Đồ án Thiết kế động cơ không đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt

Đồ án tốt nghiệp 1 đồ án này là thiết kế động cơ khơng đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt PHẦN I TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN CƠNG SUẤT NHỎ Máy điện cơng suất nhỏ là được dùng rất rộng rãi trong gần nửa thế kỷ nay.Giới hạn cơng suất của nĩ thường trong khoảng một vài phần của ốt đến 750W song cũng cĩ những loại máy điện cơng suất nhở cĩ cơng suất lớn hơn. Với sự phát triển nhanh của cơng nghiệp, tự động hố cao, do vậy mà việc địi sử dụng động máy điện nhỏ trong điều khiển tự động, cơng nghiệp nhẹ, cơng nghiệp thực phẩm, xí nghiệp y tế, nhà ăn cơng cộng, các nghành tiểu thủ cơng nghiệp và sinh hoạt hàng ngày là một đIũu khơng thể thiếu được trong thời đạI ngày nay. Trong động cở khơng đồng bộ Roto lồng sĩc là loạI phổ biến nhất hiện nay trong các loại động cơ xoay chiều cơng suất nhỏ. Động cơ khơng khơng đồng bộ một pha dùng nguồn điện một pha của lưới điện sinh hoạt nên được dùng ngày càng rất rộng rãI ở mọi nơi. Ví dụ như nĩ cĩ thể được dùng để kéo các máy tiện nhỏ, máy ly tâm, máy nén, bơm nước, máy xay sát nhỏ, quạt điện, máy xay sinh tố, máy ghi âm, máy lạnh, máy giặt. Động cơ khơng đồng bộ cơng suất nhỏ so với những loại đơng cơ điện khác nhất là dộng cơ cĩ vành đổi chiều thơng dụng cĩ những ưu điểm sau: + Kết cấu đơn giản, giá thành hạ + Khơng sinh ra can nhiếu vơ tuyến + ít tiến ồn Đồ án tốt nghiệp 2 + Sử dụng đơn giản và chắc chắn Song nhược điểm của động cơ Roto lồng sĩc là cĩ đặc tính điều chỉnh tốc độ thấp. Tất cả động cơ khơng đồng bộ một pha cơng suất nhỏ đều cĩ nhược điểm là luơn cĩ chốt li tâm hoặc rơle chuyên dụng để ngắt phần tử khởi động sau khi động cơ khởi động .Điều đĩ dẫn đến tăng giá thành của động cơ và giảm độ tin cậy của chúng.Trong trường hợp khi độ tin cậy của động cơ Ba pha Động cơ KĐB bộ động lực CSN Giảm tốc Một pha Với giảm tốc điện từ Với Roto lăn Với roto đặc Với roto lồng sĩc Vạn năng Ba pha Một pha Bình thường PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ KĐB CƠNG SUẤT NHỎ Đồ án tốt nghiệp 3 đĩng vai trị quan trọng nhất cịn yêu cầu mơ men khởi động khơng quá cao, người ta thường dùng động cơ một pha với tụ làm việc mắc cố định. Động cơ khơng đồng bộ điện dung cĩ hai pha trên stato thường được cấp điện qua điện dung để tạo ra điện áp hai pha cho quá trình mở máy. Kết thúc quá trình mở máy phần tử điện dung vẫn tham gia vào quá trình làm việc. Trong những trường hợp đặc biệt, yêu cầu lúc mở máy và lúc tải định mức từ trường quay gần trịn nhất để đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật người ta dùng hai điện dung(một để mở máy và một để làm việc). Động cơ điện dung được cấp điện từ lưới một pha với hai cuộn dây trên stato gồm cuộn chính(Cuộn A) nối trực tiếp với nguồn và cuộn phụ(Cuộn B) nối với nguồn qua tụ điện.Chúng được đặt lệch nhau 900 . Động cơ với tụ làm việc cĩ đặc tính làm việc tương đối tốt : η = 0,5 – 0,9; Cosϕ = 0,8 –0.95; Mmax = (1,6 – 2,2)Mđm; song nhược điểm của loại động cơ này là momen khởi động nhỏ MK = (0,3-0,6)Mđm. Dưới đây sẽ tiến hành khảo sát về các phương pháp diễn tả tốn học của mỗi loại và phân biệt cách xác định kích thước cơ bản để cải tiến cho phù hợp với cơng tác nghiên cứu. U IB K§ LV IA I C SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐỘNG CƠ ĐIỆN DUNG: Đồ án tốt nghiệp 4 1.2. MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ ĐIỆN DUNG Ở CHẾ ĐỘ XÁC LẬP DÙNG CHO BÀI TỐN THIẾT KẾ. Trong quá trình thiết kế máy điện nĩi chung, mơ hình tốn diễn tả chế độ xác lập được dùng để xác định các đặc tính làm việc. Mơ hình tốn học phản ánh bản chất của máy điện được thiết kế qua các đặc tính tĩnh. Nếu như các đặc tính nhận được từ mơ hình chưa đảm bảo tiêu chuẩn thì phải tính tốn lại từ đầu. Mơ hình tốn học của máy điện xoay chiều ở chế độ xác lập được trình bày bởi hệ thống các phương trình cân bằng điện áp ở dạng phức số và biểu thức mơmen điện từ ở dạng trị số hiệu dụng. Động cơ đang nghiên cứu thuộc loại động cơ khơng đồng bộ một pha điện dung thơng dụng. Trên stato cĩ hai cuộn dây đặt lệch nhau một gĩc 900 điện trong khơng gian. Gĩc lệch pha về thời gian được tạo nên nhờ điện dung C nối vào một trong hai cuộn. Động cơ được cung cấp điện từ lưới một pha. Roto cĩ cấu tạo kiểu lồng sĩc. Hai cuộn dây trên stato là hai pha A và B cĩ tiết diện dây và số vịng dây khơng đối xứng. Cả hai cuộn dây đều tham gia làm việc trong suốt quá trình quá độ và quá trình xác lập. Cĩ hai phương pháp diễn tả tốn học động cơ khơng đồng bộ điện dung một pha là: phương pháp phân lượng đối xứng và phương pháp trực tiếp tự nhiên. 1.2.1. phương pháp phân lượng đối xứng Nguyên lý xây dựng mơ hình này xuất phát từ dịng điện một pha tạo ra từ trường đập mạch cĩ thể phân tích thành hai từ trường quay thuận và ngược. Trong động cơ điện dung, trên stato cĩ hai cuộn dây tương ứng với bốn động cơ đối xứng, trong đĩ cĩ một động cơ quay thuận và một động cơ quay ngược. Gọi UA, UB là điện áp đĩng vào hai cuộn dây stato thì phân lượng thuận và ngược của σđiện áp được xác định: UA(1,2) = 2 1 (UAm j UB) UB(1,2) = 2 1 (UA j UA) Gọi tổng trở các cuộn dây stato là: ZσA, ZσB ± Đồ án tốt nghiệp 5 - Tổng trở từ hố ZσA, ZσB; - Điện trở và điện kháng của roto tương ứng với các pha A và B là rrA, rrB, Xσ2A, Xσ2B ; - Tỷ số giữa tốc độ quay của roto ω và tốc độ quay của từ trường ω 1 là γ : 1ω ωγ = Khi đĩ bốn hệ thống phương trình cân bằng điện áp được thể hiện trên các mạch điện thay thế ở hình sau: Trong phương trình của mạch điện thay thế các dịng điện thực tế cĩ dạng : 21 ... AA IIIA += 2 ... 1 BB III B += Để xác định được IA(1,2) và IB(1,2) đối với động cơ điện dung thì các phương trình điện áp của nĩ cĩ dạng: UA(1,2) = )()1(2 1 . 2 . 1 AAcA IIjXjU −mm UB(1, IrA(1,2IA(1,2) IoA(1, ZoA(1,2) UA(1,2 Zσ A A rA jXr 21 σγ +± IrB(1,2IB(1,2) IoB(1,2 ZoB(1,2) Zσ B B rB jXr 21 σγ +± Hình vẽ: Mạch điện thay thế ứng với các thành phần thuận và ngược của các pha A và B Đồ án tốt nghiệp 6 UB(1,2) = )()1(2 1 . 2 . 1 BBcA IIjXjU +±± Mơ men điện từ được tính tốn như sau: Mdt = cω 1 [rrAI2rA1+ rrBI2rB1 ] - cω 1 [ rrAI2rA2+ rrBI2rB2] Tính tốn các đặc tính làm việc của động cơ điện dung theo phương pháp này khá cồng kềnh, số lượng phép tính lớn. Vì thế trong thời gian gần đây người ta đưa ra phương pháp xây dựng mơ hình trực tiếp, khơng sử dụng phương pháp phân lượng đối xứng. 1.2.2. Phương pháp trực tiếp Phương pháp trực tiếp là phương pháp khơng sử dụng nguyên lý xếp chồng từ trường quay thuận và ngược trong khe hở khơng khí. Phương pháp này cho phép thu gọn số lượng các phương trình và biểu thức tính tốn trong thiết kế động cơ điện dung. Từ hệ thống bốn phương trình vi phân của máy điện tổng quát được viết trong hệ toạ độ quay α, β sau khi chuyển về phức số ở trạng thái xác lập cĩ dạng: Uα = Z Aσ . I α +Z0A( . I α + . I rα) 0 = Z0A( . I α + . I rα) + ( γ+1 2r + jxσ2) . I rα + 2 2 1 γ γ − r ( . I rα -j . I r β ) jUα=ZσBj . I β +Z0B(j . I β +j . I r β ) -jXcj . I β 0 = ZoB(j . I β +j . I r β )+( γ+1 2r + jxσ2) j . I r β + 221 γ γ − r ( j . I r β - . I rα) Từ hệ thống bốn phương trình này vẽ được mạch điện thay thế trên hình 2-2: ZoA jI βr -Irα Irα jIr β ZoB jI β Uα Iα jUα 2 2 1 γr Z Aσ γ+1 2r γ+1 2r jX 2σ Z Bσ JXC jX 2σ Đồ án tốt nghiệp 7 Hệ thống 4 phương trình trên đây chứa 4 ẩn số dịng điện là . I A, , . I B, . I rα, . I rβ. Giải hệ thống bốn phương trình này sẽ tìm được dịng điện trong các cuộn dây. Khi đĩ mơ men điên từ được tính theo biểu thức sau: Mdt= 0 2 ω r [γ(I2rα +I2r β ) + 2Irα Ir β sinϕ r] trong đĩ ϕ r là gĩc lệch pha thời gian giữa Irα ,Ir β . Mặc dù phương pháp này cĩ nhiều hơn phương pháp phân lượng đối xứng song khơng thấy rõ ảnh hưởng trực tiếp đến mơ men điện từ. Đồ án tốt nghiệp 8 PHẦN II TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA ĐIỆN DUNG DÙNG CHO QUẠT CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU VÀ THƠNG SỐ PHA CHÍNH - Các yêu cầu đặt ra cho động cơ khơng đồng bộ cơng suất nhỏ thường mâu thuẫn với nhau, vì vậy việc xác định kích thước chủ uếu trở nên phức tạp. Kích thước chủ yếu ở đây là đường kính trong D, đường kính ngồi Dn và chiều dài tính tốn l của lõi sắt stato. 1. Tốc độ đồng bộ của động cơ nđb= 15002 50.60.60 == p f vịng/phút trong đĩ : p :Số đơi cực p= 2 f: Tần số nguồn 2. Đường kính ngồi stato Trong thực tế hiẹn nay đối với loại quạt cơng suất này người ta thường chế tạo với dường kính : Dn=7,9 cm. 3. Đường kính trong stato D = kD.Dn = 0,6.168 = 100,8 (mm) Trong đĩ : kD:Hệ số kết cấu kD = (0,485 – 0,615) với 2p = 4. Trong trường hợp bài tốn này ta chọn kD = 0,58. Đồ án tốt nghiệp 9 4. Bước cực stato áp dụng cơng thức: τ )(11,36 2.2 46. .2 . mm p D === ππ ≈ 36 (mm) 5. Chiều dài tính tốn của stato l = λ.D = 0,391.46 = 18 (mm) Trong đĩ: λ:Hệ số kết cấu, là tỷ lệ chiều dài lõi sắt stato với đường kính trong λ = (0,22 – 1,57) :Theo tài liệu I Trong tính tốn trên ta chọn λ = 0, 391; 6. Chiều dài khe hở khơng khí Để giảm nhỏ dịng điện khơng tải và nâng cao cosϕ ,khe hở khơng khí thường chọn nhỏ, nhưng khe hở khơng khí càng nhỏ thì vấn đề cơng nghệ khơng đáp ứng được và làm tăng sĩng bậc cao lên. Khe hở khơng khí trong máy điện cơng suất nhỏ thường chọn trong khoảng sau: δ =0,2-0,3 (mm). Ta dùng kết cấu ổ đỡ là bạc đỡ,do cĩ khả năng bị lệch tâm nên lấy lớn một ít ta chọn δ = 0,3 mm. 7. Đường kính ngồi lõi sắt rơto D’ = D – 2.δ = 1046– 2.0,3 = 45,4 (mm) 8. Đường kính trục rơto dt = 0,3.D = 0,3.46 = 13,8 (mm) Chọn dt =14 (mm). Đồ án tốt nghiệp 10 Việc chọn số rãnh stato Zs của động cơ điện dung và số rãnh rơto Zr cĩ quan hệ mật thiết với nhau, khi chọn ta phải xét đến các mối quan hệ sau: + Trên đặc tính mơmen M = f(n) khơng cĩ chỗ lõm nhiều do những mơmen ký sinh đồng bộ và khơng đồng bộ sinh ra. + Động cơ khi làm việc tiếng ồn do lực hướng tâm sinh ra nhỏ nhất. + Tổn hao phần răng sinh ra nhỏ nhất. 9. Với những lý do trên ta quyết định chọn số răng như sau: Với 2p = 4 ta cĩ Zs = 16; Zr = 17. Sự tương ứng giữa Zs và Zr theo bảng 2.1 trang 29 tài liệu [I] 10. Trong động cơ điện dung, thường số rãnh của hai pha dưới mỗi cực bằng nhau. 2 2.2.2 16 ..2 ==== pm Zqq sBA 11. Chọn dây quấn Chọn dây quấn 1 lớp, đồng tâm phân tán hai mặt phẳng Dây quấn bước đủ y=τ = Zs/2.p =16/4 = 4 1 2 3 4 5 6 87 9 10 11 12 13 14 15 16 B A Y X Đồ án tốt nghiệp 11 12. Hệ số dây quấn stato 924,0 2.4 1.sin.2 707,0 .4 .sin. 707,0 === πνπ q q kdq ở đây : ν = 1- bậc của sĩng cơ bản 13. Từ thơng khe hở khơng khí φδ = αδ.τ.l.Bδ.10-4 = 0,64.3,6.1,8.0,5.10- 4 = 2,0736.10-4 (Wb) Trong đĩ: αγ:Hệ số cung cực từ, αγ =0,64 Bδ - từ thơng khe hở khơng khí: Bδ = (0,3 - 1)T, ta chọn Bδ = 0,5T; 14. Số vịng dây sơ bộ của cuộn chính 52,3620 924,0.10.0736,2.50.11,1.4 220.7,0 ....4 . 4 === − dqAs Edm sA kfk kUW δφ (vịng) Trong đĩ: Uđm-điện áp pha định mức ks :hệ số sĩng phụ thuộc vào độ bão hồ răng stato và rơ to. ks= 1,11 là trị số ở sĩng cơ bản kE = dm dm U E = (0,7 ÷ 0,9); ở đây ta chọn kE = 0,7; 15. Số thanh dẫn trong rãnh 13,905 2.2 52,3620.1 . . === qp W au sAsA (vịng) quy chuẩn uaA = 905 (vịng) Trong đĩ a:số mạch nhánh song song ,chọn a=1. Tính lại: 3620905.2.2.1...1 === sAsA uqpaW (vịng) Đồ án tốt nghiệp 12 16. Dịng điện định mức 186,0 220.2.38,0 22 .2.cos. === dmIIII dm dmA U PI ϕη (A) Theo yêu cầu thiết kế: ηII.cosϕII = 0,38 17. Tiết diện dây quấn chính sơ bộ )(031,0 6.1 186,0 . 2mm Ja IS dmsA === Trong đĩ: Idm- Dịng điện pha định mức. a:số mạch nhánh song song , a=1. J - mật độ dịng điện J = (6 ÷ 8,5) A/mm2, ở đây ta chọn J = 6 A/mm2. Ta quy chuẩn ssA = 0,0314 mm2. Do cách điện là cấp B nên ta chọn loại dây men chịu nhiệt Π∋TB Dựa vào phụ lục II trong tài liệu [I] ta chọn được: - Đường kính chuẩn của dây dẫn khơng cách điện d = 0,20 mm; - Đường kính chuẩn của dây dẫn kể cả cánh điện dcđ = 0,23 mm. 18. Bước răng stato. )(03,9 16 46.. mm Z Dt s s === ππ 19. Bước răng rơto )(39,8 17 4,45.'. mm Z Dt r r === ππ CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC RĂNG RÃNH STATO Đồ án tốt nghiệp 13 1. Chọn loại thép Ta chọn thép cán nguội kí hiệu 2211. Chiều dày lá thép là 0,5 mm cĩ hệ số ép chặt kc = 0,97. 2. Xác định dạng rãnh stato Stato của động cơ điện dung cĩ thể dùng cho các dạng rãnh sau: - Hình qủa lê. - Hình nửa quả lê. - Hình thang. Với các dạng rãnh này chiều rộng răng sẽ đều suốt cả chiều cao rãnh. Rãnh hình quả lê cĩ khuơn dập đơn giản nhất, từ trở ở đáy rãnh so với 2 rãnh kia nhỏ hơn vì vậy đơn giản được sức từ động cần thiết trên răng. Rãnh hình nửa quả lê cĩ diện tích lớn hơn dạng rãnh hình quả lê. Diện tích rãnh dạng hình thang lớn nhất nhưng tính cơng nghệ kém hơn dạng rãnh nửa quả lê. 3. Với căn cứ như vậy ta chọn rãnh hình nửa quả lê 4. Chiều cao miệng rãnh Theo tài liệu [I] thì chiều cao miệng rãnh h4s = (0,5 ÷ 0,8)mm. Ta chọn h4s = 0,8 mm. 5. Chiều rộng miệng rãnh b4s =dcd + (1,1- 1,5) (mm) =0,22+ (1,1 –1,5) (mm) Trong đĩ: dcd là dường kính dây dẫn kể cả cách điện của dây quấn stato d1s b4s h4s hr s h1 2s b2 Đồ án tốt nghiệp 14 Ta lấy b4s = 1,5 mm. 6. Kết cấu cách điện rãnh Dùng giấy cách điện cĩ bề dày c = 0,5 mm. 7. Chiều rộng răng stato ( Sơ bộ) Được xác định theo kết cấu, tức là xét đến: • Độ bề của răng; • Giá thành của khuơn dập; độ bền của khuơn; • Đảm bảo mật độ từ thơng qua răng nằm trong phạm vi cho phép, thường Bzs≤ 2 T. bzs )(32,397,0.4,1 03,9.5,0 . . mm kB tB czs s === δ Trong đĩ: Chọn mật độ từ thơng răng stato Bzs = 1,4 (T). Hệ số ép chặt kc =0,97. 8. Chiều cao gơng stato. Chiều cao này bị hạn chế bởi mật độ từ thơng cho phép trên gơng: hgs )(312,52 16.32,3.2,0.2,0 mm p Zsbzs === Chọn hgs =5,3 (mm). 9. Đường kính phía trên stato Đối với rãnh hình nửa quả lê: ( ) ( ) )(49,7 16 16.32,38,0.246...2. 4 1 mmZ ZbhD d s szss s =− −+=− −+= π π π π Chọn d1s =7,5 (mm). 10. Chiều rộng rãnh dưới stato b2 ( ) ( ) )(1,1032,3 24 3,5.279..2. mmb Z hD zs s gsn =−−=−−= ππ Đồ án tốt nghiệp 15 11. Chiều cao rãnh stato. Đối với rãnh hình nửa quả lê: )(2,11 2 3,5.24679 2 .2 mm hDD h gsnrs =−−= −−= 12. Chiều cao phần thẳng của rãnh. h12s = hrs – 0,5.(d1s + 2.h4s) = = 11,2 – 0,5.(7,5 + 2.0,8) = 6,65 (mm) 13. Sau khi chọn kích thước rãnh thì kích thước thực của gơng stato là: )(3,52 2,11.24679 2 .2 mmhDDh rsngs =−−=−−= b2=10.1 h1 2s = 6. 65 hr s= 11 .2 h4s=0.8 b4s=1.5 d1s=7.5 Đồ án tốt nghiệp 16 14. Bình quân bề rộng răng stato: b’zs ( ) ( ) )(3134,35,7 16 8,0.25,746..2. 1 1 mmd Z hdD s s rss =−++=−++= ππ b’’zs = ( ) ( ) )(3235,31,10 16 3,5.279..2. 2 mmbZ hD s gsn =−−=−− ππ Bình quân: bzs = )(32,32 3235,33134,3 2 zs'b' zsb' mm=+=+ 15. Diện tích rãnh stato ( ) )(6,801,105,7.65,6.5,0 8 5,7. ).(.5,0 8 . 2 2 2112 2 1 mm bdh d S ss s rs =++= =++= π π 16. Kiểm tra hệ số lấp đầy 65,0 1,74 23,0.905 22. === r cdrA ld S duk Trong đĩ: Diện tích cách điện rãnh Scd= c.(d2s + 2.hrs)= 0,5.(10,1 + 2.11,2)=6,5 (mm2) Diện tích rãnh cĩ ích Sr = Srs – Scd = Srs – c.(d2s + 2.hrs) = = 80,6 – 6,5 = 74,1 (mm2) Đồ án tốt nghiệp 17 CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC RĂNG RÃNH RƠTO 1. Rãnh rơ to cĩ dạng trịn, quả lê. Thường là rãnh miệng kín để đảm bảo độ bền của khuơn dập và tiện cho việc đúc nhơm. Theo quan điểm về chế tạo khuơn dập thì rãnh trịn đơn giản nhất nhưng tiết diện thanh dẫn rơto cĩ thể khơng đủ.Do đĩ thường chọn rãnh quả lê,với dạng này thì chiều rơng răng được đều theo chiều cao của rãnh hơn. 2. Chọn rãnh hình quả lê 3. Chiều cao miệng rãnh. Đối với động cơ cơng suất nhỏ,để đảm bảo độ bền của khuơn dập, chiều cao miệng rãnh nhỏ nhất lấy vào khoảng h4r = (0,3 ÷ 0,4) mm Ta chọn h4r = 0,4 mm 4. Chiều rộng miệng rãnh b4r = (1 ÷ 1,5) mm Chọn b4r = 1 mm 5. Làm rãnh nghiêng ở rơto và chọn thanh dẫn bằng nhơm nhằm làm giảm tiếng ồn và mơmen ký sinh. bn h4r b4r d2r d1r h1 2r Đồ án tốt nghiệp 18 6. Hệ số dây quấn rơto 9974,0 795,0 2 795,0sin.22sin.2 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ == n n ndqr kk α α Trong đĩ: nα : gĩc ở tâm rãnh nghiêng )(328,047,0. 18 .2.2...2 radian Z p n r n === πβπα βn:Độ nghiêng rãnh biểu thị bằng phân số của bước răng stato 076,1 39,8 03,9 ==== r s r n n t t t bβ bn - độ nghiêng của rãnh tĩnh theo cung trịn của rơto và nghiêng 1/16 vịng trịn nghĩa là một bước rãnh stato⇒ bn=ts=9,03 (mm) 7. Dịng điện tác dụng trong thanh dẫn rơto )(27,138 974,0.17 924,0.3620.2.2.186.0.92,0 . ...2.. A kZ kWmIk I dqrr dqAsAdmI td === Ta cĩ quan hệ kI = f(cosϕ), cosϕ = 0,9 , tra hình 10.5 tài liệu [I] ta cĩ kI = 0,92. 8. Bề rộng răng rơto bzr )(3,397,0.3,1 39,8.5,0 . . mm kB tB czr r === δ Trong đĩ : αn bnnnnnnnnbnn d 53.45091875 Đồ án tốt nghiệp 19 Bzr-Mật độ từ thơng răng stato,chọn Bzr =1,3 (T). Kc-Hệ số ép chặt,kc 9. Đường kính phía trên rơto ( ) ( ) )(168,4 17 17.3,34,0.23,0.246...2.2. 4 1 mmZ ZbhDd r rzrr r =+ −−−=+ −−−= π π π δπ Chọn d1r =4,2 (mm) 10. Đường kính phía dưới rơto Chọn d2r =2,4 (mm) 11. Chiều cao phần thẳng rãnh rơto ( ) ( ) )(77,44,23,3.182,43,0.246.5,0 ..2.2.5,0 24112 mm dbZhdDh rzrrrrr =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +−−− =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +−−−−= π πδ Chọn h12r =4,8 (mm). 12. Chiều cao rãnh rơto hrr = h12r + 0,5.(d1r + d2r) + h4r = (mm) = 4,8 + 0,5.(4,2 + 2,4) + 0,4 = 8,5 (mm) 13. Vì rãnh hình quả lê nên chiều cao tính tốn của răng rơto khác với chiều cao tính tốn của rãnh rơto (hzr # hrr). hzr = hrr – 0,1.d2r = 8,5 – 0,1.2,4 = 8,26 (mm) h1 2r = 4. 8 d1r=4.2 d2r=2.4 b4r=1 h4r=0.42 Đồ án tốt nghiệp 20 14. Chiều cao gơng rơto. )(61,826,8 2 6/14.53,0.246 2 6/.5.2 mmh dD h zr t gr =−−−=−−−= δ 15. Diện tích rãnh rơto. ( ) ( ) ( ) ( ) )(02,254,22,4.8,4.5,04,22,4. 8 ..5,0. 8 222 2112 2 2 2 1 mm ddhddS rrrrrrr =+++= =+++= π π 16. Dịng điện trong vịng ngắn mạch )(191 17 2.sin.2 27,138 .sin.2 A Z p II r td v = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ππ 17. Mật độ dịng điện trong vịng ngắn mạch Jv = (0,6 ÷ 0,8)Jtd = (0,6 ÷ 0,8).(2 ÷ 3) A/mm2 Chọn Jv = 2,5 A/mm2 18. Tiết diện vành ngắn mạch )(4,76 5,2 191 2mm J IS v v v === 19. Chiều cao vành ngắn mạch bv≥1,2h12r=1,2.8,5=10,2 Chọn bv = 11 mm )(95,6 11 4,76 mm b Sa v v v === Chọn av = 7 mm. 20. Tiết diện vành ngắn mạch sau khi đã làm trịn Sv = av.bv = 7.11= 77 (mm2) Đồ án tốt nghiệp 21 21. Mật độ dịng điện lúc này )A/mm(48,2 77 191 2=== v v v S IJ 22. Đường kính vành ngắn mạch Dv = D – av – 2.δ = 46 -7 – 2.0,3 = 38,4 (mm) CHƯƠNG 4 XÁC ĐỊNH TRỞ KHÁNG STATO VÀ RƠTO I. Xác định thành phần trở kháng stato Độ chính xác của tính tốn động cơ điện dung phụ thuộc vào độ chính xác của tính tốn tham số. Vì vậy việc xác định điện trở, điện kháng dây quấn stato và rơto là rất quan trọng. 1. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato lđ = kI.τy +2.B =1,3.3,37 +2.1 =6,38 (cm) Đồ án tốt nghiệp 22 trong đĩ: kI - hệ số kinh nghiệm, kI = 1,3 khi 2p =4 B – hệ số kinh nghiệm B = (0,5 ÷ 1,5), ở đây ta chọn B = 1 Vì là dây quấn đồng khuơn nên: .τy ( ) ( ) )(37,34 3. 2.2 12,16,4.. .2 . . cm p hD rs =+=+= πβπ Bước dây bình quân y=3 ; β =3/4 2. Chiều dài trung bình nửa vịng dây quấn stato ltb = lđ + l = 1,8 + 6,381 = 8,181 (cm) 3. Tổng chiều dài dây quấn stato lsA = 2.ltb.WsA.10-2 = 2.8,181.366.10-2 = 592,3 (m) 4. Điện trở tác dụng của dây quấn stato )(8,401 0314,0 3,592.10.13,2 . . 2750 Ω=== −aS lR sA sA sA ρ trong đĩ ρ75 = 2,13.10-2 Ω.mm2/m - điện trở suất của kim loại bằng đồng dùng trong động cơ ở nhiệt độ 750 C. 5. Điện trở stato tính theo đơn vị tương đối 34,0 8,1182 8,401* === dm sA sA R RR với: )(8,1182 186,0 220 Ω=== dm dm dn I UR 6. Hệ số từ dẫn của từ tản rãnh λrs Nĩ phụ thuộc vào kích thước và hình dạng rãnh cũng như loại dây quấn(một lớp hay hai lớp). Khi ta tính tốn chỉ xét đến từ tản ở miệng rãnh và thành rãnh; khơng xét đến từ tản ở ngồi rãnh Hệ số từ dẫn rãnh hình nửa quả lê được xác định theo cơng thức: Đồ án tốt nghiệp 23 189,11. 5,1 8,0 5,7 55,3 5,7.2 5,1785,01. 5,7.3 10 . .2 785,0. .3 14 4 1 2 1 4 1 1 =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ++−+= =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ++−+= ββλ kb h d h d b k d h s s ss s s rs trong đĩ: Ta sử dụng dây quấn một lớp bước đủ nên ta cĩ hệ số kβ = kβ1 = 1; h2 = bcđ - d1s/2 = 0,2 - 7,5/2 = -3,55 (mm) h1 = hrs – h4s – d1s/2 - bcđ - h2 – d2s/10 = = 11,2 – 0,8 – 7,5/2 – 0,2 –(-3,55) –4,2/10 =10 (mm) 7. Hệ số từ dẫn của từ tản tạp λt Xét đến ảnh hưởng của từ trường sĩng bậc cao (sĩng điều hồ răng và sĩng điều hồ dây quấn) gây nên từ thơng mĩc vịng tản trong dây quấn stato, cĩ khi cịn gọi là từ tản trong khe hở khơng khí và từ trường tương ứng chủ yếu phụ thuộc vào sự dẫn từ của các đường sức từ trong khe hở khơng khí. Hệ số λt phụ thuộc vào kích thước máy điện( bước răng, khe hở khơng khí) và số liệu dây quấn.Bề rộng miệng rãnh stato và rơto cũng cĩ ảmh hưởng nhất định đến từ tản tạp (hệ số khe hở khơng khí kδ phụ thuộc vào bề rộng miệng rãnh). 788,181,0. 3,0.146,1.9,11 03,9. ..9,11 === ssts k t ζδλ δ Trong đĩ: ts = 9,03 mm; δ = 0,3 mm – bề rộng khe hở khơng khí; kδ = kδs.kδr = 1,091.1,05 = 1,146 – hệ số khe hở khơng khí; 091,1 03,9 5,103,9. 3,0 5,15 3,0 5,15 .5 5 44 4 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ + = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+ + = s sss s s t btb b k δ δ δ Đồ án tốt nghiệp 24 05,1 39,8 139,8. 3,0 15 3,0 15 .5 5 44 4 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ + = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+ + = r rrr r r t btb b k δ δ δ Cĩ: Zs/Zr=16/17 và Zs/2p=16/4=4 Theo hình 4-9 tài liệu I.Tra ra sζ =0,81 8. Hệ số từ tản phần đầu nối của dây quấn stato Từ tản đầu nối cũng rất phức tạp, phụ thuộc vào loại dây quấn và gĩc độ nghiêng của phần đầu nối. Hệ số từ tản phần đầu nối dây quấn phân tán hai mặt phẳng: ( ) ( ) 223,16,3.64,0381,6. 83,1 2.27,0.64,0..27,0 =−=−= τλ d d ds ll q 9. Tổng hệ số từ dẫn stato ∑λs = λrs + λts + λds = 1,189 + 1,788 + 1,223 = 4,2 10. Điện kháng tản dây quấn chính stato )(66,1952,4. 2.2 8,1. 100 3620. 100 50.158,0.. . . 100 . 100 .158,0 22 Ω=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ∑ sssAsA qplWfX λ 11. Điện kháng tản của dây quấn chính stato tính theo đơn vị tương đối 165,0 220 186.0.66,195.* === dm dm sAsA U IXX 12. Điện trở tác dụng của rơto lồng sĩc pt r v t drr dssA r rk Z p rr kZ kWmr . .sin.2 . . ...4 12 2 2 22 = ⎟⎟ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜⎜ ⎝ ⎛ += π 4 22 2 22 12 10.99,554974,0.17 924,0.3620.2.4 . ...4 === drr dssA kZ kWmk Trong đĩ: kds = 0,924-Hệ số dây quấn stato kdqr = kn = 0,974 – Hệ số dây quấn rơto lồng sĩc khi làm rãnh nghiêng Đồ án tốt nghiệp 25 13. Điện trở của phần trở rơto lồng sĩc )(10.473,0 17 2.sin.2 10.036,010.335,0 .sin.2 4 2 4 2 2 Ω=+=+= − − − ππ r v tpt Z p rrr Trong đĩ: sr r t S lr .75ρ= - điện trở tác dụng của thanh dẫn rơto làm bằng nhơm sr r t S lr .75ρ= = )(10.335,002,25 810,1.0465,0 4 2 Ω= − − rv - điện trở vành ngắn mạch; Srr – tiết diện thanh dẫn tác dụng rơto (mm2); lr- chiều dài tác dụng của rơto (mm). )(10.036,0 7.11 10.47,3.. 23 1 .. 10.. . 4 22 75 Ω=== − −− ππρ vvr v v baZ Dr rrA = k12.rpt = 554,99.104.0,473.10-4 = 262,51 (Ω) 14. Điện trở rơto tính theo đơn vị tương đối 222,0 220 186,0.51,262.* === dm dm rr U I rr 15. Hệ số từ dẫn tản rãnh rơto =+⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= r r r r rr r r r rr b hk d b S d d h 4 4 1 4 22 1 1 1 . .2 66,0 .8 .1. .3 μ πλ 091,1 1 4,01. 2,4.2 166,0 02,25.8 2,4. 1. 2,4.3 76,5 22 =+⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= π với: h1r = h12r + 0,4. d2r = 4,8 + 0,4.2,4 =5,76 (mm) kμ – hệ số cản.Đối với động cơ nhỏ kμ=1 16. Hệ số từ tản tạp rơto 336,2043,1. 05,1.3,0.9,11 839,0.. ..9,11 === r r r tr k t ζδλ δ Đồ án tốt nghiệp 26 Ta cĩ: Vì Zr/2.p=17/2.2<5 nên: 0435,1 17/21 03,0 17.5 2.1 /1.5 .1 =−−+= =− Δ−+= π πζ rr r Zp z Z p Cĩ: 33,3 3,0 14 ==δ rb 119,0 39,8 14 == r r t b Theo hình 4-7 tài liệu I ta tra được zΔ =0,03. 17. Hệ số từ dẫn phần đầu nối 473,0 11 2 7.2 7,34.7,4lg. 17 2.sin.2.8,1.17 47,3.9,2 2 .2 .7,4 lg. .sin.2.. .9,2 2 2 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ = π π λ ba D Z plZ D v r rr v dr Trong đĩ : a: chiều dày(hướng trục) của vành ngắn mạch b: chiều rộng(hướng tâm)của vành ngắn mạch. Dv:đường kính vành ngắn mạch. 18. Tổng hệ số từ tản rơto ∑λr = λdr + λtr + λrr = 0,473+2,336+1.091 =3,9 303,3 974,0 924,0. 17.8,1 16.8,1.9,3. . . .' 22 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ∑∑ dqr dqA rs sr rr k k Zl Zlλλ 19. Điện kháng rơto quy đổi sang stato )(87,153 2,4 303,3.66,195 ' . Ω=== ∑ ∑ s r sArA XX λ λ Đồ án tốt nghiệp 27 20. Điện kháng rơto tính theo đơn vị tương đối 13,0 220 186,0.87,153.* === dm dm rr U IXX Đồ án tốt nghiệp 28 CHƯƠNG 5 TÍNH TỐN MẠCH TỪ Hệ số ép chặt cĩ phủ sơn cách điện của thép cán nguội 2211 chọn trong bảng 5-1 trang 89 tài liệu I Hệ số ép chặt : KC =0,95 Điện trở suất: ρ 1/50=2,6[w/kg] 1. Tính tốn mạch từ bao gồm tính dịng điện từ hố Iμ Thành phần phản kháng của dịng điện khơng tải và dịng điện tương ứng với khe hở khơng khí XmA. 2. Sức từ động khe hở khơng khí Fδ = 1,6.kδ.δ.Bδ.104 = 1,6.1,146.0,03.0,5.104 = 275,04 (A) 3. Sức từ động ở răng stato Fzs = 2.Hzs.hzs = 2.8,97.1,12 = 20,09 (A) Trong đĩ: Hzs: Cường độ từ trường phụ thuộc vào loại thép kĩ thuật và Bzs của răng Hzs = f(Bzs) với: Bzs =1,4(T) Tra bảng quan hệ giữa Hzs và Bzs ở phụ lục 1.3(Tài liệu I) ta cĩ Hzs =8.97A/cm. Vì rãnh nửa quả lê ta cĩ hzs=hrs=11,2. 4. Sức từ động ở gơng stato )(9,19 2.2 )53,09,7.(.44,3 .2 ).( . A p hD HF gsngsgs =−= −= ππ )(12,1 97,0.8,1.53,0.2 10.10.0376,2 ...2 10. 444 T klh B csgs gs === −φ Tra bảng quan hệ giữa Hgs và Bgs ở phụ lục 1.2(Tài liệu I) ta cĩ Hgs =3,44A/cm Đồ án tốt nghiệp 29 5. Tổng sức từ động trên stato Fs = Fzs + Fgs = 20,09 +19,9 = 39,99 (A) 6. Sức từ động ở răng rơto. FZr = 2.HZr.hZr = 2.7,24.0,826 = 11,96 (A) Ta cĩ Hzr = f(Bzr); với Bzr = 1,3T, tra phụ lục 1-3 tài liệu I ta cĩ: Hzr = 7,24 A/cm. 7. Sức từ động ở gơng rơto. ( ) ( ) )(57,1 2.2 .861,014,0..56,1 .2 . . A p hd HF grtgrgr =+= += ππ )(69,0 97,0.8,1.861,0.2 10.10.0376,2 ...2 10. 444 T klrh B cgr gr === −φ Tra bảng quan hệ giữa Hgr và Bzr ở phụ lục 1.2(Tài liệu I) Ta cĩ : Hgr =1,56A/cm 8. Tổng sức từ động rơi trên rơto Fr = Fzr + Fgr = 11,96+1,57 =13,53 (A) 9. Tổng sức từ động của mạch từ Fm = Fδ + Fs + Fr = 275,04+39,99+13,53=328,56 (A) 10. Dịng điện từ hố )(109,0 924,0.3620.3.9,0 56,328.2 ...9,0 . A kWm FpI dqAsA m ===μ 11. Dịng điện từ hố phần trăm %6,58100. 186.0 109,0100.% === dmI I I μμ 12. Điện kháng ứng với từ trường khe hở khơng khí )(84,1412 109,0 220.7,0 . Ω=== μI UkX dmemA 13. Điện kháng ứng với từ trường khe hở khơng khí tương đối 19,1 220 186,0.84,1412.* === dm dm mAmA U IXX Đồ án tốt nghiệp 30 CHƯƠNG 6 TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC Từ trường đập mạch của pha chính được phân tích thành tổng hai từ trường quay thuận và quay ngược, ứng với mỗi từ trường quay ta cĩ một sơ đồ thay thế 1-Với dịng thứ tự thuận 2-Với dịng thứ tự thuận Hình : Sơ đồ thay thế pha chính của động cơ điện dung 1. Tham số ban đầu của mạch điện thay thế pha chính rrA = 262,51 Ω XRA =153,87 Ω rsA = 401,8 Ω XSA = 195,66 Ω XmA = 1412,84 Ω Đồ án tốt nghiệp 31 2. Tính hệ số từ kháng của mạch điện 168.0 87,15384,1412 51,262 =+=+= rAmA rA XX rα 902,0 87,15384,1412 84,1412 =+=+= rAmA mA XX Xβ 3 Chọn hệ số trượt định mức. Động cơ thiết kế là động cơ điện dung dùng làm quạt giĩ nên cĩ yêu cầu riêng: Mơmen định mức của động cơ gần bằng mơmen cực đại nên hệ số trượt cũng gần bằng hệ số trượt cực đại, do đĩ hế số trượt định mức cũng tương đối lớn. Chọn s dm= 0,18 làm giá trị tính tốn. Tốc độ định mức: nđm=nđb.(1-sđm)=1500.(1-0,18)=1230 vịng/phút 4. Điện trở tác dụng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của mạch điện )(68,635 19,0168,0 18,0.84,1412.902,0.168,0... 22221 Ω=+=+= βα βα sXr mArA ( )( ) ( ) ( ) ( )Ω=−+ −=−+ −= 64,116 18,02168,0 18,02.84,1412.902,0.168,0 2 2... 22222 s sXr mArA α βα 5. Điện kháng thứ tự thuận và nghịch của mạch điện thay thế ( )Ω=+ + =+ + = 35,730 18,0168,0 18,0168,0. 87,153 51,262 .902,0.87,153 . .. 22 2 22 2 1 s s X r XX rA rA rArA α α β ( )Ω=−+ −+ =−+ −+ = 53,149 )18,02(168,0 )18,02(168,0. 87,153 51,262 .902,0.87,153 )2( )2(. .. 22 2 22 2 2 s s X r XX rA rA rArA α α β 6. Tổng trở thứ tự thuận và nghịch của máy điện thay thế ZrA1 = rrA1 + j.XrA1 = 635,68+ j.730,35 (Ω) ZrA2 = rrA2 + j.XrA2 = 116,64+ j.149,53 (Ω) 7. Tổng trở mạch điện thay thế thứ tự thuận ZA1 = rA1 + j.XA1 = (rsA + rrA1) + j.(XsA + XrA1) = Đồ án tốt nghiệp 32 = (401,8 + 635,68) + j.(195,66 + 730,35) = 1037,5 + j.926,01 (Ω) CHƯƠNG 7 TÍNH TỐN PHA PHỤ. Tính tốn dây quấn phụ theo điều kiện đạt được từ trường quay trịn ở chế độ định mức. Tham số của phụ đối với động cơ điện dung nĩ quyết định tính năng làm việc và đặc tính khởi động, vậy nội dung của phần là tính tốn xác định các tham số của pha phụ và tính chọn phần tử phụ ( điện dung tụ điện). Điều kiện để cĩ từ trường trịn : k2rA1 + rc – kxA1 = 0 (1) k2xA1 - xc + krA1 = 0 (2) 1. Tỉ số biến áp 892,0 5,1037 01,926 1 1 ==== A A A R Xtgk ϕ 2. Dung kháng trong dây quấn phụ Từ trường quay trịn, do đĩ điện kháng tụ điện dược tính theo cơng thức: XC = k2.XA1 + k.rA1. =0,8922.926,01 + 0,892.1037,5 = 1662,2 (Ω). 3. Điện dung cần thiết của tụ điện μπ 916,12,1662.50.14,3.2 10 ...2 10 66 === C V xf C chọn CV = 2μ. Đồ án tốt nghiệp 33 4. Tính lại tụ dung kháng )(36,1592 2.50.14,3.2 10 ...2 10 66 Ω=== V C Cf X π 5. để đảm bảo điều kiện từ trường trịn thì tỉ số biến áp phải xác định theo cơng thức sau 887,0 01,926.2 36,1592.01,926.45,10375,1037 .2 ..4 2 1 1 2 11 =++−=++−= A CAAA X xxrr K 6. Số thanh dẫn trong 1 rãnh của dây cuốn phụ UrB = k.UrA = 0,887.905 = 802,75(Thanh) chọn UrB = 803 thanh. 7. Vịng dây của dây quấn phụ WSB = UrB.p.q = 803.2.2 = 3212 (vịng) 8. Tỉ số giữa vịng dây hai cuộn 887,0 3620 3212 === SA SB W Wt . 9. Sơ bộ tính ra tiết diện dây dẫn pha phụ )(0354,0 887,0 0314,0 2mm t SS SAB === Dựa vào phụ lục 2 tài liệu I ta chọn dây men π∋T B tiết diện khơng cĩ cách điện là s=0,0353 mm Đường kính trong khơng kể cách điện d = 0,212 mm. Đường kính kể cả cách điện dcđ = 0,242 mm. 10. Kiểm tra hệ số lấp đầy 63,0 1,74 242,0.803. 22 ==−= cdr cdđB ldB SS dUK . 11. Điện trở tác dụng pha phụ B rSB = k.t.rSA = 0,887.0,887.401,8 = 316,13(Ω) Đồ án tốt nghiệp 34 12. Tổng trở thứ tự thuận pha phụ B ZB1 = (rSB + k2.rRA1)+j.(k2.xA1 – xC) = = (316,13+ 0,8872.635,68)+j.(0,8872.926,01 – 1592,36) = 816,25- j.863,81 Ω. Do điện dung chọn là số nguyên nên điều kiện để đạt được từ trường trịn là khơng được thoả mãn. vì vậy ta phải dùng cơng thức chung cho từ trường elip để tính các tham số ở chế độ định mức. 13. Tổng trở thứ tự nghịch pha chính ZA2 = rA2 + j.xA2 = (rSA + r’RA2) + j.( xSA + x’RA2) = (401,8 + 116,64) + j.(195,66 +149,53) = 518,44 + j.345,19 Ω. 14. Tổng trở thứ tự nghịch pha phụ ZB2 = (rSB + k2.rRA2)+j.(k2.xA2 – xC) = (316,16 + 0,8872.116,64)+j.(0,8662.345,19 – 1592,36) = 407,89 - j.1320,8 Ω. 15. Thành phần thứ tự thuận nghịch của dây quấn Stato pha chính Trong đĩ: )(421602,0)(1073,0.1189,0 )81,863.25,816).(19,345.44,518()8,1320.89,407).(01,926.5,1037( )19,345.44,518.(887.0.)8,1320.89,407.(.220 .. ... 0 1221 22 1 AAj jjjj jjj ZZZZ ZkjZUI BABA AB dmA −∠=−= −++−+ +−−= + −= )(1220047,0)(004,0.0025,0 )81,863.25,816).(19,345.44,518()8,1320.89,407).(01,926.5,1037( )01,926.5,1037.(887.0.)81,863.25,816.(.220 .. .. . 0 1221 11 2 AAj jjjj jjj ZZZZ ZkjZ UI BABA AB dmA ∠=+−= −++−+ ++−= + += Đồ án tốt nghiệp 35 ZA1 = 1037,5+ j.926,01 Ω ZA2 = 518,44 +j.345,19 Ω ZB1 = 816,25 - j.863,81 Ω ZB2 = 407,89- j.1320,8 Ω 16. Sức điện động thứ tự thuận E1 = IA1.ZrA1 = (0.1189-j.0,1073).(635,68+j.730,35)= =155,04∠6,90 V 17. Kiểm tra hệ số kE %71,0100. 7,0 705,07,0 100. 705,0 220 04,155 1 0 1 =−=−=Δ === E EE Eu dm E k kk k E E k Sai số này rất bé so với 5% nên chấp nhận được. Đồ án tốt nghiệp 36 CHƯƠNG 8 TÍNH TỔN HAO SẮT VÀ DỊNG ĐIỆN PHỤ. Động cơ khơng đồng bộ cơng suất nhỏ cũng giống như máy điện thường, khi làm việc cĩ các loại tổn hao sau: + Tổn hao sắt ở Stato và Roto: Phụ thuộc vào mật độ từ thơng và tần số + Tổn hao trong dây quấn + Tổn hao cơ + Tổn hao phụ Cơng nghệ gia cơng và chất lượng lắp ráp các chi tiết máy điện nhỏ cĩ ảnh hưởng rất lớn đến các tổn hao. 1. Trọng lượng răng stato GZS = 7,8.ZS.bZS.hZS.lS.kC.10–3 = 7,8.16.0,32.1,12.1,8.0,97.10–3 = 0,078 (kg) 2. Trọng lượng răng roto GZR = 7,8.ZR.bZR.hZR.lR.kC.10–3 = 7,8.17.0,33.0,826.1,8.0,97.10–3 = 0,063 (kg) 3. Trọng lượng gơng stato Ggs = 7,8.π.(Dn – hgs).hZS.lS.kC.10–3 = 7,8.3,14.(7,9 – 0,53).0,53.1,8.0,97.10–3 = 0,17 (kg) 4. Trọng lượng gơng roto GgR = 7,8.π.(dt + hgR).hZR.lR.kC.10–3 = 7,8.3,14.(1,4 + 0,861).0,861.1,8.0,97.10–3 = 0,083 (kg) 5. Tổn hao sắt trên răng stato )(79,01,1.)50 50.(078,0.4,1.6,2.8,1 .)50.(...8,1 3,12 3,12 50 0.1 ' W kfGBPP gcZSZStZS == = Trong đĩ: Đồ án tốt nghiệp 37 kgc = 1,1 theo bảng 6-2 tài liệu I . 50 0.1P =2,6 6. Tổn hao sắt trên răng roto )(19,135,1.)50 50.(063,0.3,1.6,2.8,1 .)50.(...8,1 3,12 3,12 50 0.1 ' W kfGBPP gcZRZRtZR == = 7. Tổn hao sắt trên gơng stato )(887,01.)50 50.(17,0.12,1.6,2.6,1 .)50.(...6,1 3,12 3,12 50 0.1 ' W fGBPP gSgStgS == = 8. Tổn hao sắt trên gơng roto )(164,0)50 50.(083,0.69,0.6,2.6,1 )50.(...6,1 3,12 3,12 50 0.1 ' W fGBPP gRgRtgR == = 9. Tổn hao sắt tính tốn của stato PtS = P tZS + P tgS = 0,79 + 0,887 = 1,677 (W) 10. Tổn hao sắt tính tốn của roto PtR = PtZR + PtgR = 0,747 + 0,164 = 0.911 (W) 11. Khi E1 =151,23 (V) thì tổn hao sắt do từ trường thuận gây nên )(775,1098,0677,1 )(098,018,0 220.705,0 04,155.911,0. . . )(677,1 220.705,0 04,155.677,1 . . 111 3,1 2 3,1 2 1 1 22 1 1 WPPP WS Uk EPP W Uk EPP TRTST dmE TRTR dmE TSTS =+=+= =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= 12. Dịng điện phụ thứ tự thuận do tổn hao sắt gây nên )(0057,0 04,155.2 775,1 .2 1 1 1 AE PI TT === 13. Sức điện động thứ tự nghịch E2 = IA2.ZRA2 = (-0,0025+j.0,004).( 116,64+j149,53) =0,897 ∠173,30 (V) Đồ án tốt nghiệp 38 Vì sức điện động này nhỏ so với E1 nên ta cĩ thể bỏ qua tổn hao sắt và dây điện phụ do thành phần thứ tự nghịch sinh ra. 14. Dịng điện stato cĩ xét đến tổn hao sắt ở cuộn dây chính ISA1 = (I’A1 + IT1) +j.I’’A1 = (0,1189 +0,0057) - j.0,1073 = =0,1246 - j.0,1073 (A) ISA2 = (I’A2 + IT2) +j.I’’A2 = - 0,0025 + j.0,004 (A) Trong đĩ: I’A1, I’A2 - thành phần thực của IA1, IA2; I’’A1, I’’A2 - thành phần ảo của IA1, IA2. ISA = ISA1 + ISA2 = (0,1246-j0,1073)+( - 0,0025 + j0,004 ) = =0,1221 – j.0,1033 (A) =0,16∠ -40,20 A 15. Dịng điện trong cuộn dây phụ ( ) ( ) A AjjjIII A Ajjj k I k IjI A Ajjj k I k IjI SBSBSB TA SB TA SB 0 21 0 22 2 0 11 1 . 83,44186,0 )(1312,0.132,0)0028,0.0046.0()134,0.1274,0( 33,310054,0 )(0028,00046,0 877,0 0 887,0 004,00025,0.. 45,46185,0 )(134,0.1274,0 887,0 0057,0 887,0 1073,01189,0.. ∠= =+=−++=+= ∠= =+=++−−=+−= ∠= =+=+−=+= 16. Mật độ dịng điện của dây quấn chính và phụ )(27,5 0353,0 186,0 )(24,5 0314,0 1645,0 2 2 mmA S I j mmA S I j B SB SB A SA SA === === 17. Dịng điện tổng stato lấy từ lưới IS = ISA + ISB = (0,1247- j.0,1073) + (0,1331 + j.0,134) = =0,2578 + j.0,0267 (A) =0,259 ∠5.90 A Đồ án tốt nghiệp 39 18. Cơng suất điện từ )(591,3264,116.0015.268,635.16,0.2 ..2..2 22 ' 2 2 2 ' 1 2 1 W rIrIP RAARAAdt =−= −= 19. Tổn hao cơ ).(37,4 ) 100 79.() 1000 1215(6) 100 .() 1000 ( 3232 W DnnkPc = === 20. Tổn hao phụ )(29,0 38,0 22.005,0.005,0 WPP dmf === η 21. Tổng cơng suất cơ trên trục )(72,26)18,01.(591,32)1.(' WSPP dtR =−=−= 22. Tổn cơng suất cơ tác dụng lên trục )(06,22 29,037,472,26' W PPPP fcoRR = −−=−−= 23. Mơmen tác dụng )/(12301500).18,01().1( ).(6,1744 1230.028,1 10.06,22 .028,1 10. 55 phutvongnSn cmG n P M dbdm R =−=−= === 24. Tổn hao đồng stato )(72,21 62,313.186,08,401.16,0.. 2222 W rIrIP SBSBSASADS = +=+= 25. Tổn hao đồng roto )(877,5 )18,02(64,116.0047,0.218,0.68,635.16,0.2 )2.(..2...2 22 ' 2 2 21 2 1 W SrISrIP RAARAADR = −+= =−+= 26. Tổng tổn hao Đồ án tốt nghiệp 40 )(03,34 29,037,4773,1877,572,21 W PPPPPP fcoTDRDS = ++++= ++++=Σ 27. Cơng suất tiêu thụ )(09,5603,3406,22 WPPP RS =+=Σ+= 28. Hiệu suất %393,0 09,56 03,3411 =−=Σ−= SP Pη 29. Hệ số cơng suất 996,0 258,0 2563,0cos ' === S S I Iϕ 30 . Điện áp rơI trên dây quấn phụ )(8,87200 8.199513,7 )388,21404,1()2,202373,6( )(388,21404,1 )36,159278,132089,407)(0028.00046,0( ).( ))(2,202373,6 )36,15928,86338,1132)(134.0*1274,0( ).( 0 21 222 111 V j jjUUU Vj jj ZZIU Vj jjj ZZIU BBB CBSBB CBSBB ∠= =+= =−++=+= += =+−+= −= += =+−+= −= 31. Điện áp trên tụ điện )(81,44301 9036,1592.19,451889,0. 0 0 V ZIU CSBC −∠= −∠∠== Nhận xét: Điện áp trên tụ luơn lớn hơn điện áp lưới.Do đĩ là điểm cần lưu ý khi chọn tụ.Điện áp của tụ khơng thể nhỏ hơn giá trị tính trên bởi vì ở một số chế độ làm việc khi cĩ từ trường elip, điện áp trên tụ cĩ thể lớn hơn so với khi từ trường trịn Chọn tụ điện cĩ điện áp làm việc là 400 V Đồ án tốt nghiệp 41 Bảng tính tốn đặc tính làm việc Tham số Đơn vị Hệ số trượt 0.07 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 0.18 0.19 R’RA1 Ω 452.44 530.47 584.03 616.8 633.12 637.14 635.67 632.4 X’RA1 Ω 1221.5 1126.1 1028.1 933.54 845.8 766.6 730.3 696.3 R’RA2 Ω 110.1 111.23 112.39 113.57 114.78 116.01 116.64 117.27 X’RA2 Ω 148.35 148.54 148.75 148.96 149.18 149.41 149.53 149.64 RA1 Ω 854.2 932.27 985.83 1018.6 1035 1038.9 1037.5 1034.2 XA1 Ω 1417.1 1321.7 1223.8 1129.2 1041.5 962.25 926.01 891.98 RA2 Ω 511.89 513.03 514.19 515.37 516.58 517.81 518.44 519.07 XA2 Ω 344.01 344.21 344.41 344.62 344.84 345.07 345.79 345.3 IA A 0.1185 0.1205 0.1258 0.1332 0.1419 0.1514 0.1536 0.1602 Pdt W 20.06 23.82 26.77 29.06 30.8 32.09 32.59 33.01 P’R Vg/p 18.66 21.68 23.83 25.28 26.18 26.63 26.73 26.74 PR G.m 14 17.02 19.17 20.62 21.52 21.97 22.07 22.08 MR W 976.1 1212 1396.9 1537.3 1641.8 1716.9 1745 1767.8 Pt1 W 1.705 1.716 1.729 1.741 1.754 1.768 1.775 1.782 Pt2 A 0.0088 0.0062 0.004 0.0023 0.0011 0.00031 0.00012 0.00005 ISA W 0.1537 0.154 0.1554 0.1574 0.1605 0.1788 0.1645 0.1661 Pđs W 19.5 19.56 19.87 20.37 21.01 21.75 22.15 22.56 Pdr W 2.56 2.88 3.39 4.01 4.72 5.48 5.88 6.28 tP W 29.45 28.83 29.65 30.79 32.15 33.56 34.46 35.28 PS 42.45 45.85 48.82 51.41 53.67 55.64 56.53 57.36 Hs 0.33 0.37 0.39 0.384 0.387 0.39 0.392 0.394 Cosϕ 0.832 0.885 0.925 0.946 0.973 0.994 0.996 0.997 Đồ án tốt nghiệp 42 CHƯƠNG IX TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ KHỞI ĐỘNG. Khi hệ số trượt S = 1 thì điều kiện đạt được mơmen khởi động lớn nhất và dịng 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 mơmen khởi động càng lớn càng tốt, với dịng khơng lớn lắm. Vậy khi thiết kế ta cần chú ý các điểm sau: • Với dịng khởi động đã cho phải đạt được mơmen khởi động lớn nhất. • Với dịng điện khởi động đã cho phải đạt được hệ số phẩm chất lớn nhất. 1. Tham số của mạch điện thay thế dây quấn chính ( ) ( ) ( ) ( ) )(8,1301.94,479 )36,159233,369.887,0.()22,208.887,062,313(... )(33,369.02,610 )67,17366,195.()22,2088,401(. )(67,173 1168,0 1168,0.87,153 51,262 .87,153.902,0 1 1. .. )(22,208 1168,0 84,1412.902,0.168,0 1 .. 222'2 '' 22 ' 22 ' Ω−= −++=−++= Ω+= +++=+++= Ω=+ +⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =+ +⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = Ω=+=+= j jXXkjrkrZ j jXXjrrZ X r XX Xr CAKRAKSBBK RAKSARAKSAAK RA RA RARAK mA RAK α α β α βα 2. Dịng điện thứ tự thuận của dây quấn chính )(8,27224,0)(2691,0.1836,0 8,1301.94,479 887,0. 33,369.02,610 1. 2 220.1. 2 0 ' 1 AAj j j jZ kj Z UI BKAK dm AK −∠=−= ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −−+=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= 3. Dịng điện thứ tự ngịch của dây quấn chính )1094,0.0804.0 8,1301.94,479 887,0. 33,369.02,610 1. 2 220.1. 2 ' 21 Aj j j jZ kj Z UI BKAK dm A += ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −++=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += Đồ án tốt nghiệp 43 4. Dịng điện tổng của dây quấn chính )(2,31309,0)(1598,02639,0 )1094,00804,0()2691.0.1836,0(' 2 ' 1 AAj jjIII AKAKAK −∠=−= ++−=+= 5. Dịng điện tổng của pha phụ )(1,701581,0 )(1487.0.0538,0 877,0 )0566,0.0687,0(. 877,0 )1052,0.2012,0(. ... 21''' A Ajjjjj k Ij k IjIjII AKAKBKBKBK ∠= −=−−−= −=+= 6. Mật độ dịng khởi động dây quấn chính 203,10 0,0314 315,0 S mmAIJ A AK AK === 7. Mật độ dịng dây quấn phụ 249,4 0,0353 1586,0 S mmAIJ B BK BK === 8. Dịng điện khởi động tổng )(3,2325,0 )(0129,03245,0' A AJIII BKAKK −∠= −=+= 9. Bội số dịng khởi động 24,1 2621,0 325,0 === dm K K I Ii 10. Hệ số cơng suất tổng lúc khởi động 998,0 325,0 3245,0cos ' === K K I Iϕ 10. Cơng suất điện từ lúc khởi động PđTk= 87,1792,204).089,0227,0.(2)..( 22'2 22 1 =−=− RAKAKAK rIIm ( W) Đồ án tốt nghiệp 44 11. Mơmen khởi động )(115992,204).089,0227,0.(2. 1500 10.4,97 )..(2.10.4,97 22 3 '2 2 2 1 3 Gcm rII n M RAKAKAK db K =−= =−= 12. Bội số mơmen khởi động 65,0 1777 1159 === dm K K M Mm 13. Cơng suất tiêu thụ lúc khởi động )(36,71998,0.325,0.220cos.. WIUP KKdmSK === ϕ 14. Điện áp trên dây quấn phụ lúc khởi động UBK = IBK.(ZBK - Zc) = = (0,0528 – 0,1487j).(475,75 – j1307,91 – j1592,36) = 87,91∠100,8(V) 15. Điện áp trên tụ lúc khởi động Uc = IBK.Zc = (0,0528-j0,1487).(-j1592,36) = 252,55∠-20,1 (V) Đồ án tốt nghiệp 45 Bảng tính tốn đặc tímh khởi động: Tham số Đơn vị Hệ số trượt 0.25 0.3 0.45 0.6 0.75 1 r'RA1 Ω 589.97 543.28 417.57 330.88 271.82 208.22 X’RA1 Ω 590 442.13 294.23 231.16 199.50 173.67 r’RA2 Ω 121.22 124.72 136.52 150.75 168.23 208.22 X’RA2 Ω 150.39 151.08 153.54 156.83 161.33 173.67 RA1 Ω 991.77 945 819.36 732.69 673.62 610.02 XA1 Ω 729.74 637.79 489.88 426.83 395.16 369.33 RB1 Ω 788.29 743.56 644.65 576.45 529.98 479.94 -JB1 Ω 1018.2 1090.6 1206.9 1256.5 1281.5 1301.8 RA2 Ω 523.02 526.52 583.32 552.55 570.03 610.01 XA2 Ω 346.05 346.74 349.20 352.49 357 369.33 RB2 Ω 411.5 414.25 423.53 434.73 448.49 479.94 -JXB2 Ω 1320.1 1319.6 1317.6 1315 1311.5 1301.8 IA1 A 0.170 0.1776 0.195 0.2072 0.2155 0.2237 IA2 A 0.017 0.0284 0.0528 0.0676 0.0773 0.0863 IA A 0.186 0.2053 0.2477 0.2716 0.2921 0.3085 IB A 0.1715 0.1692 0.1605 0.1576 0.1572 0.1586 Pdt W 34.21 34.05 31.02 27.02 23.23 17.74 Pr W 21 19.18 12.41 6.14 1.14 N Vg/p 1125 1050.00 825 600.00 375.00 M G.cm 1815.8 1777.1 1462.2 1253.60 1173.40 1159.40 Đồ án tốt nghiệp 46 PHẦN III VẼ ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ ĐẶC TÍNH CƠ BẰNG MATLAB a) Đặc tính làm việc: function tuan2 anpha=.168; beta=.902; xma=1412.84; xra=153.87; rra=262.51; rsa=401.84; xsa=195.66; rsb=313.62; k=0.864 for m=1:1000 s(m)=0.0005*m; rra1p(m)=anpha*beta*xma*s(m)/(anpha^2+s(m)^2); xra1p(m)=xra*beta*(rra*anpha/xra+s(m)^2)/(anpha^2+s(m)^2); rra2p(m)=anpha*beta*xma*(2-s(m))/(anpha^2+(2-s(m)^2)); xra2p(m)=beta*xra*(rra*anpha/xra+(2-s(m))^2)/(anpha^2+(2-s(m))^2); ra1(m)=rsa+rra1p(m); xa1(m)=xsa+xra1p(m); rb1(m)=rsb+k^2*rra1p(m); xb1(m)=(k^2*xa1(m)-1592.36); ra2(m)=rsa+rra2p(m); xa2(m)=xsa+xra2p(m); rb2(m)=rsb+k^2*rra2p(m); xb2(m)=(k^2*xa2(m)-1592.36); zb2(m)=rb2(m)+j*xb2(m); zb1(m)=rb1(m)+j*xb1(m); za1(m)=ra1(m)+j*xa1(m); za2(m)=ra2(m)+j*xa2(m); Ia1(m)=220*(zb2(m)-j*k*za2(m))/(za1(m)*zb2(m)+za2(m)*zb1(m)); Ia2(m)=220*(zb1(m)+j*k*za1(m))/(za1(m)*zb2(m)+za2(m)*zb1(m)); Ia(m)=Ia1(m)+Ia2(m); Isa(m)=Ia(m)+0.0059; Đồ án tốt nghiệp 47 n(m)=1500*(1-s(m)); Pdt(m)=2*abs(Ia1(m))^2*rra1p(m)-2*abs(Ia2(m))^2*rra2p(m); Pco=6*(n(m)/1000)^2*(79/100)^3; Pr(m)=Pdt(m)*(1-s(m))-0.29-Pco; M(m)=Pr(m)*10^5/(1.028*n(m)); Pdr(m)=2*abs(Ia1(m))^2*rra1p(m)*s(m)+2*abs(Ia2(m))^2*rra2p(m)*(2- s(m)); mm(m)=M(m)/(22*10^5/(1.028*1215)); Isb(m)=j*(Ia1(m)-Ia2(m))/k +0.0059/k; Pds(m)=abs(Isa(m))^2*rsa + abs(Isb(m))^2*rsb; tP(m)=Pdr(m)+Pds(m)+1.784 + 4.37 + 0.29; Ps(m)=Pr(m)+tP(m); hs(m)=1-tP(m)/Ps(m); Is(m)= Isa(m)+Isb(m); cosp(m)=real(Is(m))/abs(Is(m)); if s(m)> 0.19 break end end plot(Pr,hs)% dac tinh hieu suat axis([0 22 0 1]) grid on hold on plot(Pr,n/1500,'k')%toc do plot(Pr,cosp,'g')% cosp plot(Pr,abs(Isa),'r') %A=[s(225) M(225) n(225);s(405) M(405) n(405);s(705) M(705) n(705)] b) Đặc tính cơ: function tuan1 anpha=.168 ; beta=.902; xma=1412.84; xra=1153.87; rra=262.51; rsa=401.8; xsa=195.66; rsb=313.62; k=0.877 for m=1:1000 Đồ án tốt nghiệp 48 s(m)=0.005*m; rra1p(m)=anpha*beta*xma*s(m)/(anpha^2+s(m)^2); xra1p(m)=xra*beta*(rra*anpha/xra+s(m)^2)/(anpha^2+s(m)^2); rra2p(m)=anpha*beta*xma*(2-s(m))/(anpha^2+(2-s(m)^2)); xra2p(m)=beta*xra*(rra*anpha/xra+(2-s(m))^2)/(anpha^2+(2-s(m))^2); ra1(m)=rsa+rra1p(m); xa1(m)=xsa+xra1p(m); rb1(m)=rsb+k^2*rra1p(m); xb1(m)=(k^2*xa1(m)-1592.36); ra2(m)=rsa+rra2p(m); xa2(m)=xsa+xra2p(m); rb2(m)=rsb+k^2*rra2p(m); xb2(m)=(k^2*xa2(m)-1592.36); zb2(m)=rb2(m)+j*xb2(m); zb1(m)=rb1(m)+j*xb1(m); za1(m)=ra1(m)+j*xa1(m); za2(m)=ra2(m)+j*xa2(m); Ia1(m)=220*(zb2(m)-j*k*za2(m))/(za1(m)*zb2(m)+za2(m)*zb1(m)); Ia2(m)=220*(zb1(m)+j*k*za1(m))/(za1(m)*zb2(m)+za2(m)*zb1(m)); Ia(m)=Ia1(m)+Ia2(m); Isa(m)=Ia(m)+0.0059; n(m)=1500*(1-s(m)); Pdt(m)=2*abs(Ia1(m))^2*rra1p(m)-2*abs(Ia2(m))^2*rra2p(m); Pco=6*(n(m)/1000)^2*(79/100)^3; Pr(m)=Pdt(m)*(1-s(m))-0.29-Pco; M(m)=Pr(m)*10^5/(1.028*n(m)); Pdr(m)=2*abs(Ia1(m))^2*rra1p(m)*s(m)+2*abs(Ia2(m))^2*rra2p(m)*(2- s(m)); %mm(m)=M(m)/(22*10^5/(1.028*1215)); Isb(m)=j*(Ia1(m)-Ia2(m))/k +0.0059/k; Pds(m)=abs(Isa(m))^2*rsa + abs(Isb(m))^2*rsb; tP(m)=Pdr(m)+Pds(m)+1.784 + 4.37 + 0.29; Ps(m)=Pr(m)+tP(m); hs(m)=1-tP(m)/Ps(m); Is(m)= Isa(m)+Isb(m); cosp(m)=real(Is(m))/abs(Is(m)); Đồ án tốt nghiệp 49 if s(m)> .94 break end end plot(s,M,'b') grid on hold on %A=[s(225) M(225) n(225);s(405) M(405) n(405);s(705) M(705) n(705)] Đồ án tốt nghiệp 50 Đặc tính khởi động chạy bằng chương trình Matlab Đặc tính làm việc chạy bằng chương trình Matlab 1400 1600 1800 2000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Đồ án tốt nghiệp 51 CHƯƠNG 11 Đặc tính khởi động chạy bằng chương trình Matlab Đồ án tốt nghiệp 52 PHẦN IV CHUYÊN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ I. Cơ sở điều chỉnh tốc độ của động cơ cơng suất nhỏ. Như ta đã biết :Trong khi thiết kế mơt số yêu cầu để đạt điều kiện từ trường trịn là khơng được thỗ mãn.Do đĩ từ trường trong động cơ là từ trường elíp.Một từ trường elíp cĩ thể phân tích thành hai từ trường quay trịn thuận và quay ngược. -Đối với trường hợp đạt dược từ trường trịn thì chỉ cịn thành phần quay thuận. -φđ=φthuận+φnghịch -ứng với φthuận với hệ số trượt s sẽ sinh ra suất điện động rơto thuận →Mơmen do từ trường quay thuận sinh ra M1. ứng với φnghịch với hệ số trượt (2-s) sẽ sinh ra suất điện động rơto nghịch →Mơmen do từ trường nghịch sinh ra M2. Cĩ: MΣ=M1+M2=f(s). Đặc tính: (hình vẽ) Như vậy : Để điều chỉnh vận tốc quay của động cơ thì người ta thường gián tiếp điều chỉnh giá trị của các thành phần mơmen thứ tự nghịch M2 Khi M2 thay đổi →MΣ thay đổi →Tốc độ của động cơ thay đổi -Bản chất của phương pháp điều chỉnh tốc độ này là làm thay đổi độ elíp của từ trường quay. Độ elíp của từ trường quay càng tăng thì thành phần từ trường quay ngược càng lớn dẫn đến mơmen tơng càng bé→Tốc độ quay càng giảm. Đồ án tốt nghiệp 53 2 Đối với phương pháp điều khiển tốc độ của động cơ điện dung dùng cho quạt. Đối với loại động cơ này,người ta khơng dùng các phương pháp trên mà người ta thường điều chỉnh tốc độ cũng trên nguyên tắc là làm thay đổi độ elíp của từ trường trên cơ sở thay đổi tỉ số biến áp k=Wpha phu/Wphachính. -Sơ đồ: Cơ cấu được nối theo kiểu vi sai Khi tiếp điểm K thay đổi nếu số vịng dây pha phụ WB giảm thì số vịng dây pha chính WA tăng dẫn đến tỉ số biến áp k=WB/WA giảm , các điều kiện để đạt từ trường quay trịn lúc này khơng được thỗ mãn ,độ elíp của từ trường tăng.Từ trường ngược càng mạnh dẫn đến tốc độ quay của động cơ giảm. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi vị trí của tiếp điểm K Khi :K ở vị trí 3 tương ứng n=n3=ndm Sơ đồ điều chỉnh tốc độ w s A w s b3 w s b1 w s b2 1 2 3 c kkk Đồ án tốt nghiệp 54 K ở vị trí 2 tương ứng n=n2 K ở vị trí 1 tương ứng n=n1. -Theo TCVN4265-1999 thì khi thiết kế phải cĩ: n1=0,75 n3 n2=0,5 n3 - n3=ndm. Theo lý thuyết chúng ta cĩ thể từ các cấp tốc độ đã chọn trước, bằng phương pháp tính tốn các thơng số của pha chính, pha phụ tương ứng,từ đĩ biết được số vồng dây pha chính pha phụ tương ứng. Nhưng cách tính tốn này là rất phức tạp nên trong thực tế người ta khơng làm vậy. -Trong thực tế để biết số vịng dây pha phụ WB tương ứng với các cấp tốc độ nguời ta thay vị trí của tiếp điểm K và đo tốc độ ra của động cơ ,khi n=n1→tính được số vịng dây pha phụ WB3 n=n2→Tính được WB2. Ưu điểm: Cấu tạo,sơ đồ điều khiển đơn giản,khơng phải mắc thêm các linh kiện điện tử để điều khiển như các hệ điều chỉnh tốc độ khác. Chi phí ít.Khơng tốn kém thêm nguyên vật liệu . Tuy nhiên phương pháp điều khiển làm thay đổi độ elíp của từ trường cũng khơng kinh tế vì cĩ thêm tổn hao do từ trường ngược sinh ra.Điều này làm giảm hiệu suất của động cơ. +Một số yêu cầu khi thiết kế động cơ điện dung dùng cho quạt: .Khi điện áp nguồn cấp thay đổi trong khoảng -15%Udm quạt vẫn cĩ thể khởi động với các tốc độ n1,n2,n3. .Vì động cơ được dùng làm quạt giĩ nên khi thiết kế phải cĩ giá trị của mơmen định mức Mdm gần với giá trị của Mơmen cực đại Mm Đồ án tốt nghiệp 55 ΔM=Mm-Mdm càng bé càng tốt .Động cơ của em thiết kế cĩ cơng suất 22 W tương ứng với loại quạt cánh 400 mm.Với mỗi loại cánh quạt cĩ đặc tính cơ ổn định,riêng ta cĩ :Mơmen cản của cánh quạt tỉ lệ với bình phương tốc độ 2.nkM cq = trong đĩ: k: hằng số đối với mỗi loại cánh Vậy dặc tính Mcq cĩ dạnh ổn định và cĩ dạng parabol. M n0 Mmax Mdm sdm sm Đồ án tốt nghiệp 56 yêu cầu:Mơmen của cánh quạt tại tốc độ định mức phải trùng với Mơmen định mức. Đặc tính cơ cánh quạt 2Mq=kn Mq n0 0 Mq n Mdm sdm Đồ án tốt nghiệp 57 KẾT LUẬN Qua thời gian tìm hiểu và nghiên cứu phương pháp thiết kế Động cơ khơng đồng bộ một pha điện dung dùng cho quạt cĩ cơng suất 22 W. Với sự hướng dẫn tận tình của cơ giáo Nguyễn Hồng Thanh cùng sự giúp đỡ của các bạn em trong thời gian qua em hồn thành nhiệm vụ đồ án được giao.Đồ án gồm những phần sau: Phần I: Trong phần này em đã tìm hiểu và trình bày một số kiến thức hỗ trợ. Phần II:Từ những quan hệ rút ra ở trên, trong phần này chủ yếu tập trung vào phần thiết kế và tính tốn kiểm tra đối với loại động cơ của em. Phần III: Trong phần này em cĩ nêu phương pháp điều khiển tốc độ quạt cũng như sơ đồ điều khiển. Do thời gian và trình độ cĩ hạn cùng với kiến thức thực tế chưa nhiều nên em khơng thể tránh khỏi những sai sĩt và nhầm lẫn trong quá trình thiết kế, em mong các thầy cơ cùng các bạn thơng cảm và chỉ bảo để em được hồn thiện hơn. Một lần nữa em xin trân thành cảm ơn cơ giáo Nguyễn Hồng Thanh cùng các thầy các cơ trong bộ mơn đã giúp em hồn thành đồ án thiết kế tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn ! Đồ án tốt nghiệp 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tác giả TRẦN KHÁNH HÀ +Động cơ khơng đồng bộ một pha và ba pha cơng suất nhỏ Bản in lần thứ hai xuất bản năm 2002 +Thiết kế máy điện xuất bản năm 1998 2. Tác giả NGUYỄN HỒNG THANH +Máy điện trong điều khiển tự động xuất bản năm 1999 +Thiết kế máy điện Xuất bản năm 1998 3. Tác giả PHAN TỬ THỤ +Máy điện I xuất bản năm 1996 +Máy điện II xuất bản năm 1996 4. Tác giả NGUYỄN ĐỨC SỸ +Cơng nghệ chế tạo máy điện va máy biến áp Xuất bản năm 1995