu chuẩn Tính kinh tế của máy không chỉ là vật liệu sử dụng để chế tạo ra máy mà còn xét đến quá trình chế tạo trong nhà máy, như tính thông dụng của các khuôn dập ,vật đúc, các kích thước và chi tiết tiêu chuẩn hoá …
Theo đồ thị vecto hình 11-2 trang 320 với P’ = 785,5 kVA và p = 6, đường kính trong Stato D = 95 cm [1]
7 Đường kính ngoài lõi sắt (Dn)
Theo hình (11-2) trang 320 [1] ta có:
Dn Chọn cỡ máy 17, Dn = 143 cm, h = 63cm
8 Bước cực ( ) τ Với: + D là đường kính trong
9 Sơ bộ chiều dài tính toán của Stato (l'δ )
Theo hình 11-3 trang 322 [1], với bước cựcτ = 24,9 cm và p = 6, ta được:
A = 470 A/cm và B đm = 0,93T Lấy = 0,66 ; ks = 1,15; ks = 0, 76 ; kdl = 0,92 Trang 321 [1]
+P’ : Công suất tính toán +: Hệ số cung cực từ +Kd : Hệ số dây quấn +Ks : Hệ số sóng +A : Tải đường (Tải điện từ) +B : Mật độ từ thông khe hở không khí +D : Đường kính trong stato
Trị số này nằm trong vùng kinh tế của hình 11-5 trang 322 sách TKMD [1]
11 Sơ bộ định chiều dài lõi sắt Stato theo công thức (11-3) trang 323 sách TKMĐ [1]
BTL Thiết kế thi ết bị điện l'l = 1,05.l'δ = 1,06.34,8 = 36,9 (cm)
12.Số rãnh thông gió ngang trục của lõi sắt Stato với chiều rộng rãnh bg = 1 cm n g
Lấy số rãnh thông gió ng = 7
13 Chiều dài của mỗi thếp lá thép (lth) l th
14 Chiều dài phần thép của lõi sắt Stato (l) l = lth (ng + 1) = 3,74.(7 + 1) = 29,92 (cm)
Với: + lth chiều dài của mỗi thếp lá thép
+ ng số rãnh thông gió ngang trục
15 Chiều dài thực (l1) của của lõi sắt Stato theo (11-4) trang 322 [1]: ll = 1 + ng bg = 29,92 + 7.1 = 36,92 (cm) Với: + l chiều dài phần thép của lõi sắt Stato
+ bg chiều rộng rãnh Stato +ng số rãnh thông gió ngang trục
16.Chiều dài tính toán của lõi sắt Stato (lδ ) theo công thức (11-5) trang 322 [1]: lδ = 1l - 0,5.(ng bg ) = 36,92 - 0,5.7.1 = 33,42 (cm)
Với: + l1 chiều dài thực của lõi sắt Stato
+ ng số rãnh thông gió ngang trục +ng số rãnh thông gió ngang trục
17.Số mạch song song của dây quấn Stato (a)
Theo hình 11-7 trang 324 [1], với = 24,9 cm thì bước rãnh tối thiểu và tối đa như sau: t1min = 3,3 ( cm ) t1max = 3,8 (cm)
19 Số rãnh Stato tối đa và tối thiểu (Z1)
Trong phạm vi 79 91 rãnh, chọn số rãnh Stato để lập bảng so sánh là : q
21.Tính toán số vòng dây trong một rãnh u
22 Chiều rộng theo rãnh br1 = 0,39.t1 = 0,42.3,32 = 1,4 ( cm)
23.Chọn mật độ dòng điện(J1)
13BTL Thiết kế thi ết bị điện
J1 - Với: + Trị số AJ tra trong hình 11-8 trang 326 (đường 2), được sử dụng cho cấp chịu nhiệt B
+ A : Tải đường (Tải điện từ)
24.Chọn tiết diện dây dẫn(S1)
S1 25.Chiều rộng rãnh 13 mm, chiều cao rãnh hr= 74 mm
26 Mật độ dòng điện trong dây dẫn Stato
J1 27 Mật độ từ thông trên rãnh stato
+ B dm: Mật độ từ thông khe hở không khí
+ Kc1= 0,93: hệ số ép chặt lõi sắt
+ l : Chiều dài lõi sắt rôto
28.Mật độ từ thông trong gông Stato
+ αδ là hệ số tính toán cực từ
+ Bδdm là Mật độ từ thông khe hở không khí
BTL Thiết kế thi ết bị điện
+ Kc1 là hệ số ép chặt lõi sắt
29.Độ chênh lệch nhiệt độ trên lớp cách điện rãnh theo công thức 11- 15 θ = J
+ J1 là mật độ dòng điện
+ A là Tải đường (Tải điện từ)
+ Kf hệ số tổn hao phụ 1,3 ~1,1
+ hr1 là chiều cao rãnh
30.Gradien nhiệt độ trên cách điện rãnh
31.Số vòng dây của 1 pha dây quấn Stato theo công thức 11-11
P' 2.2.3 khe hở không khí và cực từ roto Để đạt được bội số momen cực đại =2,2, thì theo hình 11-9 ta có Xj*=1,3 1 Sơ bộ xác định khe hở không khí theo(11-19) δ
2 Lấy khe hở không khí giữa cực từ δ = 0,28 Ở hai đầu mõm cực từ δm = 1,5.δ = 1,5 0,28 = 0,42 (cm) Trị số khe hở không khí trung bình theo (11-21) δ' = δ + 1
3 Chiều rộ ng mặt cực từ khi m = 0,7
4 Bán kính mặt từ theo (11-22)
5 Chiều cao mặt cực từ theo bảng
6 Chiều dài phân cực từ và mõm cực từ
7 Chiều dài tính toán củ a thân cực từ khi lấy chiều dài má cực Lmc=2 cm
16BTL Thiết kế thi ết bị điện
8 Chiều cao thân cực từ theo công thức 11-27 trang hc = 1,6 + 5,88 4
9 Hệ số tản từ theo công thức 11-24 σ
Với hm=3,3, lấy k=7 theo bảng 11.3 trang
Sử dụng thép CT3 dây 1mm với hệ số ép chặt lõi sắt Kc2 = 0,95 Mật độ từ thông cực từ Bc = 1,43T thì: b = α δ B δdm τ.l δ = 0,66.0,93.24,9.33,42
Với: + kc2 hệ số ép chặt lõi sắt
Tốc độ dài ở bề mặt cực từ
11 Chiều dài gông cực từ theo công thức 11-29: lg2 = l2 + Δlg2 = 36 + 12 = 48 (cm) Lấy Δlg2 = 12 cm
12 Chiều cao tối thiểu của gông rôto αδ
13 Số thanh cản trên mặt cực từ lấy Qc=6 (vặt liệu bằng đồng)
14 Tiết diện thanh dây quấn cản theo công thức 11-54
15 Đường kính của thanh dây quấn cản dc = 1,13 sc
Lấy dc = 12,5 mm; Sc = 120 mm 2
16 Bước dây quấn cản khi lấy z = 1 cm t2
Ta thấy 2,66 < 2,84 < 3,32 cm Do đó chọn t2 như vậy là phù hợp.
18 Kích thước rãnh cuộn cản b4c = 4 mm; h4c = 2 mm; d’c = 12,6 mm 19 Chiều dài thanh dây quấn cản: llc = l2 +0,34τ = 36 + 0,34.24,9 = 44,5 (cm)
20 Tiết diện vành ngắn mạch s vc
Sử dụng lõi thép kỹ thuật điện lõi sắt stator dùng loại cán móng của
Nga 1511, dày 0,5 mm Cực từ dùng thép tấm CT3, dày 1mm
1 Từ thông trong khe hở không khí theo công thức 4-84
4ks f.w Theo hình 4-Sa với ks = 1,152;
2 Chiều dài tính toán chính xác của lõi sắt stato theo (4-13) l δ = l l - n g b g + 2δ' = 37 - 0,437.7 + 2.0,337 = 37,3 (cm)
Với: + ' chiều dài khe hở không khí
+ b' g Chiều rộng rãnh thông gió đã quy đổi b g 2 γ' = δ
3 Mật độ từ thông khe hở không khí:
B 4 Hệ số khe hở không khí ở Stato theo công thức (4-15): k
2 6 Hệ số khe hở không khí (4-17): k = k 1 k 2 = 2,8.1,075 = 2,9
7 Sức từ động khe hở không khí theo (4-18):
8 Chiều rộng răng Stato ở 1/3 chiều cao rãnh:
9 Mật độ từ thông ở răng Stato theo công thức (4-22)
B z 1 10.Sức từ động răng Stato: