[Đồ Án Điện Tử] Thiết Kế Máy Phát 3 Pha - Bộ Ổn Dòng phần 4 pps

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 thườn

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

504, 2

to o

F k F

μ δ

95 Điện kháng phần ứng ngang trục :

uq udm uq

x

k F

δ

μ δ

Ở đây : kưq = 0,445 được tra theo hình 11-12 [1]

96 Điện kháng đồng bộ dọc trục :

x*d =xσ* +x ud* = 0, 044 0,928 0,972 + =

97 Điện kháng đồng bộ ngang trục :

x*q =xσ* +x uq* = 0,044 0,563 0,607 + =

F zg

F

δ δ

1,25 1,2 1,15 1,1

1 0,5

1,5

1

0

Eδ*

I.r * 1

Hình IV.2 Đồ thị véc tơ lúc tải định mức

cos Euq ψ *

E od *

E δ d *

-E uq *

Q

ψ

E δ ∗

j.I.x σ ∗

ϕ

0

I *

U *

υ

0 0,2 0,4 0,60,8 1 1,2 1,4

F*to

Hình IV.3 Đường đặc tính không tải tính toán

CHƯƠNG VI

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

* ( zg)

o

F

E f

F

δ δ

= trong hình IV.1 Theo đồ thị véc tơ ở hình IV.2 với Iđm*, Uđm*, cosϕđm ; r1* ; xσư* xác định được Eδ* = 1,067 và δ = 0,250

Từ hình IV.1 với Eδ* = 1,067 có F zg 1,06

F

δ δ

= và theo hình 11-13 [1] được

k’’bđ = 0,96 ; k’’bq = 0,9 ; k’’qđ = 0,00075

99 Sức từ động :

F

k k F

0,85 0,5.2815,5

udm udm

to

F F

F

φ *

c = f(F *

c )

E * = φ * = f(F δzg )

φ σ*= f(F *

δzg )

E δd*

φ c*

3 2

1

1,4

1

0,5

0

E * φ *

F cg* F δd* F*ưd F cg*

F*tđm

F *

Theo sức từ động ở đặc tính E*δ = f(Fδzg), sức điện động uq* * *

dm uq

E

j I x

ta xác định được giá trị đại số của E uq* 0,563

cosψ =

Từ đồ thị véc tơ với U*đm, I*đm, r1*, x*σư, E uq*

cosψ , cosϕđm = 0,8 nên ϕ = 36,860

xác định được θ = 17,940 Tính ra Ψ = ϕ + θ = 36,860 + 17,940 = 54,80 ;

54,8 0,576

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 = Φ =δ được Fδ*d = 1, 050

100 Sức từ động phản ứng phần ứng dọc trục :

F ud* k k F bd'' ud. udm* sinψ k bq'' τ F udm* cosψ

δ

0,96.0,87.0,85.0,817 0,00075 .0,85.0,576 0,623

0,15

1, 05 0, 623 1,673

Fδ +F = + = từ đặc tính Φ =σ f F( δzg)

0,144

σ

1, 017 0,144 1,161

Từ đặc tính Φ = *c f F( c* ) với Φ =σ* 1,161 được F c* = 0, 482

101 Sứùc từ động định mức của dây quấn kích từ ( trị số tương đối ) :

1, 05 0, 623 0, 482 2,155

102 Sức từ động định mức của dây quấn kích từ :

F tdm =F tdm* F to = 2,155.2815,5 6067, 4 ( ) = A

103 Chiều dài trung bình một vòng dây của dây quấn kích từ :

1

2.(13,5 4 2.1,5) (2.1,5 2.0,15 0,88) 42,1 ( ) 0,42 ( )

π

Ở đây : l c = 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)

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

1 2.6067,4.0,42

tdm ttb t

t

p F l

U

ρ

40

mm 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 =s J t' 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

t

106 Số vòng dây cuộn kích từ dưới một cực :

tdm t

F

I

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 :

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 :

.( 2 2 2 )

2 2.

2.

.(22,3 2.0,15 2.1,6 2.5,16)

4 2.0,15 2.0,88 0,6 ( ) 2.2

c

p

cm

π

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 :

1,825

l

cd

h N

d

δ

Vậy N1l = 27vòng

Trong đó : δc' = 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 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

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 :

2,38

tdm t t

I

s

112 Tổng chiều dài dây quấn kích từ tính toán dưới một cực :

L kt =W l t1.ttb = 172.0, 42 72, 2 ( ) = m

113 Độ tăng nhiệt của dây quấn kích từ :

1

1

1

0

(2,8 ) . .( 0,5).(1,6 )

1

76 .(1,6 ) 2,8

13,5 (2,8 ).6067, 4.3,7

2.0,0085.(9 0,5).(1,6 17,5)

13,5 76.4,93.(1,6 17,5) 2,8

17,514

tdm t

t

r

l

l

δ τ

θ

τ

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

δcd =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)

t

θ

B như vậy là hoàn toàn hợp lý

114 Chiều cao chính xác của thân cực từ :

1

1,825

cd

d

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 :

1

120 120

t ttb t

t

p W l r

s

ρ

40

mm m

B

Wt1 = 172vòng

lttb = 0,342m

116 Điện trở của dây quấn kích từ ở nhiệt độ làm việc 750C :

75 120

120

1/ 46

1/ 40

ρ

117 Điện áp ở đầu cực cuộn dây kích từ khi tải định mức và nhiệt độ

0

120

θ = :

120

118 Hệ số dự trữ kích từ :

26, 71 2

tdm kt

U k

Ở đây : ΔU ch = 2V : điện áp rơi trên chổi than

119 Công suất kích từ định mức :

120 Điện kháng của dây quấn kích từ :

2

8

2.1,11.2016, 7.15,5.0,827.10

0, 009805

k F l

−

Φ

∑

(0,515 ).10 0,827.10 1,53 2,65 1,53 2,65

rl

∑

Với λ λ λrl, cl, cb được tính ở các mục 69; 70; 71

xσ*t =x t* −x ud* = 1, 085 0,928 0,157 − =

122 Điện trở tương đối của dây quấn kích từ ở nhiệt độ 70oC :

1

0, 22 0, 22.2.1194,5.0,87 42.10

0,00835 0,009805.50.172.2,38

udm ud tb t

F k l r

f W s

−

Ở đây : ltb = 39cm chiều dài trung bình một vòng dây quấn kích từ

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 :

3

3

7,8 .10 7,8.13,5.0,95.2, 2.0,94.36.10 7, 45 ( )

G l k h b Z

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 :

3

3

Kg

π π

−

−

Với : hg1 = 3cm là chiều cao của gông lõi thép Stator

125 Trọng lượng đồng dây quấn Stator :

3 1

3

2

73, 4

2.100

tb

l

Kg

−

−

Với : ltb1 = 73,4cm là chiều dài trung bình của một vòng dây Stator

126 Trọng lượng đồng của dây quấn kích từ :

3 1

3

Kg

−

−

127 Trọng lượng sắt của cực từ :

3 2

3

7,8 .2 .( 0,8 ).10 7,8.15,5.0,97.2.2.(5, 23.4 0,8.1,6.12, 26).10 17,17 ( )

G l k p h b h b

Kg

−

−

128 Trọng lượng sắt của gông Rôtor :

3

3

7,8 .( 2 2 ) .10 7,8.13,5 .(22,3 2.0,15 2.6,76 3,6).3,6.10 5,81 ( )

Kg

π

−

−

129 Toàn bộ trọng lượng đồng :

G Cu =G Cu1+G kt = 5, 4 6,12 11,52 ( + = Kg)

130 Toàn bộ trọng lượng thép :

7, 45 28 17,17 5,81 58, 43 ( )

Kg

b Tổn hao và hiệu suất

131 Tổn hao đồng trên dây quấn Stator :

1 1(75) 10 3.17,321 0,677.10 0,0352 ( )

Cu