đề tài động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc

Nhận thức tầm quan trọng đó em đã làm việc với tinh thần nghiêm túc vận dụng những kiến thức của bản thân ,những ý kiến đóng góp của bạn bè và đặc biệt là sự chỉ bảo của các thầy cô tron

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP

Đô án tốt nghiệp

Động cơ không đồng

bộ ba pha lông sóc

Nhận thức tầm quan trọng đó em đã làm việc với tinh thần nghiêm túc vận

dụng những kiến thức của bản thân ,những ý kiến đóng góp của bạn bè và đặc biệt là sự chỉ bảo của các thầy cô trong khoa để hoàn thành đồ án tốt nghiệp

nay

“Thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc”

Em đã dùng phương pháp lập trình Pascal để giải quyết bài toán Để giải quyết bài toán em đã chia ra thành các unit nhỏ để tiện cho việc tính toán

Do điều kiện thời gian có hạn cũng như những kiến thức thực tế còn hạn chế nên trong đồ án chắc chắn còn nhiều thiếu sót , em mong nhận được sự góp

ý của thầy cô và bạn bè để có thê hoàn thiện được đồ án cũng như hoàn thiện

được kiến thức của mình nhằm có thê phục vụ tốt hơn sau khi ra trường

Qua đồ án tốt nghiệp này em xin chân thành cảm ơn đến cô giáo TS

Nguyễn Hồng Thanh người đã hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong

quá trình học tập trong trường và trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua ,qua đây em cũng gửi lời cảm ơn đến các thầy ,cô trong bộ môn đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU VÈ ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐÒNG BỘ 3 PHA

+ Giới thiệu chung về động cơ không đồng bộ 3 pha

1.1 Khái quát về động cơ không đồng bộ 3 pha

Trong quá trính khai thác và sử dụng tải nguyên thiên nhiên phục vụ cho nền kinh tế quốc dân , không thê không nói đến sự biến đổi năng lượng từ dạng nay sang dạng khác Trong đó , động cơ điện là thiết bị biến đổi từ điện năng thành cơ năng có vai trò rất to lớn trong sản xuất công nghiệp „nông nghiệp , dân dụng và rất nhiều lĩnh vực khác

Hiện nay , động cơ điện được sử dụng rộng rãi chiếm tỷ lệ rất cao với mức

công suất nhỏ từ vài chục W đến mức công suất trung bình hàng trăm KW Với những ưu điểm nỗi bật của nó như : giá thành hạ ( chỉ bằng 1/6 động cơ điện 1

chiều ) ,làm việc tin cậy chắc chắn ,hiệu suất cao Đặc biệt đối với động cơ

điện không đồng bộ rô to lồng sóc có kết rô to rất đơn giản và vận hành thuận tiện Ngoài ra động cơ không động bộ còn dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3

pha nên không cần trang bị thêm thiết bị biến đổi kèm theo đỡ phức tạp cho hệ

thống Các lĩnh vực ứng dụng của động cơ không đồng bộ như :trong công nghiệp thường dùng làm nguồn lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ ,cho các máy công cụ của các nhà máy công nghiệp nhẹ Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió Trong nông nghiệp dùng trong các trạm bơm hay máy gia công nông sản phẩm Trong đời sống sinh hoạt hàng ngày ,động cơ điện không

đồng bộ cũng chiếm một vị trí quan trong lam qut gió ,máy bơm nước ,tủ lạnh

„điều hoà nhiệt độ Tóm lại cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện khí

hoá và tự động hoá thì phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộ ngày

càng được cải thiện và mở rộng

Với những ưu điểm nỗi bật của động cơ không đồng bộ thì việc ứng đụng nó trong những lĩnh vực của cuộc sống ngày càng được phát triển và cải tiễn mọi

mặt

Dòng điện định mức (pha) - - 2 sc«©<e+<c«-« - -‹ Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG II: KÍCH THƯỚC CHỦ YÊU ERROR! BOOKMARK NOT

DEFINED

Công suất tính toán Error! Bookmark not defined

Bước cực

Chiều dài tính toán lõi lõi sắt Stato(la) on)

Chiều dài thực của Stato Error! Bookmark not defined

Số vòng dây nói tiếp của một pha dây quấn Stato -cc+++++eerrrrrrrrrrrrrrrrree TÔ)

Tiết điện và đường kính đây -+:©vvz+ttvvxrretrrrxrrretrrrrererrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrcsrrs.ve, TÔ

Tính lại mật độ dòng điện trong dây dẫn Stato Error! Bookmark not defined

Kiểu dây quắn 2ccccccccrttttttrrttrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrLÏ

Từ thông khe hở không khí . ¿- - - + + + #E*E‡k£kEEeEEkekekrrrrrkrkeerrrrkrrrrrerereeerree TÚ Mật độ từ thông khe hở không khí - - ¿5+ + S*‡*‡k‡kekeEerrkrketsrrerrrrrreerrrereee Z2

Xác định sơ bộ chiều dài răng Stafo 555cc tre Ï2

Xác định sơ bộ chiều cao gông : 55cSvvecertrrtrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr T3

Kích thước răng, rãnh và cách điện rãnh - - + * + + ket tre 13 Chiều Tộng răng S{A{O + kê tàng TT TT TH TT TH ng tre 16

Chiều cao gông từ StafO 222sccc2vvtrttttrrrrrrrttrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrree T7

Khe hở không khí - ¿+ + + xxx k1 TT HH ng terererkrkerrree LÊ,

CHUONG IV: THIET KE DAY QUÁN RÃNH VÀ GÔNG RÔTO 18

Xác định sơ bộ chiều rộng ring Roto

Xác định sơ bộ chiều cao gông từ Rôto

Dòng điện trong thanh dẫn Rôto

Dòng điện trong vành ngắn mạch 555ccccccttttttttrteerrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrree, TØ

Tiết diện thanh dẫn : tt treo TỢ

Tiết diện vành ngắn ¡1U 011 Kích thước răng, rãnh RÔfO - ¿+ + + EEk*kEkeEeEeEkrkeketrrkrkrkrkrrrrrkeerkerrereeereeeecece2 Vành ngắn Tnạch s «5s sesseseeseeeeeeeeseeseeeeexee ĐEFOF! Bookmark not defined II: (0iác 180A Tính các kích thước thực tẾ 2 se + s9EEE£EEEEEEEEEkEEketEkeerkeerkterkkerrkertkrrrkrrrkrrrserseeru Í

Chiều cao gông RôtO 222 ©22222+9EE22222222111212221111122111111171111122211111 111112 22211 Xe 22

Mật độ từ thông ở răng Stato

Cường độ từ trường trên răng S{a{O - ¿+ + St kh HH 2) Sức từ động trên răng S(A{O ¿+ ST HT go corocĐỐ)

Mật độ từ thông trên răng JRÔ(O - ¿5+ SE TH TH ngoc lO

Cường độ từ trường trung bình trên răng Rôto Error! Bookmark not defined Sức từ động trên răng R.Ô(O ¿- 5+ Sàn rerecroc ĐỘ,

Hệ số bão hoà TẶN, HT“ TT TT TH TT TH TH th truc

Mật độ từ thông trên gông SfAfO ¿- - - + SĐT TH HH truc Cường độ từ trường trên gông S{a(O - - - + 5s 11k TT ng re Ê

Chiều dài mạch từ gông từ StafO -222222222222222211112221111127211112221111 121112 1111 ce 27

Sức từ động trên gông SAfO - - 5+ ST TH TH già 27 Mật độ từ thông trên gông R.ÔfO + S11 Tnhh TC, Cường độ từ trường trên gông RÔ(O - - c5 + kh ri.)

Chiều dài mạch từ gông từ StafO 2222+©222222222111122221112271111112221111.111112 2111 Xe 28

Sức từ động trên gông SAfO - - 5+ St TH TH HH Hư 28

Sức từ động tổng [081810 00

Hệ số bão hoà toàn ¡19 0117 QO Dòng điện từ hoá - ¿+ + «St TT TT TT TT Tàn nhe 2)

CHƯƠNG V: THAM SÓ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN . -sccoe‹secoc.e 2)

60 Chiều dài phần đầu nối đây quấn Stato -2¿-©2222c+222vvveetcvvverrerrrrerrerrrreeccrrr 2Ø

Chiều dài trung bình 1/2 vòng đây của day quan Stato

Chiều dai dây quấn của 1 pha Stato

Điện trở tác dụng của dây quấn StafO -2+:+++2222+++vvvtrt22221E11111 1111 ri 30 Điện trở tác dụng của dây quấn RôtO -:++++++++++*9121212272727.111.1.11.11rrrr 31

Hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stafo tt

Điện trở Rôto sau khi quy đổi về Stato ::: 255ccvveeerrirrrrtrrrrrrrrrrrrrrrrii 32

HE 86 tir tn Stato cssssssssssssesssssessssssssssssseeeceeeesssssnussssssssseseeeeeeesesssssssssssssssseeeeseesessesnnnsssssens D2

Điện kháng tản day quan Stato sssesscsccssssssseeseseccesssssnnsseecsecesnssnneeeeseceeessnnnenseessecessnnnneeeeeee 34

Hệ số từ dẫn tản Rôôto chi Ổ

Điện kháng tản dây quấn Rôtto -2222222+++2222222221221112222111111111 1.11111 re Điện kháng tản Rôto đã quy đổi về Stato -::::-ccccvveerrrirrrrtttrrrrrrrrrrrrreeooo.Ö 7

Điện kháng hỗ cảm (Khi không xét rãnh nghiêng) . 5c 22vvvtrtrrrrrrrrrrrrerrrr 37

Điện kháng tản khí xét đến rãnh TnghiÊNng + sàng ngu

CHƯƠNG VI: TỒN HAO TRONG THÉP VÀ TÓN HAO CƠ 39

Tổn hao cơ bản trong lõi Ca

Tổn hao phụ trong thép StatO -22-22©E++e+EEE+EeeEEEEEetEEEkeerrrrrrrrrrrrke 40

Tổn hao bề mặt trên răng S{a{O . ¿- 5S 4, Tén hao đập mạch trên răng SfafO - ¿- + + kh TT TH nh nhu Al

tổn hao phụ trong Rôfo - Error! Bookmark not defined

Tén hao bề mặt trên răng Rôto -:cc-c Error! Bookmark not defined Tổn hao đập mạch trong răng Rôto : -22555ccvcccetrttrtrrteerrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrreeeoo.42 Tổng tổn hao trong thép lúc không tải -. -:¿¿-22222+vv222++2EEEEEEEYvrrrrtrrtrrrrrrrrrrrree 43

Tén hao đồng trong dây quấn bì 1 Tổn Ha0 CO .cssssssscssssseccssssseccsssssscccsssussccssssveccesssuscesssssseccessuussessssusccesssusssssssusecsesssucsesssusecesssuees 44

Tổng tổn hao của toàn máy khi không tải Error! Bookmark not defined

Hiệu suất của động CƠ - càng ereererrrrerrrerreerrererere.SHẨ-

CHƯƠNG VII: ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC . «-cccessecccsseesssseeeoex TỔ

87

88

89

S6 ligu dinh mite viét ra tir bang tren .sesecsecesssssssssseessesseessessnsssssssssssseeeeeseesesennnnsssssssseees 48

Hệ số trượt ứng VOI Mynay! sssssseeescsssseesesssseesssssseesssssseeeessseeeees Tor! Bookmark not defined

BOi $6 mOmen CUC ai cceecssessssesssssesssssessssesssssesessecssssesssseessssecssseessssecsssseesssesssssesssseeessseeese4®

CHƯƠNG VIII: ĐẶC TÍNH MỞ MÁY csscccssssccsssseesssseeeeoex 49)

Tham số động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện (&;i s=1)

Tham số của động cơ khi xét hiệu ứng mặt ngoài dòng điện và sự bão hoà từ trường tan

Dòng điện mở máy khi SÌ . - - ¿+ + + + EkEk£EEk E1 Tà TH nh nh nh ghe

Bội số dòng điện mở máy + ©2++++2EE++++22EE++++2222211112271111127111112211122 27112 re

Bội số mômen mở THẦYY TH TT TT TT TT TH trà

100 Độ tăng nhiệt của vỏ máy với môi trường

101 Độ tăng nhiệt của dây quấn Stato với môi trường

102 Độ tăng nhiệt của của lõi sat Stato

Nhiệt trở trên mặt lõi sắt StatO 22: 22222222222 222211222221111222111112221111 221111 re Nhiệt trở phần đầu nối của đây quấn Stato .- 2 -22++222+++2EEEYverttEvvvrrrrrrrrrrrrrrrei

Nhiệt trở đặc trưng độ cho độ chênh nhiệt giữa không khí nóng bên trong máy và vỏ máy

Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy

Nhiệt trở trên lớp cách điện

CHƯƠNG IX: TRỌNG LƯỢNG VẬT LIEU TÁC DỤNG 6Š

103 Trọng lượng thép Sillic cần chuẩn bị sẵn 52222222222

104 Trọng lượng đồng của dây quấn Sfato ++++++++++t*1211222121E.1.1rrrrri

105 Trọng lượng nhôm RRÔ(O - ¿+ 225% SE S*2E£EE£EEEEE2 1111111111111

106 Chỉ tiêu kinh tế và vật liệu tác Ụng - ¿+ + + th ng

Đồ án tốt nghiệp

Phan 1: TONG QUAN

CHUONG 1 GIOI THIEU CHUNG VE MAY DIEN

Trong quá trình khai thác và sử dụng các tài nguyên thiên nhiên phục vụ cho nền kinh tế quốc dân không thể không nói đến sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác các máy thực hiện sự biến đổi cơ nằng thành điện năng

hoặc ngược lai gọi là các máy điện

Các máy điện biến đổi cơ năng thành điện năng được gọi là máy phát điện

và các máy biến đổi điện năng thành cơ năng thì được gọi là các động cơ điện Các máy điện đều có tính thuận nghịch, nghĩa là chúng đều có thể biến đôi năng lượng theo hai chiều Nếu đưa cơ năng vào phần quay của máy điện thì nó

sẽ làm việc ở chế độ máy phát còn nếu đưa điện năng vào thì phần quay của máy điện sẽ sinh ra công cơ học

Máy điện là một hệ thống điện từ gồm có mạch từ và mạch điện liên quan

đến nhau Mạch từ gồm có các bộ phận dẫn từ và khe hở không khí Mạch điện

gồm hai hoặc nhiều dây quấn có thể chuyên động tương đối với nhau cùng các

bộ phận mang chúng

Máy điện dùng làm máy biến đổi năng lượng là phần tử quan trọng nhất của

bat cứ thiết bị điện năng nao Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiêp,

nông nghiệp, giao thông vận tải, các hệ điều khiển và tự động điều chỉnh,

khống chế

Sự biến đối điện cơ, cơ điện trong máy điện dựa trên nguyên lý về cảm ứng điện từ Nguyên lý này cũng đặt cơ sở cho sự làm việc của các bộ phận biến đổi cảm ứng dùng để biến đổi điện năng với những giá trị của thông số này (điện

áp, dòng điện) thành điện năng với những giá trị của thông số khác

THIET KE DONG CO KHONG DONG BO 3 PHA

CHUONG I: CAC THONG SO DINH MUC

- Céng suat dinh mite: Pan =11 KW

- Dién ap dinh mirc: Usm =380/220 V

- Té dau day: Y/A

- Tan sé lam viée: f=50 Hz

2 Đường kính ngoai Stato

V6i 2p=4va Pdm=1 1 Kw ,tra bảng IV.1 phụ lục IV ta có chiều cao tâm trục

h=160 mm

Theo bang 10-3 ta có đường kính ngoài stato theo tiêu chuẩn Dn=27,2 cm

3 Đường kính trong stato

Theo bảng 10-2,với SỐ cực 2p=4 ta có Kp=0,64-0,68,do đó đường kính trong

cua stato 1a:

Ke =f(p) được tra trong hình 10-2 trang 231 TKMĐ- Trần Khánh Hà

Với p=2 ta tra được kẹ =0,975

5 Chiều dài tính toán lõi sắt Stato(;)

-_ Sơ bộ chọn

œạ =0,64 :hệ số cung cực từ

ky =1,11: hệ số dạng sóng

kạạ =0,92 : chọn day quan 1 lớp, bước ngắn

- Theo hình 10-3a trang 234 TKMĐ- Tần Khánh Hà,

Với Dn=27,2 cm ta tra được: A=330 A/cm

Do lỏi sắt ngắn nên làm thành một khối

Chiều dài lỏi sắt stato, Roto bằng:

Chọn số rãnh mỗi pha trên một cực q¡=4

Khi đó số rãnh của stato là :

Ta chon u=18 ranh

Trong dé: a¡: số nhánh song song, chọn ai =1

A =330 (A/cm) : da chon 6 muc 5

Số vòng dây nối tiếp của một pha dây quấn Stato

W,= Pay = 244° = 144(vong)

Tiết diện và đường kính dây

S.= sứ Trong đó: a¡ =1 số nhánh song song

nị: số sợi dây ghép song song, chọn nị =2 J: mat d6 dong dién day quan Stato

Theo phy luc IV, Bang IV,1 trang 464 Gido trinh thiết kế máy điện- Trần

Khánh Hà (ấn bản mới): Dãy công suất chiều cao tâm trục của động cơ không

đồng bộ Rôto lồng sóc, kiểu kín TCVN-1987-94 cách điện cấp B

Céng suat P=11 (KW), s6 d6i cuc 2p =4=> h=160 (mm)

Theo phy luc VI ,bang VI-1 chon day quan trang men PETV co duéng

kinh d/d.g=1,6/1,685(mm ) có tiết diện bằng S¡=2,23 ( mmẺ )

14 Kiểu dây quấn

Chọn dây quấn 1 lớp bước đủ với y=10

Vì U=220(V) và chiều cao tâm trục của máy h<=160(mm) nên ta có thể chọn dây quấn một lớp đồng tâm đặt vào rãnh 1/2 kín

y_10_

= hệ số bước đủ : @=”=-— =1

z 10

15 Hệ số dây quấn

-_ Hệ số dây quấn bước đủ: Ky, = s5 2] = sua] =1

kre sin(g,.@/2) _ sin(4.30/2)

Hệ số quấn Tải: : =—

q,-sin(a/2) 4.sin30/2) = 0,958 Trong đó q¡=4;

œ=p.360/Z4=2.360/48=15"

- _ Hệ số dây quan Stato: Kdq; =Ky, Kr =1.0,958=0,958

16 Từ thông khe hở không khí

Theo công thức 4- 80 Tr 72 Giáo trình TKMĐ:

Kiểm tra :A=1,2%<5%

Nhận xét:Sai số A là hoàn toàn chấp nhận được

Sai số B,=7,5%>5%

Nhận xét:Do sai số 8; >5% nên nó vượt quá giá trị cho phép Dé hiéu

chỉnh lại trị số này cho thích hợp thì ta phải giảm hệ số Kdq¡ bằng cách sử

dụng đây quấn bước ngắn với y=10 ,B=0,833

Ky, = Sil 2 2) = Sil 2 0833] = 0,966

Sai số B,=3,9%<5% Vậy sai số này là chấp nhận được

18 Xác định sơ bộ chiều dài răng Stato

Đồ án tốt nghiệp

Bạ =0,73 (7) xác định ở mục 17 B”z¡: mật độ từ thông răng Stato, theo bảng 11-2 trang 270 Giáo trình

thiết kế máy điện-Trần Khánh Hà, với răng có cạnh song song thì Bz¡=1,7 +1,85 (cm), ta chọn sơ bộ B°z¡ =l,8 (7)

Ke): hệ số ép chặt của lõi sat Stato, ta chon Ke, =0,95

19 Xác định sơ bộ chiều cao gông

=_# 2.B.1.K¿ 2.1511.095 =2 em) =23 =23(mm)

gl

Trong đó: Bg): mat d6 tir thong géng Stato,

chon theo bang 10-3: Bg;=1,5T

Đồ án tốt nghiệp

+ Chiều cao rãnh Stato:

h,= 2Ð, ~D)-h'g, = 212- 18)— 2,3 = 2,3(em) = 23(mm)

h’g; =2,3(cm) chiéu cao géng, tính ở mục 19

D, =27,2 (cm) duong kinh ngoai Stato, tinh 6 muc 4

D=18 (cm) đường kính trong Stato, tính ở mục 4

+ Chiều cao thực của răng Stafo:

Trong đó: D =18 (cm) đường kinh trong Stato, tinh 6 muc 4

Dạ =27,2 (cm) đường kinh ngoai Stato

h”gị =2,3 (cm) chiều cao gông Stato, tính ở mục 19

b°z¡ = 0,5 (em) chiều rộng răng Stato, tính ở mục 19

Z¡ = 48 (rãnh) tính ở mục

Theo bảng VIII-I ở phụ lục VIII chiều dày cách điện rảnh là c=0,5mm của nêm là c`= 0,4zn

* Tinh hé sé lap day ka:

_Dién tich của rãnh (trừ nêm):

Diện tích lớp cách điện: Chọn tổng chiều dày cách điện: C = 0,5(mm)

Chiều dày cách điện giữa 2 lớp: C?= 0,4 (mm)

Nhận xét: Với hệ số lắp đầy như trên là đạt yêu cầu kỹ thuật đặt ra

21 Chiều rộng răng Stato

- _ Chiều rong rang Stato phía đáy rãnh phẳng:

Theo công thức 4- 31 trang 64, Giáo trình thiết kế máy điện- Trần Khánh Hà

22 Chiều cao gông từ Stato

Đối với động cơ có đáy rãnh Stato phẳng, theo công thức 4- 46a trang 67,

Theo công thức 10-21 trang 253, Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, đối

với loại Động cơ có công suất không lớn P=1 1K) <20 (KW), 2p=4ta có:

Do đó ta có ở = 0,43(mm) suy ra chọn ở = 0,5(mm)

24

CHUONG IV: THIET KE DAY QUAN RANH VA GONG ROTO

Số rãnh Rôto

Thiết kế Rôto lồng sóc đúc nhôm, chọn số rãnh Rôto theo bảng 4- 2 trang

23, Giáo trình Động cơ không đồng bộ- phối hợp giữa số rãnh Stato và số rãnh Rôto của máy điện không đồng bộ Rôfo lồng sóc: 2p =4 rãnh Rôto nghiêng,

động cơ làm việc ở điều kiện bình thường:

Xác định sơ bộ chiều rộng răng Rôto

Theo công thức 4- 22 trang 62, Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà:

= Batis trong 46: Bs =0.73 (1) Boyd Key