thiet ke dong co dien khong dong bo ba pha roto long soc ChVWM 20130613080914 19

Định luật thứ nhất là định luật sức điện động cảm ứng được trong 1 thanh dẫn có chiều dài l chuyển động với tốc độ v trong một từ trường đứngyên có từ cảm B.. Hình vẽ từ trưòng quay tốc

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ khơng đồng bộ (KĐB) ba pha rơto lồng sĩc được dùng phổ biến trong cơng nghiệp (vì cĩ ưu điểm là độ tin cậy cao, giá cả thấp, trọng lượng nhẹ, kết cấu chắc chắn và dễ bảo dưỡng), với dải cơng suất từ hàng trăm Watts đến vài Megawatts và là bộ phận chính trong các hệ truyền động.

Ngày nay, hiệu suất của động cơ đã dần trở thành một trong những tiêu chí được áp dụng trong cơng nghiệp Vấn đề này đặt ra cho lĩnh vực thiết kế và chế tạo động cơ điện khơng ngừng nghiên cứu, thiết kế để tạo ra sản phẩm đạt những chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển của nền kinh tế quốc

dân Chính vì vậy em được Khoa và Bộ mơn giao nhiệm vụ thực hiện đề tài : “

Thiết kế động cơ điện khơng đồng bộ ba pha rơto lồng sĩc” cho đồ án tốt nghiệp

cuối khố của mình.

Nội dung đồ án gồm 7 chương:

Chương 1: Tổng quan về động cơ khơng đồng bộ và yêu cầu thiết kế động

cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng sĩc

Chương 2: Xác định các kích thước chủ yếu.

Chương 3: Thiết kế stato.

Chương 4: Thiết kế rơto.

Chương 5: Xác định tham số của động cơ điện ở chế độ định mức.

Chương 6: Tính tốn đặc tính làm việc và khởi động.

Chương 7: Xác định trọng lượng vật liệu tác dụng và chỉ tiêu sử dụng.

Em xin bày tỏ lịng biết ơn các Thầy, Cơ giáo mà đăc biệt là các Thầy cơ giáo trong khoa Kỹ thuật & Cơng Nghệ đã giúp đỡ chỉ bảo em tận tình trong những năm học tập tại trường Đại Học Quy Nhơn Cho em gửi lời cảm ơn chân thành đến

thầy giáo Th.S Đồn Đức Tùng – là người trực tiếp hướng dẫn em hồn thành bản

đồ án tốt nghiệp này.

Trong một khoảng thời gian ngắn chắc rằng đồ án tốt nghiệp sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sĩt Em rất mong được sự chỉ dẫn của Thầy giáo, Cơ giáo và các bạn Em xin chân thành cảm ơn.

Sinh viên

Nguyễn Đinh Huy

SVTH: Nguyễn Đinh Huy - 1 - GVHD: Ths Ðồn Đức Tùng

Trang 2

CHƯƠNG 1

YÊU CẦU THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

BA PHA RÔTO LỒNG SÓC

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

1.1.1. Khái ni m chung ệm chung

Động cơ không

đồng bộ là loại máy điện

xoay chiều, làm việc theo

Trang 3

Lõi sắt là phần dẫn từ Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên

để giảm tổn hao, lõi sắt được làm từ những lá thép kỹ thuật điện ép lại Khiđường kính ngoài lõi sắt nhỏ hơn 990 mm thì dùng cả tấm thép tròn ép lại.Khi đường kính ngoài lớn hơn trị số trên thì dùng những tấm hình rẻ quạtghép lại thành khối tròn

Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảmtổn hao do dòng điện xoáy gây nên Nếu lõi sắt ngắn thì có thể ghép thànhmột khối Nếu lõi sắt dài quá thì ghép thành từng thếp ngắn, mỗi thếp dài từ

SVTH: Nguyễn Đinh Huy - 3 - GVHD: Ths Ðoàn Đức Tùng

Vỏ Stato

Dây quấn Stato

Hình 1.2 Kết cấu của ĐC KĐBRôto

Trang 4

6 cm đến 8 cm, đặt cách nhau 1 cm để thông gió cho tốt Mặt trong của lõithép có xẻ rãnh để đặt dây quấn.

Dây quấn stato được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt

với lõi sắt Kiểu dây quấn, hình dạng và cách bố trí dây quấn ở phần dưới

Dây quấn của động cơ không đồng bộ gồm nhiều phần tử nối với nhautheo một quy luật nào đó Phần tử là các bối dây được đặt trong các rãnh phầnứng Bối dây chỉ có thể là một vòng dây (dây quấn kiểu thanh dẫn) hoặc cũng

có thể gồm nhiều vòng dây (dây quấn kiểu vòng dây) Số vòng dây của mỗibối và số vòng dây của mỗi pha và cách nối phụ thuộc vào công suất, điện áp,tốc độ, điều kiện làm việc của máy

Trang 5

 Dây quấn đồng khuôn :

q = 3

10 11 12 3

- Dây quấn móc xích có thể là bước đủ hay bước ngắn

Dây quấn đồng khuôn thuộc loại dây quấn bước đủ

Ưu điểm: Các phần tử có kích thước như nhau do đó dễ đảm bảo điện

trở, điện kháng của các pha và các nhóm là như nhau nên dây quấn đảm bảotính đối xứng

Nhược điểm: Phần đầu nối chồng chéo lên nhau nên cách điện khó.

Các rãnh trong cùng pha vẫn không thay đổi nhưng độ phối hợp các rãnhbằng tổng phần tử có kích thước khác nhau

Hình 1.5 Dây quấn đồng khuôn

Trang 6

1 2 3 10 11 12

Loại dây quấn này có các phần tử kích thước khác nhau nên khi nốithành các mạch nhánh song song để đảm bảo các yêu cầu điện trở, điệnkháng của các mạch nhánh song song là bằng nhau thì số phần tử tương ứng

và kích thước của các phần tử trong các mạch nhánh tương ứng phải giốngnhau

3 mÆt

2 mÆt

Phần đầu nối của các phần tử có chiều dài không giống nhau cho nênkhi bố trí trong máy người ta có thể bẻ các phần đầu nối theo các mặt Có haikiểu dây quấn đồng tâm là dây quấn đồng tâm hai mặt và ba mặt

Khi mà nối các nhóm phần tử thành các pha thì thường là có các phakhông hoàn toàn đối xứng cũng vì lí do kích thước của các phần tử ở trongcác pha không hoàn toàn giống nhau Trong trường hợp số rãnh một pha dướimột cực từ là số chẵn thì một phần tử gồm q phần tử có thể chia làm hainhánh song song về hai phía tạo thành dây quấn phân tán có kích thước của

Hình 1.6 Dây quấn đồng tâm

Hình 1.7

Trang 7

phần tử giảm bớt tiết kiệm được vật liệu dây dẫn nhưng vẫn giữ được tínhnăng

16 14 4

2

Hình 1.9 Dây quấn hai lớpMỗi rãnh chứa hai cạnh của hai phần tử khác nhau, phần tử thực hiệnbước ngắn để có dạng sóng từ trường gần giống hình sin hơn là y=

 : là hệ số bước ngắn thông thường   0 , 8  0 , 86 Coi dây quấn hai lớpnhư hai dây quấn một lớp đặt lệch nhau khoảng   y  ( 1   )

mạch nhánh song song với điều kiện 2a p là số nguyên

Hình 1.8

Trang 8

 Dây quấn sóng

Mỗi phần tử có một vòng dây (2 thanh dẫn ) cách nối giữa các phần tử

có cùng vị trí tương ứng trong từ trường

Dây quấn có q là phân số do cấu tạo phức tạp nên chỉ dùng trong nhữngmáy có kích thước nhỏ

b) Phần quay (rôto)

Phần này có hai bộ phận chính là lõi sắt và dây

quấn

Nói chung thì người ta dùng các lá thép kỹ thuật điện như ở stato Lõi

sắt được ép trực tiếp lên trục máy Phía ngoài của lá thép có xẻ rãnh để đặtdây quấn

Rô to có hai loại chính: rôto kiểu dây quấn và rôto kiểu lồng sóc

+ Loại rôto kiểu dây quấn: Rôto có dây quấn giống như dây quấn stato.

Trong động cơ điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hailớp vì bớt được những dây đầu nối, kết cấu dây quấn trên rôto chặt chẽ Trongđộng cơ điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp Dây quấn bapha của rôto thường đấu hình sao, còn ba đầu kia được nối với ba vành trượtthường làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than cóthể đấu với mạch điện bên ngoài Đặt điểm của loại động cơ điện rôto kiểu

Rôto lồng sóc

Thanh dẫn Rôto

Hình 1.10 Rôto

Trang 9

dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ vào mạch điện rôto

để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số côngsuất của máy Khi máy làm việc bình thường dây quấn rôto được nối ngắnmạch

+ Loại rôto kiểu lồng sóc: Kết cấu của loại dây quấn này rất khác với

loại dây quấn stato Trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto được đặt vào thanh đồnghay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắnmạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng gọi là lồng sóc.

Hình 1.11 Dây quấn rôto lồng sóc

c) Khe hở

Vì rôto là một khối tròn nên khe hở đều Khe hở trong máy điện khôngđồng bộ rất nhỏ (từ 0,2 đến 1mm trong máy điện cỡ vừa và nhỏ) để hạn chếdong điện từ hóa lấy từ lưới vào và như vậy mới có thể làm cho hệ số côngsuất của máy cao hơn

Ngoài hai bộ phận chính là stato và rôto trong kết cấu động cơ khôngđồng bộ rôto lồng sóc còn có quạt, trục động cơ và gối trục

Trang 10

d) Quạt gió

Nhiệm vụ của quạt gió là tạo ra một áp suất đủ lớn để đưa dòng khí cầnthiết qua hệ thống thông gió của máy để làm mát máy Quạt được gắn trêntrục động cơ, tốc độ của quạt là tốc độ của động cơ, kích thước của quạt bịgiới hạn bởi kết cấu của động cơ, trong máy điện thường có ba loại quạtthường dùng: Quạt ly tâm, quạt hướng trục và quạt hổn hợp ly tâm và hướngtrục, nhưng thông dụng nhất vẫn là quạt ly tâm Ở quạt ly tâm khi cánh quạtquay không khí ở giữa khe các cánh quạt bị đẩy ra ngoài dưới tác dụng củalực ly tâm, do đó ở vùng vòng trong của cánh quạt nơi lỗ gió vào tạo thànhvùng không khí loãng còn vùng ngoài của vòng ngoài cánh quạt nơi thoánggió ra có áp suất cao, quạt ly tâm được dùng nhiều trong máy điện vì tạo được

áp suất khí cao phù hợp với đặc tính của hệ thống thông gió trong máy điệnnhưng nhược điểm của nó là hiệu suất thấp

e) Trục động cơ

Ngoài việc phải chịu toàn bộ trọng lượng của rôto ra, trục còn chịumômen xoắn và mômen uốn trong quá trình truyền động tải, trục còn chịu lựchướng trục thường là lực kéo như ở các máy kiểu trục đứng Ngoài những tảitrên, trục còn phải chịu lực từ một phía do khe hở không khí không đều gây

ra Trục có các yêu cầu sau:

 Phải có đủ độ bền ở tất cả các tiết diện của trục khi máy làm việc kể cảkhi có sự cố ngắn mạch

 Phải có đủ độ cứng để tránh sinh ra độ võng lớn làm rôto chạm stato

 Tốc độ giới hạn của trục phải khác nhiều với tốc độ khi máy làm việcbình thường Kích thước đầu trục của động cơ được tiêu chuẩn hóa cáckích thước lựa chọn ở Chương IX sách thiết kế máy điện (Trần khánh

Hà – Nguyễn Hồng Thanh)

Trang 11

f) Gối trục

Máy điện có thể dùng gối trục là ổ bi hay ổ trượt Máy điện nhỏ và vừahiện nay dùng ổ bi là chủ yếu, chỉ trong những máy nhỏ yêu cầu không cótiếng ồn mới dùng bạc Máy lớn phải dùng ổ bi, ổ bi có các ưu điểm sau làkích thước nhỏ, kết cấu gọn, độ mài mòn không lớn, bảo dưỡng đơn giản, tổnhao ma sát nhỏ, điều này rất quan trọng đối với những máy thường xuyênkhởi động.

1.1.4 Nguyên lý hoạt động:

Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng dựa vào hai định luật điện

từ cơ bản Định luật thứ nhất là định luật sức điện động cảm ứng được trong

1 thanh dẫn có chiều dài l chuyển động với tốc độ v trong một từ trường đứngyên có từ cảm B Đó là định luật cơ sở của máy phát điện biến đổi cơ năng

thành điện năng Định luật thứ hai là định luật về lực điện từ tác dụng lên

thanh dẫn có chiều dài l khi nó có dòng điện I và nằm trong từ trường có từcảm B

Vì hai định luật điện từ cơ bản nói trên là thuận nghịch nên bất kỳ mộtmáy điện quay nào cũng có thể làm việc thuận nghịch, nghĩa là có thể làmviệc như máy phát điện hoặc như động cơ điện

Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato, sẽ tạo ra từ

trường quay p đôi cực, quay với tốc độ n1 = 60 f

p Từ trường quay cắt cácthanh dẫn của dây quấn rôto, cảm ứng ra các sức điện động Vì dây quấn rôtonối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng trong các thanhdẫn rôto Lực tác dụng tương hổ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫnmang dòng điện rôto, kéo rôto quay cùng chiều quay từ trường với tốc độ n

Hình vẽ từ trưòng quay tốc độ n1, chiều sức điện động và dòng điệncảm ứng trong thanh dẫn rôto, chiều các lực điện từ Fđt

Trang 12

Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay n1 vì nếu tốc độbằng nhau thì không có sự chuyển động tương đối, trong dây quấn rôto không

có sức điện động và dòng điện cảm ứng, lực điện từ bằng không

Độ chênh lệch giữa tốc độ của từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc

p

Sau đây sẽ nghiên cứu tác dụng của chúng trong 3 phạm vi tốc độ

 Trường hợp rôto quay thuận với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơntốc độ đồng bộ ( 0 < n < n1, hay 1 > s > 0 ) Do n < n1 ( trong đó n1 là tốc độquay của từ trường tổng , n là tốc độ quay của rôto ) nên từ trường đó vẫnquét qua thanh dẫn theo chiều quay của từ trường và chiều sức điện động sinh

n n

Trang 13

ra có thể xác định theo quy tắc bàn tay phải Dòng điện sinh ra trong dây quấnrôto cùng chiều với sức điện động và tác dụng với từ trường tổng trong khe

hở, sinh ra lực F và mô men M mà chiều được xác định theo quy tắc bàn taytrái

Mômen đó kéo rôto quay theo chiều từ trường quay Điện năng đưa tớirôto đã biến thành cơ năng trên trục, nghĩa là máy điện làm việc trong chế độđộng cơ điện Nhưng máy chỉ làm việc ở chế độ đó khi n < n1, vì chỉ khi n <

n1 mới có sự chuyển động tương đối giữa từ trường và dây quấn rôto và nhưvậy trong dây quấn rôto mới có dòng điện và mômen kéo rôto quayTrườnghợp rôto quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồng bộ ( n > n1 hay s < 0)

 Dùng một động cơ cấp nào đó quay rôto của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ n > n1 Lúc đó chiều của từ trường quay quét qua dây dẫn

sẽ ngược lại, sức điện động và dòng điện trong dây dẫn rôto cũng đổi chiềunên chiều của mômen cũng ngược với chiều quay của n1, nghĩa là ngược vớichiều của rôto, nên đó là mômen hãm Máy đã biến cơ năng tác dụng lên trụcđộng cơ điện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho lưới điện,nghĩa là máy điện làm việc ở chế độ máy phát điện

 Trường hợp rôto quay ngược với chiều từ trường quay (n < 0 hay s > 1)

Vì một nguyên nhân nào đó rôto quay ngược chiều với chiều từ trường quaythì lúc đó chiều của sức điện động, dòng điện và mômen vẫn giống như lúc ởchế độ động cơ điện Vì mômen sinh ra ngược chiều quay của rôto nên có tácdụng hãm rôto đứng lại Trong trường hợp này, máy vừa lấy điện năng ở lướiđiện vào, vừa lấy cơ năng từ phía rôto Chế độ làm việc như vậy gọi là chế độhãm điện từ

Trang 14

1.1.5 Các đại lượng định mức

Cũng như tất cả các loại động cơ điện khác, động cơ điện không đồng bộ

có các trị số định mức đặc trưng cho đều kiện kỹ thuật của máy Các trị sốnày do nhà máy thiết kế, chế tạo quy định ghi trên nhãn máy Vì động cơ điệnkhông đồng bộ chủ yếu làm việc ở chế độ động cơ điện nên trên nhãn máy ghicác trị số định mức của động cơ điện khi tải định mức Các trị số đó thườngbao gồm:

Công suất có ích trên trục Pđm

Điện áp dây stato U1đm

Dòng điện dây stato I1đm

Tần số dòng điện stato f

Tốc độ quay rôto nđm

Hệ số công suất c os dm

1.1.6 Phạm vi ứng dụng của động cơ điện không đồng bộ

Động cơ 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 trongnền kinh tế quốc dân, nhất là loại công suất dưới 100 kW

Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc cấu tạo đơn giản nhất (nhất

là loại rôto lồng sóc đúc nhôm) nên chiếm một số lượng khá lớn trong loạiđông cơ công suất nhỏ và trung bình Trong công nghiệp thường dùng động

cơ điện không đồng bộ làm ngồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ,động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ, v.v…Tronghầm mỏ dùng làm máy tời hay máy quạt gió Trong nông nghiệp dùng để làmmáy bơm hay máy gia công nông sản phẩm Trong đời sống hàng ngày, động

Trang 15

cơ điện không đồng bộ cũng dần dần chiếm một vị trí quan trọng: quạt giómáy quay đĩa, động cơ trong tủ lạnh… Tóm lại, theo sự phát triển của nền sảnxuất điện khí hoá, tự động hoá và sinh hoạt hàng ngày, phạm vi ứng dụng củađộng cơ điện không đồng bộ ngày càng rộng rãi.

Tuy vậy, nhược điểm của loại này là dòng điện khởi động lớn Để bổkhuyết cho nhược điểm này, người ta chế tạo ra động cơ điện không đồng bộrôto lồng sóc nhiều tốc độ và dùng rôto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòngđiện khởi động, đồng thời tăng mômen khởi động lên

Động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có thể điều chỉnh được tốc

độ trong một chừng mực nhất định, có thể tạo ra mômen khởi động lớn màdòng điện không lớn lắm, nhưng chế tạo có khó hơn loại rôto lồng sóc, do đógiá thành cao hơn và bảo quản cũng khó hơn

Động cơ điện không đồng bộ được sản xuất theo kiểu bảo vệ IP23 vàkiểu kín IP44 Những động cơ điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng quạt gió hướngtâm đặt ở hai đầu của rôto động cơ điện Trong các rôto lồng sóc đúc nhômthì cánh quạt nhôm được đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch Loại động cơ theocấp bảo vệ IP44 thường nhờ vào đặc ở ngoài vỏ máy, do đó tản nhiệt kém hơn

so với loại IP23 nhưng bảo dưỡng máy dễ dàng hơn

1.2 YÊU CẦU CỦA THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KĐB BA PHA

RÔTO LỒNG SÓC.

1.2.1 Nhiệm vụ và phạm vi thiết kế:

Nhiệm vụ thiết kế được xác định từ hai yêu cầu sau :

- Yêu cầu từ phía nhà nước, bao gồm các tiêu chuẩn nhà nước, các yêucầu kỹ thuật do nhà nước quy định

- Yêu cầu từ phía nhà máy và người tiêu dùng thông qua các hợp đồng

ký kết

Trang 16

Nhiệm vụ của người thiết kế là đảm bảo tính năng kỹ thuật của sảnphẩm đạt các tiêu chuẩn nhà nước quy định để tìm khả năng hạ giá thành đểđạt hiệu quả kinh tế cao nhất, nói tóm lại là đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao.

1.2.2 Các bước thiết kế gồm có:

a Thiết kế điện từ:

Nhiệm vụ của tính toán điện từ một động cơ điện không đồng bộ rôtolồng sóc là lựa chọn và tính toán kích thước của lõi sắt stato, rôto, kích thướcdây quấn sao cho máy đạt được tính năng mà tiêu chuẩn đã quy định Tronggiai đoạn này, người thiết kế xác định một phương án điện từ hợp lý, có thểtính bằng tay, có thể nhờ vào máy tính Quá trình này sẽ tiến hành tính toán,thiết kế các thành phần:

- Xác định các kích thước chủ yếu

- Thiết kế stato

- Thiết kế rôto

- Xác định tham số của động cơ điện ở chế độ định mức

- Tính toán đặc tính làm việc và khởi động

b Thiết kế kết cấu:

Trong giai đoạn này phải tiến hành tính toán nhiệt để xác định kết cấu

cụ thể về phương thức thông gió và làm nguội, kết cấu cụ thể về cách bôi trơn

ổ đỡ, kết cấu thân máy và nắp máy

Để chế tạo được động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc còn phải qua cáckhâu thiết kế sau :

+ Thiết kế thi công, có nhiệm vụ vẽ tất cả các bản vẽ lắp ráp và chi tiết.+ Thiết kế khuôn mẫu và gá lắp dùng trong gia công các chi tiết củamáy

+ Thiết kế công nghệ, dùng để kiểm tra công nghệ trong quá trình giacông

Trang 17

1.2.3 Vật liệu thường dùng trong thiết kế

Khi thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, vấn đề chọn vật liệu

để chế tạo động cơ có một vai trò rất quan trọng và ảnh hưởng rất lớn đến giáthành và tuổi thọ làm việc của nó

Ta có các loại vật liệu sau:

a Vật liệu dẫn từ:

Để chế tạo các phần của hệ thống mạch từ của động cơ, người tathường dùng các loại thép lá kỹ thuật điện hay còn gọi là tôn silíc Hàm lượngsilíc trong thép lá kỹ thuật điện có ảnh hưởng quyết định đến tính năng của

nó Cho silíc vào thép có thể làm cho điện trở suất tăng cao, do đó hạn chếđược dòng điện xoáy nên tổn hao thép sẽ thấp xuống, nhưng khi có silíc thìcường độ từ cảm cũng hạ thấp, độ cứng và độ giòn cũng tăng lên, vì vậylượng silíc trong thép nói chung không vượt quá 4,5%

Trong lõi thép có từ trường biến thiên, khi mật độ từ thông và tần sốbiến thiên không đổi thì tổn hao vì dòng điện xoáy của đơn vị thể tích lõi thép

tỷ lệ bình phương với chiều dày lá thép, vì vậy trong đại bộ phận máy điệnđều dùng tôn silíc dày 0,5mm Chỉ trong trường hợp đặc biệt mới dùng tôndày 0,35mm

Tùy theo công nghệ cán, người ta chia tôn silíc thành 2 loại:

+ Tôn cán nóng: Loại tôn này có lịch sử lâu đời, hiện nay vẫn còn sảnxuất nhiều Tùy theo hàm lượng silíc mà người ta phân ra loại ít silíc ( 2 , 8 %)

và nhiều silíc (>2,8%)

+ Tôn cán nguội: So với tôn cán nóng, tôn cán nguội có nhiều ưu điểmnhư tổn hao nhỏ, cường độ từ cảm cao, chất lượng bề mặt tốt, độ bằng phẳngtốt nên hệ số ép chặt lá tôn cao, có thể sản xuất thành cuộn, do đó các nướcphát triển đều dùng tôn cán nguội thay thế tôn cán nóng Tùy theo sự sắp xếpcác tinh thể silíc trong tôn cán nguội mà phân thành hai loại: đẳng hướng và

dị hướng Ở tôn silíc cán nguội dị hướng thì theo chiều cán, suất dẫn từ cao

Trang 18

(với cường độ từ trường H = 25A/cm, mật độ từ thông B có thể đạt 1,85T), suất tổn hao nhỏ, nhưng theo chiều vuông góc với chiều cán thì tínhnăng kém đi nhiều, có khi không bằng cả tôn cán nóng.

b Vật liệu dẫn điện:

Trong ngành chế tạo máy điện, người ta chủ yếu dùng đồng tinh khiếtvới tạp chất không quá 0,1% làm vật liệu dẫn điện vì điện trở suất của đồngchỉ kém bạc Ngoài đồng ra còn dùng nhôm với tạp chất không quá 0,5%,đồng thau và đồng đen

c Vật liệu kết cấu :

- Kim loại đen:

Kim loại đen thường dùng là gang và thép Gang vừa rẻ tiền lại dễ đúc,

do đó được dùng nhiều, nhất là dùng để đúc các hình mẫu phức tạp như vỏ vànắp máy điện không đồng bộ

Thép dùng làm vật liệu kết cấu thường là thép định hình Thép có tiếtdiện tròn dùng để chế tạo trục máy và các chi tiết khác có tiết diện tròn Tùytheo lực tác dụng lên từng chi tiết của máy mà người ta dùng nhiều loại thépkhác nhau

- Kim loại màu:

Thường dùng hợp kim nhôm để chế tạo các chi tiết và bộ phận của máy

mà trọng lượng cần giảm tối đa

-Vật liệu chất dẻo:

Chất dẻo hiện nay được dùng nhiều để chế tạo các chi tiết trong máyđiện ít chịu lực cơ học và nhiệt Chất dẻo có ưu điểm là nhẹ, dễ gia công vàkhông bị gỉ

d Vật liệu cách điện:

Trang 19

Vật liệu cách điện là một trong những vật liệu chủ yếu dùng để chế tạođộng cơ Khi thiết kế động cơ, chọn vật liệu cách điện là một khâu rất quantrọng vì phải đảm bảo động cơ làm việc tốt với tuổi thọ nhất định, đồng thờigiá thành của nó lại không cao Khi chọn vật liệu cách điện cần chú ý nhữngđiểm sau:

- Vật liệu cách điện phải có độ bền cao, chịu tác dụng về cơ học tốt,chịu nhiệt và dẫn điện tốt lại ít thấm nước

- Gia công dễ dàng, đủ mỏng để đảm bảo hệ số lấp đầy rãnh cao

- Phải chọn vật liệu cách điện có tính cách điện cao để đảm bảo thờigian làm việc ít nhất của máy là 15-20 năm trong điều kiện làm việc bìnhthường, đồng thời đảm bảo giá thành của động cơ không cao

Một trong những yếu tố cơ bản nhất làm giảm tuổi thọ của vật liệu cáchđiện là nhiệt độ Nếu nhiệt độ vượt quá nhiệt độ cho phép thì chất điện môi,

độ bền cơ của vật liệu giảm đi nhiều, dẫn đến sự già hóa nhanh chất cáchđiện

Trang 20

CHƯƠNG 2

XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

Những kích thước chủ yếu của động cơ điện không đồng bộ là đườngkính trong stato D và chiều dài lõi sắt l Mục đích của việc chọn kích thướcnày là để chế tạo ra máy kinh tế hợp lý nhất mà tính năng phù hợp với tiêuchuẩn nhà nước Tính kinh tế của máy không chỉ là vật liệu sử dụng đểû chếtạo ra máy mà còn xét đến quá trình chế tạo trong nhà máy, như tính thôngdụng của các khuông dập ,vật đúc, các kích thước và chi tiết tiêu chuẩn hoá

trong đó:

- n1 : Tốc độ đồng bộ (vòng/phút)

- f : tần số (Hz)

2.2 Đường kính ngoài stator (D n ):

Đường kính ngoài Dn có liên quan mật thiết với kết cấu động cơ, cấpcách điện và chiều cao tâm trục h đã được tiêu chuẩn hóa Vì vậy thườngchọn Dn theo h Ở nước ta hay dùng quan hệ giữa đường kính ngoài và chiềucao tâm trục h của các động cơ điện không đồng bộ Hungary dãy VZ cáchđiện cấp E và của Nga dãy 4A cách điện cấp F

Trang 21

Với chiều cao tâm trục h = 132 mm Theo bảng 10.3 [1] ta có đườngkính chuẩn:

Trong đó kE là hệ số công suất định mức Chọn kE = 0,975 theo hình 10-2 [1]

2.5 Chiều dài của lõi sắt stato (l1):

Chiều dài của lõi sắt stato được xác định:

n D B A k k

P l

d

.

10 1 , 6

2

' 7 1

Trang 22

kS = 22 = 1,11 Việc chọn A và B ảnh hưởng rất nhiều đến kích thước chủ yếu của D

và l Đứng về mặt tiết kiệm vật liệu thì nên chọn A và B lớn, nhưng nếu A

và B quá lớn thì tổn hao đồng và sắt tăng lên, làm máy quá nóng, ảnh hưởngđến tuổi thọ sử dụng máy Do đó khi chọn A và B cần xét đến chất liệu vậtliệu sử dụng Nếu sử dụng vật liệu sắt từ tốt (có tổn hao ít hay độ từ thẩm cao)thì có thể chọn B lớn Dùng dây đồng có cấp cách điện cao thì có thể chọn Alớn Ngoài ra tỷ số giữa A và B củng ảnh hưởng đến đặt tính làm việc vàkhởi động của động cơ không đồng bộ, vì A đặt trưng cho mạch điện , B đặttrưng cho mạch từ

Tra bảng 10-3a [1], chọn: A = 220 (A/cm) ; B = 0,80 (T) Thay các giá trị vào biểu thức:

l1 = k k A B P D n

d

S .

' 10 1 , 6

2 7



 =

7

2

6,1.10 7, 290,64.1,11.0,92.0,80.220.13 1500 = 15,26 (cm)

Trang 23

Trị số q1 nên chọn theo số nguyên vì cải thiện dược đặt tính làm việc

và khả năng làm giảm tiếng kêu của máy Chỉ trong trường hợp không thểtránh được mới dùng q1 với mẫu số phân bố là 2 sở dĩ như vậy là vì sức từđộng sóng bật cao và sóng răng của dây quấn với q là phân bố trong động cơđiện không đồng bộ là máy có sự phân bố nhỏ, dễ sinh ra rung, mômen phụlàm tăng tổn hao phụ

- q1 : số rãnh của một pha dưới mỗi cực Lấy q1 = 3

Trang 24

- p : số đôi cực từ, p = 2

thay vào ta được:

36 3 2 6

r

At a u

3.5 Tiết diện dây dẫn (s 1 ):

Muốn chọn kích thước dây trước hết phải chọn mật độ dòng điện J củadây dẫn Căn cứ vào dòng điện định mức để tính ra tiết diện tiết diện cầnthiết Việc chọn ra mật độ dòng điện ảnh hưởng đến hiệu suất và sự phát nóngcủa máy mà sự phát nóng này chủ yếu phụ thuộc vào tích số AJ Tích số này

tỷ lệ với suất tải nhiệt của máy Do đó theo kinh nghiệm thiết kế chế tạo,người ta căn cứ vào cấp cách điện để xác định AJ

Theo hình 10-4 [1] ta chọn tích số : AJ =1425 (A2 / cm.mm2 )

Sơ bộ mật độ dòng điện (J'1):

'

2 1

trong đó: n1: số sợi chập, chọn n1 = 2 sợi

) ( 44 , 0 477 , 6 2 2

4 , 11

.

2 '

1 1 1

1

J n a

I

Trang 25

Theo bảng VI.1 [1] Chọn dây đồng tráng men PETV có các thông số:

d/dcđ = 0,75/0,815 (mm); S = 0,442 (mm2)Với: - d: đường kính dây không kể cách điện (mm)

- dcđ: đường kính dây kể cả cách điện (mm)

- S: tiết diện dây (mm2)

3.6 Kiểu dây quấn:

Dùng dây quấn hai lớp có ưu điểm:

- Có thể chọn bước dây quấn tốt nhất để cải thiện dạng sóng sức điệnđộng

- Giảm nhỏ lượng tiêu hoa đồng ở phần đầu nối khi máy lớn và khi chếtạo có thể cơ giới hóa do đó giảm được giá thành

- Chọn số vòng dây giữa mỗi pha tương đối dễ dàng khi muốn duy trì tỉ

- Hệ số bước rải:

96 , 0 2

20 sin 3 2

20 3 sin 2 sin 2 sin

Trang 26

Trong đó 0

1

.360 2.360

20 36

p Z

Trang 27

3.8 Từ thông khe hở không khí ( ):

- l1 : chiều dài lõi sắt stato, tính ở 2.5

3.10 Sơ bộ chiều rộng của răng (b Z1 ):

' 1 11

1 1

0,782.1,134

0,54( ) 1,73.0,95

Trang 28

3.11 Sơ bộ chiều cao gông stato (h g1 ):

' 1

- Bg1: mật độï từ thông ở gông stato, theo bảng 10.5a [1] chọn Bg1=1,48 (T)

- : từ thông khe hở không khí, tính ở 3.8

1

0,66( )36

Trang 29

12 2 1 2 2 2 1

h d d d d

0, 7183

r cd ld

r

u n d k

3.14 Chiều cao gông stato (h g1 ):

Trang 30

1

Khi chọn khe hở không khí ta lấy nhỏ để cho dòng điện không tải nhỏ

và cos cao, nhưng khe hở không khí quá nhỏ làm cho việc chế tạo và lắp rápthêm khó khăn, stato rất dễ chạm với rôto làm tăng thêm tổn hao phụ và điệnkháng tản tạp của máy cũng tăng

Theo những máy đã chế tạo bảng 10.8 [1]:

Loại rôto dây quấn không có yêu cầu về khởi động mà chỉ thoả mãntiêu chuẩn nhà nước về hiệu suất, cos, bội số mômen cực đại trong điều kiệnlàm việc định mức Đối với loại rôto lồng sóc, tính năng của máy còn phảithoả mãn tiêu chuẩn về khởi động là bội số mômen khởi động và bội số dòngkhởi động Khi ấy rôto chọn 1/2 kín hình ôvan hay quả lê với miệng rãnh

b42=1,5  2 mm

Ta chọn rãnh rôto hình quả lê với miệng rãnh b42 = 1,5 (mm)

4.1 Số rãnh Rôto (Z 2 ):

Theo bảng 10.6 [1] chọn Z2 = 28 rãnh

4.2 Đường kính ngoài rôto

Trang 31

1, 45( )28

- Bδ : mật độ từ thông khe hở không khí, tính ở 3.9

- t2 : bước răng rôto, tính ở 4.3

- l2 : chiều dài lõi sắt rôto, tính ở 2.5

Trang 32

- kd : hệ số dây quấn stato, tính ở 3.7



4.8 Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm (S td ):

Đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, tiết diện rãnh rôto đồngthời là tiết diện thanh dẫn rôto, vì vậy phải làm sao cho mật độ dòng điệntrong thanh dẫn rôto thích hợp

2 2

269,5

3

td td

- : từ thông khe hở không khí, tính ở 3.8

Trang 33

2 2 2 2

2 12,93 2 2,52 0,69.28

0, 22( )28

0,673 02,52

t

Z r

r Z r

Định dạng
Số trang	67
Dung lượng	4,34 MB