Thiết kế động cơ không đồng bộ roto dây quấn

Thiết kế động cơ không đồng bộ roto dây quấn Lời nói đầu Hiện nay đất nước ta đang tiến lên thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá với mục đích tiến kịp và hội nhập vào nền kinh tế của c

Thiết kế động cơ không đồng bộ roto

dây quấn

Lời nói đầu

Hiện nay đất nước ta đang tiến lên thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá với mục đích tiến kịp và hội nhập vào nền kinh tế của các nước trong khu vực và trên thế giới.Như ta đã biết ngành công nghiệp năng lượng chiếm một vị trí rất quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế đất nước Do đó ngành chế tạo máy điện đòi hỏi phải luôn đi trước một bước về công nghiệp và chất lượng nhằm đảm bảo tốc độ phát triển chung của toàn ngành và yêu cầu của nền kinh tế Ngành chế tạo máy điện sản xuất ra các thiết bị điện phục

vụ cho nền kinh tế như máy biến áp, động cơ điện dùng làm nguồn động lực cho các loại thiết bị, công suất từ vài (W) đến hàng trăm (KW)

Với các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật trong bảng số liệu qua tính toán đã đạt được các yêu cầu của đề ra Trong quá trình thiết kế em

đã được thầy Nguyễn Trung Cư chỉ dẫn tận tình , em xin chân thành cảm ơn thầy Trong thời gian ngắn, với kiến thức học được trên lóp

trong đồ án này không tránh khỏi những sai sót, em mong sự thông cảm và ý kiến đánh giá của thầy và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1: PHÂN THIÊT KÊ DÔNG CO KHÔNG DÔNG BÔ :

1 Xác định chiều dài đường kính D,chiều dài l δ :

Yêu cầu có kích thước để máy được chế tạo tinh tế nhất và tính năng phù hợp với tiêu chuẩn

Theo công thức:

CA = 2.'.

p

n l

δ

α Ks.K dq.A.B

10 1 , 6

60 =4

⇒2p=8 Với P = 45 (Kw) và 2p = 8 ta chọn Kd = ÷

Chọn Kd =

+ Dn:là đường kính ngoài của lõi sắt Stato.Dn có quan hệ mật thiết với kết cấu máy, cấp cách điện và chiều cao tâm trục h đã chuẩn hoá.Vì vậy thường chọn Dn theo h và từ đó tính ngược lại D

Với công suất cho Pđm=45(kw)tra bảng IV.1(tr601)sách thiết

kế máy điện Dãy công suất chiều cao tâm trục của động cơ điện không đồng bộ Rôto dây quân kiểu IP23 theo TCVN-1987-94 cấp cách điện B ta có:

h=280(mm) Với chiều cao h=280(mm) qua bảng 10.3 chọn :

Dn = 52(cm)s + D: đường kính trong của lõi sắt Stato, giữa hai đường kính trong và ngoài của lõi sắt Stato có một quan hệ nhất định:

KD=

n D D

45 96 ,

+Chọn A và Bδ:A là tải đường đặc trưng cho mạch điện; Bδ là mật độ từ thông δ khe hở không khí đặc trưng cho mạch từ.Việc chọn A và Bδ ảnh hưởng rất nhiều đến kích thước chủ yếu D và l

A, Bδ được chọn phụ thuộc nhiều vào vật liệu Nếu dùng vật liệu sắt

từ tốt (tổn hao thấp hay độ từ thẩm cao), thì chọn Bδ lớn.Trong máy

điện không đồng bộ thì tỉ số

δ B

A

ảnh hưởng rất lớn đến kích thước

máy điện, đặc tính khởi động cũng như đặc tính làm việc của máy điện

Dùng dây đồng có cấp cách điện cao cấp B nhiệt độ cho phép

là 1300 có thể chọn A lớn Với h=280(mm); Dn = 52(cm); 2p = 8và kiểu bảo vệ IP23 từ bảng 10.3(tr234)sách “TKMĐ” ta chọn

Ks = π = ;chọn D=40,04 (cm)

+Vậy chiều dài lõi sắt là:

lδ=

n D B A k k a

P d

s .

10 1 , 6

2

7 '

δ δ

=

750 04 , 40 82 , 0 400 96 , 0 1 , 1 64 , 0

10 5 , 11 1 , 6

10 =0,6

Theo hình 10.3b (tr235)sách “TKMĐ” thì để thiết kế chế tạo máy có tính năng tốt và tính kinh tế cao thì λ nằm trong phạm vi cho

phép Với 2p = 12, h ≥ 250 (mm),kiểu bảo vệ IP23 ;đối chiếu với Hình 10-3b(tr235Sách TKMĐ) ta chọn phương án này là hợp lý

4 Dòng điện định mức:

I1đm =

ϕ

η cos

10 1 1

3

U m

8 , 0 92 , 0 220 3

1000

π =

72

04 , 40

a t A

1

1

1 =

185

3 7 , 1

Z

u r

2

1

1

3 3 2

72

11 =44(vòng)

9 Kiểu dây quấn :

chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y=10

10 π =0,966

2 sin 2 sin 1

30 2 sin

=0,965

Trong đó α=

1

360

Z

72

360 =20

.

w f K K

U K d

E

δ

=

64 50 932 , 0 1 , 1 4

220 92 ,

12 Mật độ từ thông khe hở không khí:

Bδ =

20

12 64 , 0

10 015 , 0

l t B

.

1

·

1 δ

95 , 0 20 2

20 2 , 2 881 ,

Trong đó theo bảng 10-5c trang 241 sách “TKMĐ” lấy B z1max =2(T).Chọn tôn silic 2312,hệ số ép chặt k c =0,95

14.Chiều rộng rãnh hìng chữ nhật(sơ bộ):

b r1 =t 1 - b z1min =1,7 - 1,02=0,68(cm)

15 Tiết diện dây (sơ bộ):

Theo hình 10-4e(tr237 sách “TKMĐ”)ta có trị số:

1

J a n

5 3 2

185 =6 (mm2)

16 Kích thước rãnh stato và sự điền đầy rãnh như hình và bảng sau:

Các mục Kích thước rãnh,mm

Chiều rộng Chiều cao

- Dây dẫn KSDKT của Nga cỡ: 4,78.2=9,56 1,82.16=29,12

2 6 78

và bảng VII.b)

-Cách điện rãnh(bảng VII.5) 2,2 4,5

không kể dung sai

-Kích thước rãnh trừ nêm 11,76 33,62

17.Mật độ dòng điện dây quấn stato:

J 1 =

1 1 1

1

s a n

6 3 2

04 ,

Z 2 =2p.m.q 2 =8.3.2,5 =60 Trong đó lấy q 2 =2,5

22 Bước răng Rôto:

t2 =

2

'

z D

π =

60

94 , 39

π =2,09(cm)

23 Dùng dây quấn kiểu thanh dẫn :

Số vòng dây của một pha Rôto;

W 2 =2p.q 2 =8 2,5 =20 24.Điện áp trên vành trược lúc không tải:

U 2 =

1

2

1 3

3 =173,2(V)

25 Dòng điện trong thanh dẫn roto:

I2 =k1.I1.ν1=0,85.185.2=314,5(A) Trong đó: + K1 là hệ số phụ thuộc vào cosϕ của máy, qua hình 10-5(tr244 sách “TKMĐ”) ta có K1= 0,85

+ Kd1: hệ số dây quấn Stato, Kd1= 0,932

kđ2 = kr2=

N m

N

2 sin

5 , 0

π =

5 3 2 sin 5

5 , 0

π =0,956 (Với N =4.2 + 1 =9,ở đây q =2,5)

Vậy ta có : V1=

2 2 2

1 1 1

.

d

d k w m

k w

956 , 0 20 3

894 , 0 44

314 =52,4(mm 2 ) Trong đó ta chọn J 2 =6 (mm 2 )

27.Kích thước rãnh Rôto:

Sơ bộ lấy chiều rộng rãnh :

b r2 =0,4.t 2 =0,4.18 =7,2(mm) Chọn thanh dẫn : a = 4,75(mm) , b =16(mm) với tiết diện

5 ,

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN MẠCH TỪ

31 Mật độ từ thông trên răng stato:

95 , 0 20 02 , 1

20 2 , 2 881 , 0

1 min 1

c

zl l k b

l t

95 , 0 20 35 , 1

20 2 , 2 881 , 0

1 max 1

c

zl l k b

l t

B z1tb = + = + =

2

5 , 1 2 2

min max zl

792 , 3 2 1 ( 2 , 2 )

2 1

20 8 , 1 881 , 0

2 min 2

95 , 0 5 , 20 69 , 1

20 8 , 1 881 , 0

2 max 2

2

13 , 1 96 , 0 2

min 2 min

2 ' (

2 2

( 2 ' [ 2

33 Mật độ từ thông trên gông Stato:

95 , 0 20 798 , 3 2

10 015 , 0

' 2

10

1 1

04 , 40

10 015 , 0

' 2

10

2 2

2 98 , 3 2

15 22 ,

22 1

) 8 , 0 / 28 , 6 ( 8 , 0

) 8 , 0 / 28 , 6 ( ) / (

) /

8 , 0 31 , 1 18

18 2

) 8 , 0 / 5 , 1 ( 8 , 0

) 8 , 0 / 5 , 1

= +

36 Sức từ động trên răng Stato:

Với B z1max =2(T);B z1tb =1,75(T);B z1min =1,5(T)

H z1max =67,5(A/cm);H z1tb =22,2(A/cm);H z1min =11,2(A/cm)

37 Sức từ động trên răng Rôto:

38 Hệ số bão hoà răng:

8 , 1578

35 75 , 211 8 , 1578

ở đây : Lg2= 7 , 07

8

) 12 15 ( 2

) ( 2 2

1578 1880 =

=

δ

F F

43 Dòng điện từ hoá:

932 , 0 64 3 9 , 0

1880 6

9 ,

pF d

1

+ π π

Z

y h

D r

tra bảng (3.4) ta có :k d1 =1,9;k f1 = 0,72;B=1(cm)

45.Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn Stato:

l tb =l 1 +l d1 =20+47,22=67,22(cm)

46.Chiều dài dây quấn một pha của Stato:

1

.a s

L

089 , 0 3 985 , 6

86 46

90

10 ) 98 , 3 22 , 49 ( ) ' (

2

− π π

Z

y h

2

a s

2 , 1 4 , 52

9 , 29 46

trong đó :L 2 =2l tb2 w 2 10-2=2.49,87.30.10-2=29,9(m)

51.Điện trở Rôto đã qui đổi :

r2’ =γ.r2=4,33.0,01=0,0433

trong đó hệ số qui đổi γ= ( )

( ) 3((30 0 , 95)) 4,33

932 , 0 64 3

2

2 2

2 2 2

2 1 1

d

d

k W m

k W m

−

r r

r

h k b

h b b

h b

h k b

h h

4

' 2

3 3

5 4

4 4

3 2

5 1

β β

8 , 11 4

4 , 1 906 , 0 28 , 6

1 28 , 6 2 8 , 11

3 3 8

, 11

7 , 0 906 , 0 8 , 11 3

4 , 1 12 ,

h 3 =3(mm);h 2 = 0 , 7 ( )

4

6 , 0 2 , 0 5 ,

, 0 34

, 0

1

l q

54.Từ tản tập Stato:

λt1 = ( ) ( )

23 , 0 0036 , 0 7

, 1 8 , 0

926 , 0 1 932 , 0 2 22 9 , 0

9 ,

1 1 1

2 1 1

k

k k q t

σ δ

ϕ

δ

8 , 0 22

28 , 6 033 , 0 1 033

, 0

2 1 1

100 100 158 ,

pq

l w

= (1 , 374 1 , 42 0 , 23) 0 , 163 ( )

2 6

20 100

64 100

50 158 , 0

2

Ω

= +

1

1 1

*

U

I x x

−

r r

r

h k b

h b b

h b

h k b

h h

4

' 2

3 3

5 4

4 4

3 2

5 1

β β

75 , 6 4

6 , 1 5 , 1

1 5 , 1 2 75 , 6

5 , 2 3 75 , 6

2 , 1 75 , 6 3

6 , 1 9 ,

−

trong đó h5= 1 , 6 ( )

2

2 , 2 5 ,

0 + = mm (theo cách điện ở phụ lục VIII-10)

h2= 0 , 15 1 , 2 ( )

4

2 , 2 5 ,

5 , 2 34 , 0 64 , 0 34

, 0

2

l q

58 Từ tản tạp Rôto:

4 , 1 8 , 0

1 1 956 , 0 5 , 2 18 9 , 0

9 ,

2 2 2

2 2 2

k

k k

q t

σ δ

ρ

δ

8 , 0 18

5 , 1 033 , 0 1 033 , 0 1

2 2 1

100 100 158 ,

q p

l w f

λ λ λ

= (3 , 27 0 , 54 0 , 63) 0 , 043

5 , 2 6

5 , 20 100

30 100

50 158 , 0

2

= +

1

U I

61.Điện kháng từ hoá :

70

16 , 0 70 220 1

x 12 * =x 12 2 , 5

220

185 98 , 2 1

U I

62 Điện trở từ hoá:

r 12 = 0 , 118 ( )

41 3

3 , 597 2 = 2 = Ω

μ

I m

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN TỔN HAO

2 1

50 50

4 , 1

w

kw =

= +

min 1 max

5 , 1

10000 B t

n Z

= (0 , 54 10 2 , 2) 867 , 62 ( / )

10000

500 72 8 , 1 5 ,

5 , 1

m W

0 Z n B dm G z

= 0 , 16 85 , 15 315 ( )

10000

500 72 11 , 0

min 2 max

B đm2 = B T

t z tb 1 , 565 0 , 16

8 , 1 2

08 , 0 1 , 7

500 7 10 100 1000

3 3 2

3 3 2

W D

2 , 26 '

=

=

t t

t

l b

4 2 , 3 2

5 ,

cm A

=

Tiết diện tiễpúc trên cả 3 vành trược :

St=btltntm2=2.3,2.4.3=76,8(cm2)

Với đường kính vành trược là D v =20(cm) thì tốc độ đường bề mặt rãnh trược bằng :

6000

500 20

69.Tổn hao không tải:

70 Tổn hao phụ:

92 , 0

90 005 , 0 005 ,

089 , 0 70 3 2077 3

1 1

2 0

A U

r I P

=

+

= + μ

I 0x =Iμ=70(A)

72 Hệ số công suất lúc không tải :

2 , 70

13 , 5

r1=0,089Ω x1=0,163Ω x12=2,98 Ω

r’2=0,0433Ω x’2=0,16

98 , 2

163 , 0 1 1

12

+

x x

220 3

089 , 0 70 3 13 , 579 8 , 1043

3

1 1 2

A U

r I P

P Fe Fef

= +

+

= +

+ μ

16 , 0 055 , 1

163 , 0

0433 , 0 '

'

2 1 1

+

=

+ x C

0433 , 0 25 , 157 '

13 , 0

0433 , 0 055 , 1

089 , 0 055 , 1 ' 2 2 1

1 2

s

r C

r C

055 , 1

163 , 0 055 , 1 ' 2 2

1

1 2

35 , 0 46 , 0

220 055

, 1

2 2

2 2 1

1

x r

U C

ns ns

= +

= +

13 , 0

033 , 0 6 , 380

5 , 401

'

2 2

m s

s I

I

ở đây :P2=90(KW);I1đm=185(A);η=92%;cosϕ=0,8

Bảng đặc tính làm việc của động cơ Rôto dây quấn với

P2=90KW,U1=220/380V,2p=12

STT S Đơn

vị 0,005 0,01 0,02 0,03 0,035 0,04

1

r nS = C ⎜⎜⎝⎛Cr +rS'2 ⎟⎟⎠⎞

1

1 2

1

2

) ' X C

X ( C

XnS 2

1

1 2

nS nS

Z

r cos ϕ2 = 0,999 0,996 0,988 0,971 0,967 0,956

6

nS

nS Z

' 2 0

C

I I

I r = r + A 26,53 47,33 86,6 127,8 135,3 152

8

2 1

' 2 0

C

I I

I X = x+ A 70,8 70,36 83,2 97,4 105 114,5

1

2 1

−

=

sssss

TÀI LIỆU THIẾT KẾ CỦA:-TRẦN KHÁNH HÀ