Tài liệu Đại cương về thiết kế máy điện pptx

Vật liệu dẫn từ Gồm mạch từ xoay chiều và mạch từ một chiều Mạch từ một chiều dẫn từ thông không đổi Mạch từ xoay chiều dẫn từ thông thay đổi biến thiên với tần số f cảm ứng trong mạch t

CHƯƠNG I:

đại cương về thiết kế máy điện

1.1 Vị trí của ngành chế tạo máy điện và môn học:

1.2 Tình hình phát triển của ngành:

1.3 Nhiệm vụ của ngành thiết kế máy điện:

Xác định kiểm tra máy điện sao cho đảm bảo được yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật

đã đề ra và trong những điều kiện làm việc khác nhau

Yêu cầu về kỹ thuật :P,U n ,kmm ,kmax

Yêu cầu về kinh tế : ,cos ,giá

Điều kiện khác: tiêu chuẩn nhà nước Điều kiện khí hậu , áp suất độ ẩm ,trong nhà, ngoài trời

Chiến lược phát triển kinh tế Nhịp điệu phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung

:thểtích trên một đơn vị mômen

1.8 Môi trường làm việc:

-khí hậu ôn đới:Y

Khí hậu ôn đới ẩm/nhiệtđới ẩm:T

1.9 Cấp bảo vệ:

IPxx

+ X1 :bảo vệ vật rắn 7 cấp :(0 ,1,2 ,3 ,4 ,5 ,6 )

Cấp 0 : không bảo vệ

Cấp 1;bảo vệ được những vật lớn có kích thước 50 mm tránh không cho đưa tay người vào

Cấp 2: không được cho ngón tay vào không có vật dài quá 80 mm các cạnh khácnhau không quá 12 mm

nhau không quá 1 mm

Cấp 1 :bảo vệ những giọt mưa

Cấp 2 :bảo vệ được nước rơI chếch rơI chếch 150 so với phương thẳng đứng Cấp 3 :bảo vệ mưa rơI ở góc 600

Cấp 4 :bảo vệ theo mọi hướng

Cấp 5 :bảo vệ nước dưới dạng tia ( nước bắn có áp lực )

Cấp 6:bảo vệ sóng

Cấp 7 : bảo vệ khi nhúng vào trong nước

Cấp 8 : bảo vệ khi ngập trong nước có áp suất

giáo trình : thiết kế máy điện - cô thanh và thầy hà

thiết kế máy biến áp thầy phan tử thụ

thiết kế máy biến áp và cuộn kháng thầy phạm văn bình và lê văn doanh

1.13 Phương pháp nghiên cứu và thi:

CHƯƠNG II:

Vật liệu dùng trong máy điện

Phân loại :theo vật liệu tác dụng

:theo cách điện

:theo kết cấu

Vật liệu tác dụng là vật liệu trong đó thực hiện quá trình biến đổi năng lượngKết cấu: là vật liệu mà trong đó không thực hiện quá trình trao đổi năng

lượng(vỏ máy nắp máy trục máy)để giữ cố định các vật liệu

Theo cách điện :cách ly phần mang điện khác nhau (ví dụ cách điện giữa các vòng dây)có thể già hoá theo thời gians

2.1 Vật liệu dẫn từ

Gồm mạch từ xoay chiều và mạch từ một chiều

Mạch từ một chiều dẫn từ thông không đổi

Mạch từ xoay chiều dẫn từ thông thay đổi biến thiên với tần số f cảm ứng trong mạch từ các dòng phucô sinh ra tổn hao Để hạn chế tăng điện trở suất bằng tăng lượngsilic hoặc trên đường đI đặt các điện trở bằng cách đưa các tấm mỏng phủ sơn cách điện

Hai loại tôn :tôn cán nóng dẫn từ đẳng hướng

Tôn cán nguội dẫn từ đẳng hướng hoặc một hướng

Đặc điểm: giòn

Khi bẻ gãy theo hình răng cưa

ít ảnh hưởng bởi tác động cơ khí

Phạm vi sử dụng :chế tạo máy quay

Khả năng dẫn từ kém hơn so với tôn

chỉ làm tôn tấm

dẫn đến ít dùng

đặc điểm :gồm hai loại

+đẳng hướng dùng cho máy điệnquay mật độtừ trường tốt hơn loại (3) +không đẳng hướng chỉ dẫn từ tốt theo chiều cán dùng chế tạo máy biến áp chịu ảnh hưởng của các lực cơ khí  thép đúc cán rèn

không chịu nhiệt của dòng phucô

các thông số kỹ thuật

đặc tính B(H)

điện trở suất của đồng là 0.0178 ( mm2/m)

Bền dẻo ( phụ thuộc công nghệ ) dễ hàn Cu=8.9 (Kg/dm3)

Y:vảI giấy cách điện không tấm sơn cách điện

A:vảI giấy cách điện có tấm sơn cách điện

E:sợi gốc xenlulô tơ tằm sợi vô cơ tổng hợp

B:amiăng ,sợi thuỷ tinh , mica

F: amiăng ,sợi thuỷ tinh , mica tẩm sơn gôcsilic

H: amiăng ,sợi thuỷ tinh , mica sứ sợi tổng hợp

+ cường độ cách điện cao

+ chịu độ bền cách điện cao

2.4 Vật liệu kết cấu

- Gang:dẫn từ kém,độ cứng cao ,giòn dễ vỡ tính đúc cao rẻ dễ kiếm +cơ tính không ổn định

+dùng làm vỏ máy nắp máy bệ máy

- Nhôm :cơ tính kém đắt hơn nhẹ

+dùng làm vỏ lắp cho máy điện nhỏ công suất nhỏ hơn 70(kW )

- Thép (CT3CT47);dùng làm trục

FeCrNi dùng làm rôt or củatuốc bin hơI

- Nhựa :làm cánh quạt gió

Dây quấn xoay chiều

Dây quấn một pha

động cơ một pha có một pha dây quấn :từ trường của nó là từ trường đập mạch Dây quấn 2 pha hay 1 pha lưới

Dây quấn 3 pha

1lớp :đồng tâm phân tán ,đồng khuôn phân tán

2 lớp :sóng và xếp

Sự phân bố các rãnh trong các pha

2 cực 6 rãnh 3 pha quấn tập trung

kích thước bối dây theo công thức trong tài liệu

trên thực tế ta có thể tính như sau

l làchiều dài lõi thép

c nhô ra ngoài c lớn thì dễ lồng dây an toàn tốn dây có thể dây quấn chạm nắp

d tăng tốn dây dễ chạm nắp dễ lồng dây

a:cung nối giữa 2 tâm rãnh

ảnh hưởng đến giá thành

ảnh hưởng đến năng suất lồng dây

ảnh hưởng đến độ tin cậy

Các thông số dây quấn máy điện xoay chiều

y2 y1

CHƯƠNG III:

Dây quấn máy điện

3.1.Với máy điện một chiều

Y1:khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của 1 phần tử

Y2:khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng thứ nhất của phần tử này và thứ 2 của phần tử kiaYlà khoảng cách giữa 2 cạnh tương ứng của 2 phần tử kề nhau

YGkhoảng cách trên vành góp tính bằng số phiến góp giữa 2 đầu của 1 phần tử

Phần tử bao gồm :2 cạnh tác dụng trong đó chứa một số vòng dây

S/2*a nguyên điều kiện không có dòng cân bằng

Số phần tử hay số thanh dẫn trong mỗi rãnhđều như nhau Z S Z Z nt

nt

về cơ )  vị trí chổi than :chổi than được đặt trên đường trung tính hình học có nghĩalà

phảI đặt ở chỗ mà khi nối ngắn mạch1 phần tử thì phần tử đó có 2 cạnh tác dụng đang nằm trên đường trung tính hình học

Xếp đơn a=p

Xếp phức a=m

Sóng đơn a=1

Sóng phức a=m

3.2 Dây quấn xoay chiều

3.2.1 Dây quấn một pha

Động cơ một pha có một pha dây quấn :từ trường của nó là từ trường đập mạch Dây quấn 2 pha hay 1 pha lưới

Fq=Fm *sin(t  )=F m * sin t* cos  F m * cos t* sin 

Fq=F m* sin t* cos  F m* sint  / 2* cos   / 2

Dây quấn 3 pha

1lớp :đồng tâm phân tán ,đồng khuôn phân tán

3.2.3 Kích thước bối dây theo công thức trong tài liệu

trên thực tế ta có thể tính như sau

d

l

l làchiều dài lõi thép

c nhô ra ngoài c lớn thì dễ lồng dây an toàn tốn dây có thể dây quấn chạm nắp

d tăng tốn dây dễ chạm nắp dễ lồng dây

a:cung nối giữa 2 tâm rãnh

ảnh hưởng đến giá thành

ảnh hưởng đến năng suất lồng dây

ảnh hưởng đến độ tin cậy

3.2.4 Các thông số dây quấn máy điện xoay chiều

Số pha biết trước

Số cực cho 2p , n1=60*f/p

Bước dây y1=Z/2*p= (dây quấn 1 lớp)

y1= *  =2**p Z (dây quấn 2 lớp )Cách chọn dây quấn một lớp(2 lớp)

hoà hình sin không quan trọng như dây quấn 2 lớp.Ưu điểm đơn giản dễ lồng dây

+dây quấn 2 lớp:dùng cho máy điện lớn tốc độ lớn(ví dụ 2p=2 , n=1500(vòng/phút)

Số mạch nhánh song song (a)

Kiểu dây quấn

+đồng khuôn :kết cấu chắc chắn bối trước đè lên bối sau ,sau khi bị cháy thì phảI tháo hết không sửa cục bộ Lồng dây khó giảm năng suất

+Đồng tâm (hoa sen):gồm 2 mặt khi cháymột nhóm có thể sửa cục bộ được không phảI chờ dễ lồng kém chắc chắn tốn dây

+kiểu phân tán:1 nhóm bối dây đầu chia làm 2 nửa đổ về 2 phía

Dạng rãnh chia làm 3 loạidây quấn

+rãnh kin:dây quấn không đưa từ miệng rãnh mà đưa từ 2 đầu rãnh

Khi kín hoàn toàntừ thông không móc vòng qua stator mà đI qua lõi thép như hình vẽ

ưu điểm :độ tin cậy cao do uốn và tạo hình bên ngoài  giới hạn giữa 2 kiểu cứng và mềm không rõ ràng

Dây men(emay)

Dây bọc sợi ;giấy sợi cottong tơ tằm sợi thuỷ tinh  có len chịu nhiệt cao nhưng chiều dày to lớn

Chọn dây có cấp cách điệnchịu nhiệt tương ứng

Chọn chiều dày dây (dày cách điện)

Chọn chất lượng

Dây vô cơ có cường độ chịu nhiệt hữu cơ

độ bám men (khi bẻ dây đứt thì men mới đứt theo  tốt)

3.3 Dây quấn kích thích, bù, cản

3.3.1 Dây quấn kích thích máy một chiều

kích thích song song hay nối tiếp

kích thích song song thìUt =Uu

kích thích nối tiếp thì It=Iu

chọn chiều quấn sợi dây

3.3.2 Dây quấn kích thích máy đồng bộ

chọn điện áp :dây tròn ,dây dẹt

Ucao dây nhỏ nhiều vòng

Dây quấn cản :dùng thanh đồng hàn hai đầu nối vành ngắn mạch hoạt động theo

đồng bộ ổn định

+theo cấp chịu nhiệt

+theo chiều dày số lớp cách điện

hình sin không quan trọng như dây quấn 2 lớp.Ưu điểm đơn giản dễ lồng dây

+dây quấn 2 lớp:dùng cho máy điện lớn tốc độ lớn(ví dụ 2p=2 , n=1500(vòng/phút)

Số mạch nhánh song song (a)

Số mạch chập song song (n)

Chọn a,n /đường kính dây  2.1(mm)

Kiểu dây quấn

+đồng khuôn :kết cấu chắc chắn bối trước đè lên bối sau ,sau khi bị cháy thì phảI tháo hết không sửa cục bộ Lồng dây khó giảm năng suất

+Đồng tâm (hoa sen):gồm 2 mặt khi cháymột nhóm có thể sửa cục bộ được không phảIchờ dễ lồng kém chắc chắn tốn dây

+kiểu phân tán:1 nhóm bối dây đầu chia làm 2 nửa đổ về 2 phía

Dạng rãnh chia làm 3 loạidây quấn

+rãnh kin:dây quấn không đưa từ miệng rãnh mà đưa từ 2 đầu rãnh

 có khe hở để giảm từ thông tản

Khi kín hoàn toàntừ thông không móc vòng qua stator mà đI qua lõi thép như hình vẽ

+rãnh nửa kín:

Kt đb ít nhất một sợi dây lọt khi miệng càng lớn thì tổn hao phụ lớn

Dây quấn mềm

+rãnh hở:

3.4 Dây quấn máy biến áp

3.4.1 Dây quấn hình trụ hay dây dẫn tròn

đặc điểm:

+dây dẫn tròn

+quấn theo hướng trục vòng sau nằm cạnh vòng trước

+nhiều lớp nhiều vòng trong 1 lớp dùng cho dây quấn cao áp của máy nhỏ

+tản nhiệt kém

+điện áp giữa 2 lớp cao cách điện lớp dầy thế 2 đầu cuộn dây với lõi xấp xỉ nhau

r·nh th«ng dÇu

giÊy b×a chiÒu cao cöa sæ m¹ch tõ

Khi có quá điện áp thì điện áp tập trung ở đầu cuộn dây

Z1 Z2 Z3

Dây quấn hình trụ dây quấn hình chữ nhật

chỉ được quấn 12 lớp

quấn bằng dây chữ nhật có thể chập một số sợi dọc theo hướng trục

quấn theo hướng trục

các vòng dây khác nhau

có cách điện giữa2 lớp hoặc rãnh dầu dọc

quấn được ít vòng chập được ít sợi vì vậy chỉ dùng cho máy nhỏ dây quấn hạ áp

Có thể cho phép

b

b 7mm

dây quấn từ băng đồng đồng tấm cuộn nếu số vòng ít

quấn hướng kính :vòng sau đè lên vòng trước

quấn song hành 2 băng đồng và cách điện

chiều rộng băng đồng bằng chiều cao cuộn dây bằng chiều cao vòng dây

cuốn được ít vòng vì tản nhiệt kém

khó lấy đầu ra không quấn cao áp được dùng làm dây quấn hạ áp của máy trung bình

và nhỏ

dễ quấn

khó sửa chữa

chịu lực ngắn mạch tốt

dây quấn phân đoạn

ta phân đoạn 1 pha thành nhiều đoạn

+cuộn dây một pha được chia thành nhiều cuộn

+dõy dẫn cú thể là dõy dẫn trũn hoặc dõy dẫn chữ nhật

Cuộn dõy hỡnh chữ nhật cỏc sợi dõy được chập thành một sợi cuốn thành một vũng hoặcthành nhiều vũng nối song song

Hai đầu A ,X ở trờn và ở dướicuộn dõy

Nếu lưới U 35kV khụng được chia đều số vũng dõy phõn đoạn Thiết kế vũng điện dung

vành chắn dẫn điện tránh phóng điện giữa đầu dây

và gông từ vòng điện dung

cuộn

dây

Dõy quấn xoắn ốc

Quấn từ dõy dẹt

Quấn theo hướng kớnh vũng sau đố lờn vũng trước

Cú nhiều bỏnh đĩa galet nối tiếp nhau liờn tục

Do đú cuốn lại hai cuộn ta được

5 đến 7 mm rãnh dầu ngang

Cú thể chập một số sợi (2 ,3,4,5 )thường là 3 sợi nhưng phảI hoỏn vị theo hướng kớnh

vớ dụ chập hai sợi

cuốn được nhiều vòng tiết diện lớn ứng dụng cho cao áp máy lớn

+2 đầu A,X ở trên và ở dưới tăng cường cách điện những cuộn đầu đặt vòng điện dung hoặcvành tĩnh điện để chống sét

10

1 vòng có thể thực hiện như sau1

5 1 2 7 4 3

vßng 1 vßng 2 vßng3

4 sợi chập 2 đường xoắn kép

Quấn từ dây dẹt quấn hướng trục hai vòng kề nhau cách nhau 1 rãnh đầu ngang

Có thể chập từ nhiều sợi theo hướng kính phảI hoán vị

Có thể cuốn đồng thời nhiều đường ứng dụng cho hạ áp máy lớn

Tản nhiệt tốt

Dùng cho máy lớn điện năng thấp dòng điện lớn

E=4.44*k dq*  * f *w

Hz1 lấy trên đỉnh răng tx=t1

Hztb lấy giữa răng tx= 1

lG theo công thức trong tài liệu

LG tuỳ theo máy có cực từ quay hay đứng yên

Trong máy điện một chiều

g g n

b p

.

2

2

kbh hệ số bão hoà toàn mạch

kbhz hệ số bão hoà răng toàn mạch

kbhz=

4 1 2

rdõy dẫn phụ thuộc nhiệt độ

td

l w k

ảnh hưởng của hiệu ứng mặt

ngoài

Đ5.2 Điện khỏng dõy quấn

xm: kớch thước miệng của răng rónh

*Từ quấn 1 lớp thành 2 lớp thỡ k dq giảm dẫn đến điện khỏng thay đổi

- Tổn hao cơ pcơ

- Tổn hao phụ pf

∑p = pFe + pCu + pcơ + pf

1 2

Tổn hao chớnh: là tổn hao do dũng xoỏy và từ trễ

B, floại thộpSuất tổn hao pFe 1/50: tổn hao trờn 1kg = ? [W/kg]

G[G,Z]: khối lượng gụng, răng

kgc kể đến sự biến tớnh của tụn làm cho suất tổn hao tăng(pFe1/50)

B

c

Bδ

t b

4

Pbm = pbm(1)(2) [t1(2) – b4(1)2]Z1(2) l1(2)

_ Do sự thay đổi vị trớ răng stato và roto với nhau

Đập mạch ngang → từ thụng trong cực 1 chiều thay đổi do hiện tượng đập mạch dẫnđến tổn hao

 

ó2(1) =

2 42(1)

2 42(1)

b

b 5

+ làm mỏt tự nhiờn: dựng cho mỏy nhỏ

ĐC < 500kVA; MBA < 30kVA+ tự làm mỏt: lấy một phần cụng suất từ lưới xuống để làm mỏt.+ cưỡng bức làm mỏt: dựng cụng suất bờn ngoài mỏy

VD: mỏy phỏt lớn

1 Hệ thống thụng giú dọc trục

Thổi giú trực tiếp

Thổi giú giỏn tiếp: nhiệt dẫn ra vỏ sau đú làm mỏt vỏ

Cần tỡm: D1, D2, b, số cỏnh, kiểu cỏnh

Biết: n, D2, chọn kiểu cỏnh

1.Cỏnh nghiờng về sau 2.Cỏnh nghiờng về trước

3.Cỏnh thẳng

H: ỏp lực đầu cỏnh quạt

Q: lưu lượng qua quạt

H0: ỏp suất khụng tải(đầu cỏnh quạt khi bịt kớn vành ngoài)

Qmax: lưu lượng cực đại khi H = 0 (ngắn mạch)

H0, Qmax tớnh được theo kinh nghiệm

2 Quạt hướng trục: (giú thổi dọc trục quạt)

t

n

1 Quỏ trỡnh phỏt núng:

Qdt = Cmdố + ỏSdt

C: nhiệt dung riờng của vật thể

m: khối lượng của vật thể

S: tiết diện toả nhiệt

ố0: độ tăng nhiệt ban đầu

ố∞: độ tăng nhiệt khi nhiệt độ đó ổn định

ởtụnKTĐ = 35 ữ 40.10-2 Sc: diện tớch nhiệt truyền qua

ởamiăng = 0,19.10-2 Q: dũng nhiệt (nhiệt lượng truyền qua)

4 Tản nhiệt bề mặt:

Sa: bề mặt tản nhiệtỏ: hệ số tản nhiệt trung bỡnh, tỡnh trạng bề mặt,

Sơ đồ thay thế

Cụng thức tớnh nhiệt trở và sơ đồ đối với mỗi mỏy đó cú:

2 c c

c 2

AJt C

Kết cấu và tớnh toỏn cỏ chi tiết cơ khớ

_ Những vấn đề cần quan tõm:

+ Thụng giú tốt

+ Đảm bảo yờu cầu bảo vệ

+ Đảm bảo yờu cầu về cỏc chỉ tiờu khỏc

3 Mối ghộp giữa cực, roto

4 Mối ghộp giữa roto, trục

 ghộp then (cụng suất > 7,5 kW)

 ghộp roto với trục cú tạo nhúm P < 7,5kW (roto lồng súc hoặc dõy quấn )

5 Mối ghộp giữa trục, gối đỡ

- Ổ khớp trượt

P

F e

P > 10kW cú nắp mở

P < 10kW khụng cú nắp mở

- Cam chi tiết: hộp đầu dõy ra

- Cỏc chi tiết tiờu chuẩn hoỏ

_ Đỏnh số tờn chi tiết từ trỏi qua phải theo chiều kim đồng hồ

_ Cỏc số phải thẳng hang theo thứ tự, nột theo TCVN

Chỳ ý: khụng phải ghi tờn bản vẽ phớa trờn bản vẽ

GLTh

Đ9.3 Thiết kế trục

_ Đường kớnh trục ở chỗ lớn nhất thường: 0,3D (Khụng đồng bộ)

0,25D (đồng bộ)

Cỏc bậc y1,2,3 đặt chờnh nhau

y1 < y3 nhằm giảm ứng ∆(y3 – y1) làm giảm ứng suất gõy ở đầu (x1, x2)

ễ2 đường kớnh trong ổ bi lắp theo hệ lỗ

Việt Nam: 3K

0,6(0,75); 1(1,1); 1,7(1,5); 2,8(2,2;3); 4,5(5,5); 7(7,5); 10(11); 17(15);28(22,5;30); 40(45); 150(55)…kW

P < 110kW _ dõy thụng dụng

_ dõy cho chống nổTCH: _ thang cụng suất

_ điện ỏp, cỏch đấu_ tốc độ đồng bộ(2p)_ đường kớnh ngoài stato (cỡ vỏ 1 9)

_ chiều cao tấm trục h_ chiều dài A, B, L, M, S

_ Hiệu suất, cosõ, độ tăng t0

_ Cấp bảo vệ: Ip23 (roto dõy quấn)

Ip44 (roto lồng súc)

_ Mỏy phỏt điện điezen:

+ Cụng suất dự phũng kVA, cosử = 0,8

+ Cụng suất liờn tục kVA < cụng suất dự phũng

_ Từ Pdm đó cho theo 4 tỡm h theo bảng(10-3) xỏc định Dn, theo bảng 10-2 xỏc định kD

kinh tế của hàm (2p) cần điều chỉnh thiết kế kinh tế

_ Trỡnh tự tớnh toỏn MĐ quay

+ Tớnh cỏc đại lượng cơ bản If, Uf, cụng suất tớnh toỏn

+ Tớnh chọn cỏc kớch thước cơ bản D, l từ đú xỏc định phạm vi kinh tế sơ bộ+ Tớnh dõy quấn: số rónh Z, W, Wb, d,a ,n1…

+ Tớnh cỏc kớch thước lừi thộp hz, bz, hg…

+ Tớnh cỏc đặc tớnh làm việc: ỗ, cosử, s , I1, I2, U = f(I), It = f(I)

2p ỏ

D

- Ghộp chộo 3 pha, 3 trụ trong mặt phẳng.

- Ba pha, ba trụ trong khụng gian

kl = kđ.kc = 0,9.0,95 = 0,85với kđ – hệ số điền đầy;