Thiết kế động cơ không đồng bộ một pha

*Tính toán, lập trình thiết kế động cơ, chọn kích thước răng rãnh stato và roto sao cho tổng suất từ động rơi trên stato và roto là bé nhất.. MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I THUẬT TOÁN THIẾT

Thiết kế động cơ không đồng bộ một pha

MỞ ĐẦU

Động cơ công suất nhỏ ngày nay được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều

lĩnh vực như trong công,nông nghiệp,trong tự động hoávà máy tính,trong

hàng không,trong sinh hoạt gia đình Động cơ công suất nhỏ rất đa dạng và

phong phú về chủng loại và chức năng Tất cả động cơ không đồng bộ một

pha công suất nhỏ đều có nhược điểm là luôn có chốt li tâm hoặc rơ le chuyên

dụng để ngắt phần tử khởi động Điều đó dẫn tới làm tăng giá thành động cơ

và làm giảm độ tin cậy của chúng.Trong trường hợp khi độ tin cậy của động

cơ đóng vai trò quan trọng nhất còn yêu cầu mô men khởi động không quá

cao, người ta thường dùng động cơ một pha với tụ làm việc mắc cố định

Nghĩa là cả hai dây quấn luôn được nối với nguồn một pha Cuộn chính nối

trực tiếp với nguồn(Cuộn A), cuộn phụ(Cuộn B) nối với nguồn qua tụ C Các

cuộn dây A và B chiếm số rãnh như nhau trên stato

Như vậy động cơ điện dung đóng một vị trí rất lớn,bởi vì nó có ưu điểm là

dùng nguồn cấp một pha, hệ số cosϕ cao, độ tin cậy cao…

Do những ứng dụng rộng rãi trên nên đặt ra vấn đề là phải cải tiến công

nghệ nhằm tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao hơn, giá thành rẻ hơn và

thích hợp với người tiêu dùng Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và nhu

cầu về máy điện, trong đó động cơ điện dung được sử dụng ngày càng nhiều

với số lương ngày càng lớn Đặt ra yêu cầu là phải tìm ra phương án thiết kế

tốt nhất Nhờ có máy tính mà ta có thể tính toán được nhiều phương án và

chọn ra phương án tốt nhất

Trong quyển đồ án này, nhiệm vụ của em là:

*Tính toán, lập trình thiết kế động cơ, chọn kích thước răng rãnh stato

và roto sao cho tổng suất từ động rơi trên stato và roto là bé nhất Mục đích là

làm giảm được dòng từ hoá, làm tăng hiệu suất của máy điện và hệ số cosϕ

Em sử dụng phương pháp duyệt toàn bộ trên lưới đều trong quá trình thiết kế

*Nghiên cứu ảnh hưởng của mômen phụ đối với động cơ không đồng

bộ: Phân loại, nguyên nhân và cách khắc phục

*Một số chú ý khi sử dụng động cơ điện dung

Do trình độ của em còn hạn chế và điều kiện thời gian có hạn nên trong bản

thiết kế này còn nhiều phần tính toán chưa được tối ưu Em rất mong được sự

hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo để em được hiểu sâu hơn

về máy điện nói chung và động cơ điện dung nói riêng

Sau một thời gian nghiên cứu, học tập và được sự giúp đỡ tận tình của

các thầy, cô giáo.Đặc biệt là cô giáo-TIẾN SỸ NGUYỄN HỒNG THANH trong

bộ môn Thiết Bị Điện-Điện tử, Khoa Điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà

Nội đã nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành tốt nhiệm vụ thiết kế của

mình

Hà Nội ngày tháng năm

Sinh viên thiết kế

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN I THUẬT TOÁN THIẾT KẾ

SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG Chương I Xác định kích thước chủ và thông số pha chính

Chương II Xác định kích thước răng rãnh stato

Chương III Xác định kích thước răng rãnh roto

Chương IV Tính toán trở kháng stato , roto

Chương V Tính toán mạch từ

Chương VI Tính toán chế độ định mức

Chương VII Tính toán dây quấn phụ

Chương VIII Tính toán tổn hao sắt và dòng điện phụ

Chương IX Tính toán chế độ khởi động

PHẦN II CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ BẰNG NGÔN NGỮ C VÀ C++

PHẦN III CHUYÊN ĐỀ MÔMEN PHỤ

PHẦN IV TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN V PHỤ LỤC

PHẦN I THUẬT TOÁN THIẾT KẾ

SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG

CHƯƠNG 1

Yêu cầu của bài toán là thiết kế động cơ kiểu kín, cách điện cấp B

Kích thước chủ yếu ở đây là đường kính trong D (đường kính ngoài Dn) và

chiều dài tính toán l của lõi sắt Stato

Khi xác định kích thước chủ yếu, người ta thường quy đổi công suất

máy một pha ra máy ba pha có cùng kích thước Lúc đó công suất máy ba pha

quy đổi là:

1.Công suất đẳng trị

PđmIII = β1Pđm =1,5.180 =270 W

Trong đó:

Đối với động cơ điện dung: β1 =(1,25 ÷ 1,7); Chọn β1 =1,5

2.Công suất tính toán của động cơ 3 pha đẳng trị

PsIII =

III III

dmIII P

ϕ

η cos = 0270 =,588 459,184 W Tra bảng (1-1) trang 20 theo tài liệu [1] ta có: ηIII cosϕIII = 0,588

3.Tốc độ đồng bộ của động cơ

1

50.60

44

db SIII

P P

k δ λ = 0 , 5 115 0 , 9 3000 11 , 484

1 184 , 459 55

, 0

Tải đường A=(90 ÷ 180) ; chọn A=115 A/cm

Hệ số λ = l D = ( 0,22 ÷1,57 ): tỷ lệ giữa chiều dài lõi sắt Stato

với đường kính trong ; chọn λ = 0 , 9

D

D n D

k ( 0,485 ÷ 0,615 ) : hệ số giữa đường kính trong và đường kính ngoài, chọn kD=0,55

Dựa vào bảng 26 theo tài liệu [1]

Ta quy chuẩn: Dn = 116 mm

Chiều cao tâm trục: H =71 mm

5.Đường kính trong Stato

1.2

8,63

7.Chiều dài tính toán của Stato

l = λ xD =0,9 63,8 = 57,42 mm

8.Chiều dài khe hở không khí

Chọn khe hở không khí : Khe hở không khí càng lớn thì tổn hao

không tải và hệ số cosϕ nhỏ nhưng nếu như chọn khe hở không khí nhỏ quá

thì vấn đề công nghệ không đáp ứng được và làm tăng sóng bậc cao lên

Việc chọn số rãnh Stato ZS của động cơ điện dung và số rãnh Roto ZR

có quan hệ mật thiết với nhau, khi chọn ta phải xét đến các quan hệ sau:

- Trên đặc tính momem M= f(n) không có chỗ lồi, lõm nhiều do

những momem ký sinh đồng bộ và không đồng bộ sinh ra

- Động cơ khi làm việc, tiếng ồn do lực hướng tâm sinh ra nhỏ nhất

- Tổn hao do phần răng sinh ra nhỏ nhất

11.Ta quyết định chọn: ZS = 24 ; ZR = 19

12.Chọn dõy quấn:

Ta chọn dõy quấn một lớp bước đủ đồng khuụn phõn tỏn hai mặt phẳng

13.Động cơ điện dung người ta thường chọn số rónh pha chớnh (pha A)

.4

707,0υ π

6.4

1.sin.6

707,0π

Sơ đồ khai triển dây quấn động cơ KĐB 1 pha điện dung

Với Zs = 24; p = 1; qA = qB =6;AX pha chính; BY pha phụ

2

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

Y

Hệ số này phụ thuộc vào độ bão hoà răng Stato và Roto

18.Từ thông khe hở không khí

k Udm

δ

δ φ

4

=

903,0.10.981,19.50.1,1.4

220.82,0

W SA

6.1

422,1

J a

I dm

=0,237 mm2 Trong đó mật độ dòng điện J= (6÷7) A/ mm2 ; Chọn J = 6 A/ mm2

Từ phụ lục 2 trang 269 theo tài liệu [1]

Quy chuẩn SSA=0,246 mm2

Suy ra:

- Đường kính chuẩn kể cả cách điện: dcđ=0,615 mm

Căn cứ vào tiết diện dây, ta chọn loại dây có kí hiệu π∋ B-2

23.Bước răng Stato

ts = = =

24

8,63.π π

S Z

' π π

R

Z

D

10,445 mm

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC RĂNG RÃNH STATO

1.Ta chọn thép cán nguội mã hiệu 2312 có oxy hoá bề mặt và chiều dày

lá thép 0,5 mm, do đó có hệ số ép chặt KC =0,97

2.Xác định dạng rãnh Stato

Stato của động cơ điện dung có thể dùng các dạng rãnh sau:

ƒ Hình quả lê

ƒ Hình nửa quả lê

ƒ Hình thang

- Rãnh hình quả lê: có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở ở đáy rãnh so

với 2 rãnh kia nhỏ, vì vậy giảm được suất từ động cần thiết trên

răng

- Rãnh hình nửa quả lê: có diện tích lớn hơn dạng rãnh hình quả lê

- Diện tích rãnh hình thang lớn nhất nhưng tính công nghệ kém hơn

hai dạng rãnh trên

3.Ta chọn dạng rãnh hình quả lê

4.Chiều cao miệng rãnh

h4s = (0,5 ÷0,8) mm ; Chọn h4s = 0,5 mm

5.Chiều rộng miệng rãnh

b4S = dcđ + (1,1÷ 1,5) = 0,615 +(1,1+1,5); Chọn b4S = 2 mm

6.Kết cấu cách điện rãnh:

Dùng giấy cách điện có bề dày 0,2mm , chiều cao 2mm

7.Chiều rộng Stato bZS được xác định theo kết cấu , tức là xét đến :

- Độ bền của răng

d2S

b4S

d1S h4S

hrs

h12s

- Gía thành của khuân dập, độ bền của khuôn

- Đảm bảo mật độ từ thông qua răng nằm trong phạm vi cho phép

- Yêu cầu của phần này là chọn kích thước răng ,rãnh stato sao cho để

sức từ đông rơi trên stato là nhỏ nhất

8.Đây thực chất là bài toán tối ưu hoá tìm chiều cao rãnh stato

Fs là tổng sức từ động rơi trên stato

Fzs là sức từ động rơi trên răng stato

Fgs là sức từ động rơi trên gông stato

+ Giới hạn trên và giới hạn dưới của bề rộng răng, chiều cao gông

bzsmin =

c s zs

s k l B

t l B

max

δ

97,0.742,5.6,1

347,8.742,5.5,

bzsmax = =

c s zs

s k l B

t l B

min

δ δ

97,0.742,5.2,1

347,8.742,5.5,

hgsmin = =

c s

gs l k

2

10 max

4

97 , 0 742 , 5 3 , 1 2

10 01898 ,

13,106 mm

c s

gs l k

2

10 min

4

97 , 0 742 , 5 9 , 0 2

10 01898 ,

18,932 mm Khi hgsmin thì hrsmax ; hgsmax thì hrsmin ; Vậy ta có giới hạn trên và giới hạn dưới

của chiều cao rãnh stato như sau:

*)Phương pháp giải bài toán:

Vì số biến độc lập không lớn (n = 1) và miền giới hạn G không rộng

nên ta chọn phương pháp duyệt toàn bộ trên lưới đều

Trên miền giới hạn G phủ lưới với bước xác định

X = ( d1s, d2s, hrs, hzs, Srs, Bzs, Bgs, ) xác định các giá trị của hàm rằng buộc

và hàm mục tiêu Nếu một trong các rằng buộc không thoả mãn ta loại ngay

và chuyển sang các điểm tiếp theo Các điểm thoả mãn được lưu lại

Điểm tối ưu là điểm có hàm mục tiêu nhỏ nhất

*)Lưu đồ thuật toán (hình 2)

9.Chiều dài gông :

c s gs gs

k l B

h

.

2

104

δ

Φ

10.97,0.42,57.91,0.2

10.0018981,

=

S

S ZS s s

Z

Z b h D

d ( 2 4 )

14,324

24.6,3)5,0.28,63(14,3

Z

Z b h D

14,324

24.6,3)9,18.2116(14,3

h D D

2 1 12

2 2

2 1

s s s s

s

d d h d

d

++

+π

=

8

)9,56,5(14,

3 2+ 2 + 0,5.1,9(5,6 +5,9) = 36,98 mm2

16.Kiểm tra hệ số lấp đầy:

) (

4

.

cd rs

cd rA

d u

gS H

F = .π( 2.− )= 1,42.

1.2

)89,16,11(14,

3 − =21,62 A

19.Tổng sức từ động Stato min

FS =FZS +FgS =6,56 + 21,62 = 28,18 A

20.Khi thực hiện tính toán ta chọn M=80

Vậy ta có kích thước răng, rãnh Stato như sau:

d1s = 5,6 mm hrs = 7,2 mm hzs = 6,6 mm FSmin= 28,18 A

d2s = 5,9 mm hgs = 18,9 mm Bzs = 1,19 T Kld= 0,723

h12s = 1,9 mm bzs = 3,6 mm Bgs = 0,91 T Srs=36,98 mm2

CHƯƠNG 3

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC RĂNG RÃNH ROTO

1.Rãnh Roto được chọn theo sự phối hợp rãnh Stato ZS và rãnh Roto ZR

2.Ở đầu bài toán thiết kế số rãnh Roto ít ZR = 19 < ZR =24 có lợi cho việc

đúc nhôm bằng áp lực vào Roto

3.Chọn rãnh hình quả lê để đảm bảo độ bền khuôn dập và tiện cho việc

6.Làm rãnh nghiêng ở Roto và chọn thanh dần bằng nhôm nhằm làm

giảm tiếng ồn và Mômen ký sinh

7.Hệ số dây quấn Roto:

n

n Sin k

K n dqR

α

α2

2

=

2641,02

18,15

2 π .0,7991= 0,2641 radian: Góc ở tâm rãnh

b4r h4r

d2r

d1r h12r

hr R

R

n n

347,8

=0,7991: Độ nghiêng rãnh biểu thị bằng phân số của bước răng Roto

bn : Độ nghiêng rãnh tính theo cung tròn của Roto

8.Dòng điện tác dụng trong thanh dẫn Roto:

dqR R

dqA SA dm

I

td

k z

k w m I

k

I

.

2

998,0.19

903,0.480.2.2.422,1.798,

Theo hình (10-5) trang 244 theo tài liệu[2] : kI=f(Cosϕ);

Cosϕ = 0,74 thì kI = 0,789

9.Người ta thường chọn: bn = tR =10,445 mm

10.Yêu cầu của phần này là chọn kích thước răng ,rãnh Roto sao cho để

sức từ động rơi trên Roto là nhỏ nhất

11.Đây thực chất là bài toán tối ưu hoá tìm chiều cao rãnh stato (Trên đồ

thị là điểm h* rR ) sao cho sức từ động rơi trên stato là nhỏ nhất

*)Hàm mục tiêu:

FR = FzR + FgR → min

Trong đó:

FR là tổng sức từ động rơi trên Roto

FzR là sức từ động rơi trên răng Roto

F là sức từ động rơi trên gông Roto

0

F FZR

FR

FgR

h*rR §å thÞ FR = f(hrR)

hrR

+ Giới hạn trên và giới hạn dưới của bề rộng răng ,chiều cao gông và chiều

cao rãnh Roto

c R zR

R k l B

t l B

max

δ

97,0.742,5.1

445,10.742,5.5,

c R zR

R k l B

t l B

min

δ

97,0.742,5.8,1

445,10.742,5.5,

c R

gR l k

2

10 max

4

97,0.742,5.5,1.2

10.01898,

11,358 mm

c R

gR l k

2

10 min

4

97,0.742,5.8,0.2

10.01898,

21,298 mm Khi hgRmin thì hrRmax ; hgRmax thì hrRmin ; Vậy ta có giới hạn trên và giới hạn

dưới của chiều cao rãnh roto như sau:

116− - 11,358 =14,742 mm Điều kiện công nghệ: bzR / 1,8 mm

Miền giới hạn G của biến số độc lập là:

4,802=hrRmin [ hrR[ hrRmax =14,742 mm

*) Phương pháp :

Vì số biến độc lập không lớn (n = 1) và miền giới hạn G không rộng

nên để đơn giản và dễ lập trình chọn phương pháp duyệt toàn bộ trên lưới

đều Trên miền giới hạn G phủ lưới với bước xác định

ΔhrR =

K

h

h rRmax − rRmin mm Tại các mắt lưới trong không gian hai chiều xác định véc tơ Y:

Y = ( d1R, d2R, hrR, hzR, SrR, BzR, BgR, ) xác định các giá trị của hàm

rằng buộc và hàm mục tiêu

Nếu một trong các rằng buộc không thoả mãn ta loại ngay và chuyển

sang các điểm tiếp theo Các điểm thoả mãn được lưu lại

Điểm tối ưu là điểm có hàm mục tiêu nhỏ nhất

*)Lưu đồ thuật toán( hình 3)

12.Đường kính phía trên Roto

π

δ π

z

z b h D

14,319

19.6,4)3,0.23,0.28,63(14,3

R

R zR gR

z

z b h

(

=

14,319

19.6,4)6,12.214,19(14,3

gr l k

B 2

10.001898,0

d b Z h d

5 ,

=0,5.[63,2- 4,9- 2.0,3 - ]

14,3

)2,36,4(

15.Chiều cao rãnh Roto

hrR = h12R+ 0,5(d1R+d2R) +h4R

= 5,1+0,5(4,9 + 3,2) +0,3 =9,5 mm

16.Vì rãnh hình quả lê nên chiều cao tính toán của răng Roto khác

chiều cao tính toán của rãnh Roto (hzR≠hrR)

gR H

F = π.( 2.+ )= 3,25.

1.2

)26,1914,1(14,

19

1 2

739,

I =

3,2

225,312

=135,75 mm2

25.Chiều cao vành ngắn mạch

bV ≥ 2.h12R =2.5,1=10,2 mm ; chọn bv=11 mm

v

v v b

S

a = =

11

75,135

CHƯƠNG 4

XÁC ĐỊNH TRỞ KHÁNG DÂY QUẤN STATO VÀ ROTO

I XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN TRỞ KHÁNG STATO

Độ chính xác của tính toán động cơ điện dung phụ thuộc vào độ chính

xác của tính toán tham số Vì vậy, việc xác định điện trở và điện kháng dây

quấn Stato, Roto là rất quan trọng

1.Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato

2

).2

1.2

)72,0.238,6

L SA

SA

= 2,13.10-2

1.246,0

61,

168 =14,6 Ω Trong đó:

ρ75o=2,13.10-2Ωmm2/m: Điện trở suất của kim loại bằng

R

R

71,154

6,

U

=422,1

220 =154,71 Ω : Điện trở định mức

6.Hệ số từ dẫn của từ tản rãnh: λ rs

Nó phụ thuộc vào kích thước và hình dạng rãnh Khi ta tính toán chỉ

xét đến từ tản ở thành rãnh và miệng rãnh, không xét đến từ tản ở ngoài rãnh

Hệ số từ dẫn rãnh hình quả lê được xác định theo công thức sau:

λ rs= [

1.3

4

d

h d

s b

+ +

s b

s h

4

4 ).kβ1 ]

=[

6,5.3

11,

3 .1 +( 0,785 -

6,5

6,06,5

2

5,

0 ).1 ] = 0,965

Ta sử dụng dây quấn một lớp bước đủ nên ta có hệ số kβ = kβ1=1

h2 : chiều cao nên ta có

Xét đến ảnh hưởng từ trường bậc cao (sóng điều hoà răng và sóng điều

hoà dây quấn) gây lên từ thông móc vòng tản trong dây quấn Stato, có khi còn

gọi là từ tản trong khe hở không khí, và từ trường tương ứng chủ yếu phụ

thuộc vào sự dẫn từ của các đường sức từ trong khe hở không khí

Hệ số λt phụ thuộc vào kích thước máy điện (bước răng, khe hở không

khí) và các số hiệu dây quấn Bề rộng miệng rãnh Stato và Roto cùng có ảnh

hưởng nhất định đến từ tản tạp

λts =

δ

δ 9,

11 k

ts

=

3,0.2482,1.9,11

374,

Trong đó:

tS = 8,347 mm: Bước răng Stato

δ = 0,3 mm : Bề rộng khe hở không khí

kδ=kδS .kδR =1,1586.1,0774 =1,2482 : Hệ số khe hở không khí

Ta có:

kδS =

) (

5

5

4 4

4

S

S S z S

t

b t b

b

− + +

+

δ

δ =

) 347 , 8

2 347 , 8 ( 3 , 0

2 5

3 , 0

2 5

− +

+

=1,1586

kδR =

) (

5

5

4 4

4

R

R R S R

t

b t b

b

− +

+

δ

δ =

) 445 , 10

5 , 1 445 , 10 ( 3 , 0

5 , 1 5

3 , 0

5 , 1 5

− +

+

=1,0774

8.Hệ số từ tản phần đầu nối dây cuốn Stato

Dùng dây quấn đồng khuôn phân tán hai mặt phẳng một lớp bước đủ

λđS = 0,27. (d −0,64

ld

l l

= 0,27. (11,822 0,64.12

822,11

S pq

l W f

.2 )100

(100

2

= 0,158. 2.3,412

6.1

742,5.)100

480(100

X

dm

dm SA

220

422,1.887,

4

2 2

2 2

zr

p Sin

r r

k Z

k w

t dR R

dS S

π+ =k12 rpt

k12 = 22 2

.

4

dR R

dS S

k Z

k w m

2 2998 , 0 19

903 , 0 480 2 4

= 77,375.103 :Hệ số quy đổi điện trở Roto sang dây quấn Stato

pt

Z

p Sin

r r

42,57.23

19

1 2

10 275 , 02

l

S75 0 :Điện trở thanh dẫn Roto

rv:Điện trở vành ngắn mạch

St : tiết diện thanh dẫn Roto mm2

lR : chiều dài thanh dẫn Roto mm

rv =

v v R

v

b a Z

D

.

10

π

=

23.12.11.19

1.10.6,50

U

I r

r* =

220

422,1.704,13

15.Hệ số từ tản rãnh Roto

λrR= [

R r rR

R R

R

d

b S

d d

h

1

4 2

2 1 1

1

2 66 , 0 ) 8

1 (

]

R

R b

h k

4

4+

h1R =h12r +0,9.d2R=5,1 +0,9.3,2=7,98 mm

kμ =1: Hệ số cản

16.Hệ số từ tản tạp Roto

λtR =

R

R k

t

δ

δ 9,

2843,1.3,0.9,11

445,

17.Hệ số từ dẫn phần đầu nối

λđR =

)2(2

.7,4 ).2(

.9,2

2

b a

D l

Z

p Sin l Z

g

R R

R

V

+π

= 2,9.50,6 2

.1 19.57, 42 2sin

6,50.7,4lg

dqR dqA R S

S R R

k Z l

Z l

λ

2 2

λ

S R

' =11,887.

908,5

977,

X

dm

dm R

CHƯƠNG 5

TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 1.Tính toán mạch từ bao gồm tính dòng điện từ hoá Iμ , thành phần phản

kháng của dòng điện không tải và điện kháng tương ứng với khe hở

mk w m

F p

9 , 0

.

=

903,0.480.2.9,0

278,353

7.Dòng điện trở hoá phần trăm

Iμ% = 100

dmI

Iμ

422,1

4103,

220.82,

CHƯƠNG 6

1.Tham số ban đầu mạch điện thay thế pha chính

RA x x

704,13

RA mA

mA x x

968,439

3.Điện trở tác dụng thứ tự thuận của mạch điện

Chọn s=0,045 làm giá trị tính toán

2 2

'

1

S

S x

,0

045,0.968,439.997,0.031,0

2

)2(

)2.(

S

S x

)045,02(031,0

)045,02.(

968,439.973,0.031,0

−+

4.Điện kháng thứ tự thuận và nghịch của mạch điện thay thế

2 '

1

S

S x

r RA RA

2

045,0031,0

045,0031,0.07,12

704,13

) 2 (

S

S x

rRA RA

RA

− +

=

α

α β

2

)045,02(031,0

)045,02(031,0.07,12

704,13

−+

−+

= 11,851 Ω

5.Tổng trở thứ tự thuận và nghịch máy điện thay thế

TÍNH TOÁN DÂY QUẤN PHỤ

Tính toán dây quấn phụ theo điều kiện đạt được từ trường quay tròn ở

chế độ định mức

Tham số của pha phụ đối với động cơ điện dung nó quyết định tính

năng làm việc và đặc tính khởi động Vậy nội dung của phần này là tính toán,

xác định các tham số của pha phụ và tính chọn phần tử phụ (điện dung tụ

điện)

1.Tỉ số biến áp

k= tgϕA =

1 1

A

A r

x

=

9.0,213

668,

106

π =2 .50.13

106

5.Để đảm bảo điều kiện từ trường quay tròn thì tỉ số biến áp phải xác

định theo công thức sau:

k =

1 1

2 1 1 2

4

A

C A A A

x

x x r

−

=

668 , 156 2

98 , 244 668 , 156 4 029 , 213 029

7.Vòng dây của dây quấn phụ

246,

4

.

cd r

cd rB

S S

d u

−

π

=

)06,49,36(4

69,0.60.14,

Do điện dung chọn là số nguyên nên điều kiện để đạt được từ trường

tròn không được thoả mãn, vì vậy ta phải dùng công thức chung cho từ

trường elip để tính các tham số ở chế độ định mức

13.Trở kháng thứ tự nghịch pha chính

ZA2 = (rA2 + j xA2) =(rSA + r’RA2) + j (xSA + x’RA2)

=(14,6+6,639)+j(11,887+11,851)

=21,239 +j23,738 Ω

14.Tổng trở thứ tự nghịch pha phụ

ZB2 = (rSB + k2 r’RA2) + j(k2 xA2 – xc)

=(8,14+0,7442.6,639)+j(0,7442.23,738-244,98) =11,815– j231,84 Ω

15.Thành phần thứ tự thuận và nghịch của dây quốn Stato pha chính

1 2 2 1

2 2

A B

dm

jkZ Z

1 1

B A B A

A B

dm

Z Z Z Z

Z k j Z U

++ = 0,00012 + j 0,00029 = 0,00031.e-j67,5 A

E1

=220

714,

E

E E E

k

k k

=

82,0

803,082,

Sai số này nhỏ hơn 5% do đó ta có thể chấp nhận được

CHƯƠNG 8

TÍNH TỔN HAO SẮT VÀ DÒNG ĐIỆN PHỤ 1.Trọng lượng răng Stato

=9,936 (

220.82,0

527,

527,

632,

13.Sức điện động thứ tự nghịch

E2= IA2.ZRA2=(0,00012+j0,00029)(6,639+j11,851)

=-0,00264 +j0,00335=0,0266.e-j51,7 V

Vì sức điện động này quá nhỏ so với suất điện động E1 nên ta có thể bỏ

qua tổn hao sắt và dây điện phụ do thành phần thứ tự nghịch sinh ra

14.Dòng điện Stato có xét đến tổn hao sắt ở cuộn dây chính

Trong đó:

I’A1, I’A2: Thành phần thực của IA1, IA2

I A1 + T1 =j.

744,0

0273,0744

,0

3975,05983,

I A2 + T2 =-j.

744,0

0744

,0

00029,000012,

I

=246,0

0696,1

=4,348 A/mm2

JSB =

B

SB S

I =

312,0

9863,0

=3,161 A/mm2

17.Dòng điện tổng Stato lấy từ lưới

IS =ISA +ISB=(1,05052 +j0,20109)+(0,57129+j 0,80404)

=1,62181 +j 1,00513=1,909 ej 31,8 A

18.Công suất điện từ

Pđt =2.I2A1.r’RA1 –2.I2A2.r’RA2 W

=2.0,71832.198,429 - 2.0,000312.6,639=204,76 W

19.Tổn hao cơ

PCơ =0,05 Pđm=0,05.180=9 W

20.Tổn hao phụ

=

2865.028,1

10.91,

493,230

583,

62181,1

=0,85>0,74:Thoả mãn

30.Điện áp trên dây quấn phụ

UB1 =ISB1 (ZB1 –ZC) =(0,5709+j0,8042)(117,977-158,258+j244,98)

10 5

=

2874.028,1

10

Mmax =

46,6092

7,

CHƯƠNG 9 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ KHỞI ĐỘNG

Khi hệ số trượt s=1 thì điều kiện đạt được mômen khởi động lớn

nhất và dòng điện khởi động nhỏ nhất là mâu thuẫn nhau Nên khi xác

định đặc tính khởi động của động cơ điện thì phải xác định chỉ tiêu nào là

quan trọng nhất Thực tế khi thiết kế yêu cầu mômen khởi động càng lớn

càng tốt với dòng điện khởi động không lớn lắm Như vậy khi thiết kế ta

M

lớn nhất

*)Trong trường hợp mômen khởi động quá nhỏ thì ta có thể dùng các

phương pháp sau:

+) Tăng điện dung tụ điện

+) Tăng điện trở roto

+) Tăng số cuộn dây phụ tức là tăng tỷ số biến áp

1.Tham số của mạch điện thay thế dây cuốn chính

r’

RAK =

1

2 +α

β

1031,0

968,469.973,0.031,0

X’RAK =

1

1)

(

+

+α

α

RA

RA X r X

=0,973.12,07.

1031,0.07,12

703,

=12,164 Ω

2.Dòng điện thứ tự thuận của dây quấn chính

dm

Z

k j Z

U

.

1 2

=2

220.(

667,231033,16

744,0051

,24859,28

Bk Ak

dm

Z

k j Z

U

.

1 2 =

2

220.(

667,231033,16

744,0051

,24859,28

I Ak1 Ak2

−

=j.

744,0

1318,01652,0.744

,0

7783,02765,

j

+ =0,869+j1,4937=1,7281 ej59,8 A