Giao trinh Thiet ke tu dong TBD.doc

Giao trinh Thiet ke tu dong TBD

Các bớc thiết kế :

• Động cơ không đồng bộ:

1 Nhiệm vụ thiết kế :Uđm, Pđm , η, cosϕ , mmax,mkđ , ikđ , môi trờng làm

việc ( thực tế có IP44, IP23 )

2 Xác định kích thớc chủ yếu của động cơ : l; d

3 Tính toán dây quấn : rãnh stator ; Dr ; kiểu dây quấn số rãnh Zs , kiểu rãnh; kích thớc răng rãnh d1, d2, b4s, h4s, h12

0.7 ≤ Klđ ≤ 0.75

4 Tính toán sắt và dây quấn rotor :

- Số răng rãnh của rotor theo số răng rãnh của stator vì nếu lựa chọn không hựp lí thì động c không quay đợc do mô men phụ

- Chọn chiều dài khe hở không khí nhỏ qúa không tốt vì gây tổn hao sóng bậc cao trong dây quấn

- Kích thớc vành ngắn mạch

- Đờng kính trụ và đờng kính ngoài của rotor,

5 Tính toán mạch từ : ∑F I k, , , 0 ε ∆ ≤k e 5 %

độ bão hoà mạch từ KM

6 Tính toán kiểm tra đặc tính làm việc của động cơ ( dựa vào sơ đồ mạch

điện thay thế ), đặc tính khởi động

7 Tính toán phát nóng thiết kế vỏ máy, kết cấu

• Máy biến áp :

1 Cho Sđm , Uca, Uha, m,un% , Pn , P0 , , MBA dầu hay MBA khô

2 Tính toán sơ bộ kích thớc mạch từ: d, l, b , chọn khoảng cách cách điện

Quá trình thiết kế : là quá trình xử lí thông tin từ mô hình tính toán

ban đầu là nhiệm vụ thiết kế, hoàn thiện qua từng quá trình , chuyển giao cho nhà chế tạo

2 Các giai đoạn thiết kế đã trải qua:

- Giai đoạn đầu ( TK đơn chiếc ) : Bằng tay ( 1890 ); số lợng tiêu thụ nhỏ; chủng loại lớn nhng sớ lợng không lớn; lao động sáng tạo 70%

- TK bằng tay theo tiêu chuẩn ( 40 – 60 ) dựa trên các tiêu chuẩn, tk theo nhóm, quy cách hoá, hợp thể Lao động sáng tạo 40%

Giá thành thiết kế trở nên nặng nề; năng suât thấp

- Giai đoạn thiết kế trên máy tính ( phát triển từ năm 60 dến nay ) nhanh chính xác, lựa chọn đợc nhiều phơng án, áp dụng các phơng pháp

tính, tính toán hiện tợng phức tạp, phơng trình vi phân bậc cao

2 Các luận điểm chủ yếu

Định nghĩa : Là ht ngời + máy đợc tạo ra bửi một tập hợp ngời thiết kế

và tổ hợp thiết bị kĩ thuật và và các ct để tác động qua lại với nhau bằng cách truyền và xử lí thông tin để thực hiện từng phần hoặc đầy đủ quá trình thiết kế

Định hớng :

Các luận điểm :

+ Định hớng đối tợng ( nhằm cho một lớp sp nhất định ) Lớp sp càng lớn → HTTĐ càng lớn → cần xác định rõ mối quan hệ sp – ht tôn trọng sáng tạo của ngời thiết kế : Khi đặt nhiệm vụ thiết kế, phân tích nhiệm

vụ thiết kế, phân tích kết quả thiết kế ( dựa vào giao diện )

1.3 Cấu trúc chức năng HTTKTĐ

Định nghĩa :

Modun :

- Cấu trúc dực theo nguyên tắc modul

• Modul TK : là một phần của bài toán tk, giải quyết tơng đối trọn vẹn

đối với thiết kế Đầu ra mỗi modul là các số liệu đa vào bản vẽ TKKT

Nếu η< η yêu cầu → phải tăng hiệu suất

• Modul điều khiển :

- Modul đk thực hiện nhiệm vụ đk một phần các modul thiết kế ; đk qua lại các modul thiết kế với nhau hoặc giữa modul thiết kế với

modul khác; nhận lệnh và thực hiện lệnh của ngời thiết kế

• Modul cơ sơ dữ liệu :

- CSDL tĩnh : Gồm thông tin ít thay đổi khi thiết kế từ các sản

phẩm này đến các sản phẩm khác : tiêu chuẩn, tính chất của các loại vật liệu, bảng thiết kế

- CSDL động : Là thay đổi khi thiết kế và thay đổi rõ rệt từ sản

Điều khiển cơ sở dl

Start

Xử lí chuyên gia

TK là quá trình lặp tiệm cận dần tới phơng án chấp nhận đợc Mỗi

phơng án tổng hợp bởi ngời thiết kế phải trải qua phân tích tren các mô

1_ Chính xác : Kiểm nghiệm thực nghiệm sai số < sai số cho phép

2_ Tính tiết kiệm : Chiếm bộ nhớ không quá lớn, thời gian tính toán không quá lâu

3_ Tính vạn năng :

2.2 Mô hình toán lý thuyết

- Các thông số đầu ra gắn bó chặt chẽ với các thông số đầu vào Chọn : - Zs/ Zr : Bảng số liệu

Xử lí chuyên gia

n n S

n n

ChuÈn ho¸ th«ng

sè kÜ thuËtTÝnh KT chñ yÕu

Xö lÝ chuyªn gia tÝnh stator tÝnh roto

KiÓm tra tÝnh kÝch thíc m¹ch tõXö lÝ CG

sè ®Çu vµo lªn mét th«ng sè ®Çu ra

+ Sè lÇn thÝ nghiªm : min §é chÝnh x¸c cña biÓu thøc cao

2. Néi dung cña ph¬ng ph¸p QHTN :

N – Thö nghiÖm

N - Gi¸ trÞ cña trÞ sè ra Y

1 2

n

y y Y y

p

b b B b

(3.04 4.56) (2.88 4.32) (1.15 1.5)

R S

1 Tiêu chuẩn thiết kế tối u :

- Tuỳ theo tính chất và mục đích sử dụng của đối tợng thiết kế để lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế tối u

- Tiêu chuẩn tối u là 1 tập tính chất mà trong quá trình thiết kế cần phải cải thiện nó tôt nhất

ĐCKĐB thông dụng :

Tổng chi phí = CTK + CSX + CVH

,cos

15 18

baoduong nam

- Cải thiện tiêu chuẩn thiết kế tối u để tốt nhất ( min/max ) nhiệm

đồng thời thoả mãn các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật

VD : Chi phí vật liệu là min

Các mối quan hệ phi tuyến :

- Bài toán quy hoạch phi tuyến

0

1,

i x

0.21

+ So s¸nh gi÷a c¸c ph¬ng ¸n → Chän Ctd min

+ KiÓm tra c¸c ®iÒu kiÖn rµng buéc

- NÕu c¸c ®iÒu kiÖn tho¶ m·n :

- Khi cã tËp hîp c¸c tiªu chuÈn → bµi to¸n ®a môc tiªu

Gi¶i bµi to¸n :

a ) Trong c¸c tiªu chuÈn : chän 1 hµm sè lµ hµm môc tiªu vµ nh÷ng c¸i kh¸c lµ hµm phô thuéc

b ) Ph©n lo¹i c¸c hµm sè thµnh c¸c hµm tiªu chuÈn vµ c¸ hµm rµng buéc

Ci – hệ số giá trị của các hàm tiêu chuẩn nó đợc đánh giá bởi các chuyên gia

b a h

VD : R1 – dÔ vi ph¹m nhÊt : lo¹i phÇn lín

R2 - : c¸c ®iÓm ra khái miÒn xem xÐt

- Giíi h¹n vïng trong kho¶ng P0 ≤ 1.1P0cp

- KiÓm tra ®iÒu kiÖn : i0, σ ∆k, , Un

P = ? x¸c suÊt r¬i vµo gi¸ trÞ cùc trÞ sau mçi lÇn thö.

(1 − ∆ ) - x¸c suÊt r¬i vµo ∆ sau 1 lÇn thö

(1 − ∆ ) n- x¸c suÊt r¬i vµo ∆ sau n lÇn thö

td min vµ β *míi

Xác định Cβtdimax== minCmin{β∆imaxC tdi; β =σk Cmax min} Nhớ phơng án i β βi = mini = 0i = i+1 C+ tdi (C− ∆ 1) β Ctdii ≤ ≠ Cmin1

−

=

∆

∆ =1

tdi tdi tdi

1, 2 0,6

β β

=

=

0 10

i n

td td k

td tdi i

* max

h h

Tiêu chuẩn kết thúc 1 vợt ra khỏi G

2. Giá trị tơng đối của hàm mục tiêu ∆ <f ξ

Ưu điểm : đơn giản

Nhợc điểm : phụ thuộc vào hàm mục tiêu, nếu hàm mục tiêu kéo dài về 1 phía → khó xác định cực trị

3 Các hớng vuông góc :

Sau một bớc lặp ta xoay lại trục toạ độ sao cho một trong những trục mới sẽ hớng theo chiều giảm nhanh nhất của hàm mục tiêu 0

1

n

P =x −x - hớng giảm nhanh nhất của hàm mục tiêu

2 0 2

Là một vecto có toạ độ là đạo hàm riêng theo từng biến tơng ứng

ý nghĩa : Chỉ ra hớng tăng nhanh nhất của F tại điểm x

vecto ∇F chỉ ra hớng giảm nhanh nhất của x

⇒ Cùng quãng đờng đi nh nhau theo hớng (−∇F ) hàm

mục tiên giảm nhanh nhất

F(x) – giải tích

→ ∇F - dễ dàng xác định- dễ dàng xác định

Trong những trờng hợp F(x) không có biểu thức toán học

→ sử dụng phơng pháp sai phân để tìm gradient

Nghiệm có khối lơng tính toán nhiều hơn.

Các phơng pháp sử dụng Gradient :

1 0 00

( )

( ) ( )

=

2) Diện tích tơng đối rãnh stator

rs

zs latheptator

S K

S

2

1 1 4

s rs

r

Z S D K

r rr zr

Z S K

D

π

=

Bµi to¸n tèi u ho¸ m¹ch tõ :

1 - Hµm môc tiªu : s.®.®/stator → min

- Kh«ng sö dông hÕt kh«ng gian m¸y ®iÖn

- D©y láng bÞ ¶nh hëng cña lùc tõ g©y háng c¸ch ®iÖn

4 - D÷ liÖu ®Çu vµo :

Kho¶ng biÕn thiªn , hrs BS§L:

b k l

δ δ

=

BZmin → brmax → br·nh min →hr max2

BZmax → brmin →br·nh max →hr min2

h rmin = min{h rmin1 ,h rmin 2}

h rmax = max{h rmax1 ,h rmax 2}

B K K K

m k

µ = ωΣ

FΣ =FΣmin ⇒Iµmin =I0min

rr*

rr

h h D

0.3 0.2 0.55 0.1 0.8 0.2

zs

d

K x K x

- Kích thớc thông số dây quấn stator và rotor

+ Tính toán sơ đồ mạch điện thay thế

+ Tính toán kiểm tra

Cần có hai nhóm phụ thuộc :

1- Đặc tính ra = f( thông số tơng đối SĐMĐTT )2- Thông số tơng đối SĐMĐTT = f ( hệ số cấu trúc, vật liệu, dạng dây quấn )

Các hệ số cấu trúc :

KD, KZS, KZR, KR, KS, λ, KCU

2

1

.

2 .sin

v R

r t

R

D r

+ Kà ∈ vào bão hoà mạch từ, công nghệ

m

K m

S R

D

r r

k

ρ ρ

x r x r r r

ξ ξ

R

m

x C

ξ ξ

S

m

x C

x

= +

C = CS CR

Bài tập : Lập lu đồ thuật toán hr ( S.R )

* s/d phơng pháp quy hoạch thực nghiệm nhân ra đặc tình ra của ĐKĐB một pha có tụ

Quy hoạch thực nghiệm :

- Làm thực nghiệm mô hình thực ( vật lí )

T0, lS, D …

- Thực nghiệm trên mô hình có độ chính xác chấp nhận đợc

* Chỉ số ra : mKđ , mmax , sđm

2 2' '

' 2

.

dm

I r s

E

=

Mạng điện một pha đợc cấp từ nguồn một pha

Trong máy có 2 pha :

Trong máy có 3 pha : ωA = ωB = ωC

Trong máy có 1 pha : ωA ≠ ωB

A A A

.

k k

Th«ng thêng lµ tæng chi phÝ nhá nhÊt

chiphi

P V t C

k k ,k zs, zr d ,…chän trong kho¶ng biÕn thiªn cho tríc

3 Tèi u ho¸ th«ng sè d©y quÊn :

Trong nhiÖm vô thiÕt kÕ :

Cos ϕ cao do cã tô bï CSPK

η

KiÓm tra rµng buéc

η → max cßn l¹i lµ c¸c hµm môc tiªu

- 12.6 -20.2 9.2 ữ 33

6.2 Thiết kế tối u có xét đến dung sai.

X ∈ G – miền giới hạn

a i ≤ X i ≤ b i ; i = 1, n

R j ≤ 0 ; j = 1, m

- Bớc 2 : Tổng hợp dung sai

1 Tối u hóa : chọn dung sai tối u

2 Khác bài toán tối u hóa ; chọn dải dung sai trong đó các thông số biến thiên

3 dung sai là một đại lợng ngẫu nhiên.

2 Các điểm xác suất xác định giá trị của đặc tính làm việc có thể chầp nhận đợc

mà nằm ngoài dung sai phải nhỏ hơn 1 giá trị nào đó cho trớc

x nmin , x nmax - do công nghệ chế tạo

δ – chiều dầy khe hở không khí Є :

+ lắp đặt

+ CT dịch, CT quản lí, mẫu + đối tợng thiết kế

* Đảm bảo yêu cầu chơng trình :

1 Theo thuật toán

2 Theo nguyên lí modul.

3 Dễ dàng với dữ liệu vào ra.

4 Các chơng trình cấn xem xét kn giao diện, đối thoại giữa ngời và máy

6.4 M« h×nh hãa c¸c gi¸ trÞ ngÉu nhiªn.

- Kú väng to¸n häc cña c¸c chØ sè ra sau N thö nghiÖm

M(x) =

1

i i

0.932 0.013 1

1.54 0.119 0.8

0.551 0.048 1 Dung sai : V = ± ∂ 3 → th©u tãm toµn bé gi¸ trÞ x cã thÓ cã

Pw1, Pw2 có thể có trị số âm, vẫn phải lấy đúng dấu, có nghĩa đây là cộng đại số.

* Nêu các bớc thử nghiệm xuất xởng MBA.

Gồm 7 bớc :

1 kiểm tra bên ngoài

2 kiểm tra cách điện, hấp thụ

3 kiểm tra điện trở 1 chiều với tất cả các mối nối

◊ Truyền nhiệt tốt

◊ Tốn ít nguyên vật liệu, giá thành thấp

- Vật liệu chế tạo : thờng là gang, thép, nhôm

Gang, nhôm tạo phôi đúc Thép tạo phôi hàn ( trong trờng hợp đặc biệt có thể đúc nhng rất ít)

Gang : sau khi đúc bao giờ cũng phải ủ hoặc thờng hóa

Thép : sau khi hàn phải ổn định bằng ủ

Nhôm : hợp kim nhôm phù hợp với các máy công suất nhỏ với pp đúc áp lực

* Trình bày các bớc CN cơ bản của gia công thân máy ? ( Đối với loại máy đúc gang )

10 bớc

1 Tạo phôi đúc

2 Làm sạch

3 Thờng hóa hoặc ủ

4 Gia công thô ( tiện lòng trong hết vết )

5 Bào(phay) chân máy theo chiều cao tâm trục

6 Tiện tinh đờng kính trong, tiện thô gá lắp ráp

* Những vấn đề về gia công cơ khí ảnh hởng đến chất lợng của sản phẩm nh thế nào ?

Kiểm tra dây quấn ?

1 Tại sao cần kiểm tra dây quấn ?

2 kiểm tra dây quấn cần kiểm tra ntn ? Cách kiểm tra

Answer:

1 Kiểm tra dây quấn đảm bảo các mối nối dây có thông nhau không, cách điện có đảm bảo các vòng dây, giữa các bin dây, giữa các pha dây quấn với nhau và với vỏ không! Nhằm toàn cho ngời sử dụng trong khi vận hành hoặc không bị xảy ra chạm chập, cháy nổ.

2 Kiểm tra.

a kiểm tra điện trở pha.

- Dùng : cầu wheston – cầu đơn

Thompion – cầu kép

Tại sao đo bằng V – A chỉ áp dụng cho R nhỏ ?

v A

Nếu R lớn thì dễ có sai số hay sai số lớn do

R V ≠ ∞

Rv R

+ +

1

Rv

+ khi R <<

b Kiểm tra cách điện.

Thử cao áp : nếu không chọc thủng ở 1 áp thử cho trớc coi là đạt yêu cầu

+ Bên hạ thế

Thử sau khi đấu : Uth= 2U đm +1000v

Nếu hỏng cách điện chuyển về tổ lồng dây để sửa chữa

+ Bên CA(3kv/6kv)

- Thử sau khi chế tạo xong bin dây U th = 35U đm

- Thử sau khi lồng xong bin dây vào máy :U th =3U đm

- Thử sau khi đấu nối xong : U th =2U đm +1000v Thời gian thử là 1 phút và dùng may biến áp tự ngẫu

Gia công cơ khí trong chế tạo máy điện

1 Điều kiện khi gia công cơ khí trong chế tạo máy điện ?

- phải đảm bảo độ đồng tâm gỉũa các khu vựclắp ghép

- Phải đảm bảo độ biến dạng trong phạm vi cho phép

- Đảm bảo độ bền cơ khí

2 Thân máy là bộ phận ntn ? Có nhiệm vụ gì ? Với thân máy có yêu cầu gì ? và vật liệu chế tạo thân máy là vật liệu gì ? phơng pháp gia công với từng vật liêu ntn ?

- Thân máy thờng là giá đỗ stato, stato đợc trực tiếp vào thân

- Các yêu cầu đối với thân máy :

+ Đảm bảo độ đồng tâm giữa đờng kính Dt với

+ Dùng nêm (sắt) dàn đều dây quấn

+ Lồng lần lợt các bin dây cho đến khi hạ chờ → bắt đầu lồng dây lớp trên.

+ Đặt cách điện lót lớp bằng cách uốn cong lớp cách điện rồi luồn vào rãnh ( có thể sau

đó dùng nêm sẳt để nhấn)

+ Dùng que gạt đa 1 số sợi của cạnh chờ vào rãnh cho đến hết rồi dùng nêm sắt san bằng + Sau khi lồng hết dây rãnh nào thì lót úp trên rãnh đó rồi dùng nêm ( lót úp trên phải dùng kim mỏ nhọn để đẩy )

+ Sau khi úp trên vào đúng vị trí, dùng nêm sắt để nhấn xuống sau đó dùng nêm

+ Tiếp tục tiến hành cho đến hết

* Lu ý :

- lồng xong bin nào phải đập (phần đầu nối) bin đó

- Khi lồng xong một bối phải lót cách điện pha

1 2 3 4

Đấu dây ?

1 Máy công suất nhỏ, dây dẫn tròn.

- Thiết kế điểm đấu dây

- Quy định đầu ra dây

- Quy định luật đấu dây

- Quy định mối nối

* Quy định thực hiện

+ làm sạch đầu dây

+ lồng gen cách điện vào một đầu

+ Xoắn hai đầu dây sao cho tiếp xúc tốt

+ Hàn đầu dây :

o hàn thiếc : thiếc hàn, mỏ hàn, chất tẩy

o Hàn đầu dây

Yêu câu hàn thiếc:mối hàn ngâu, chắc, thiếc bám đều

+ lồng gen cách điện vào

3 4

2 1

B1 : Đa lõi thép tới vị trí

B2 : làm sạch, sửa lại lõi thép(sửa nhẹ nhàng ), làm sạch bằng khí nén, dẻ lau

B3 : kê lõi thép cho vững chắc

B4 : lót cách điện rãnh

B5 : lồng dây( theo quy trình lồng ):

+ sắp xếp dây quân theo đúng vị trí

+ chà prafic lên dây quấn

+ đặt phễu lồng dây

+ hai tay cầm hai đầu bin dây , bóp bẹp nhẹ nhàng từ đầu rãnh đến cuối rãnh + các sợi dây còn lại dùng que gạt đẻ vào rãnh

+ dùng nêm dàn đều dây quấn

B6 : lồng dây theo quy trình

u điểm : bớc ngắn , tiết kiệm đồng

Dễ vào dây

Nhợc điểm : nhiều đầu nối

- Đồng tâm tập trung.

- Các dây quấn sóng hay dùng cho dq roto.

*Dây quấn 2 lớp.

Với các máy công suát nhỏ, lá tôn stato đợc chia nhỏ thành các lá tôn segment.

Các lá tôn đợc xếp trực tiếp vào thân (vỏ máy) sau khi đợc gia công tính đờng kính

lõi thép.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

A

A X

nhiêu? và đảm bảo điều kiện

I*W = const

Chơng I : Công nghệ chế tạo mạch từ

3 Xác định đờng trung tính hình học ntn ?

( đọc lại Đổi chiều của MĐ 1 chiều )

- Với gia công cực từ ta gia công 10 mặt (hình vẽ) : đầu tiên gia công mặt đáy để làm mặt chuẩn gia công các mặt còn lại

- Làm thành cong giảm từ thông tản chạy từ cực từ này đến cực từ khác; nâng cao hiệu suất của máy

Xác định đờng trung tính hình học nh thế nào ?

100mm đợc sai lêch 0.1 mm

4 Tại sao cần có lá tôn đầu ?

Hàn hai lá tôn stato lại với nhau ( bằng cách hành điểm) → lá tôn đầu !( với máy công suất nhỏ )

Tác dụng : để khống chế chiều dài máy điện, các lá tôn không bị bung ra

6 Quy trình chế tạo lõi thép ( ghép các chi tiết thành lõi thép stato của động cơ KĐB )

* Chuẩn bị : nguyên vật liệu :

- Các chi tiết đã kiểm tra chất lợng : lá tôn, lá tôn đầu, lá tôn thông gió, vành ép, …

- Các dụng cụ : bảo hộ lao động, búa, búa cao su …