Đồ án Tốt nghiệp Động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đồ án tốt nghiệp Động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 1 Động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc LỜI MỞ ĐẦU Đồ án tốt nghiệp là mốc quan trọng để kiểm tra khả năng nhận thức của mỗi sinh viên đối với những kiến thức đã được giảng dạy trong nhà trường .Đồng thời nó còn đánh giá khả năng áp dụng lý thuyết để phân tích tổng hợp … Giải quyết các bài toán kỹ thuật trong thực tế .Khi làm đồ án tốt nghiệp sinh viên có quyền trao đổi ,học hỏi , nghiên cứu và trau dồi thêm kiến thức . Nhận thức tầm quan trọng đó em đã làm việc với tinh thần nghiêm túc vận dụng những kiến thức của bản thân ,những ý kiến đóng góp của bạn bè và đặc biệt là sự chỉ bảo của các thầy cô trong khoa để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này . “Thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc” . Em đã dùng phương pháp lập trình Pascal để giải quyết bài toán .Để giải quyết bài toán em đã chia ra thành các unit nhỏ để tiện cho việc tính toán. Do điều kiện thời gian có hạn cũng như những kiến thức thực tế còn hạn chế nên trong đồ án chắc chắn còn nhiều thiếu sót , em mong nhận được sự góp ý của thầy cô và bạn bè để có thể hoàn thiện được đồ án cũng như hoàn thiện được kiến thức của mình nhằm có thể phục vụ tốt hơn sau khi ra trường . Qua đồ án tốt nghiệp này em xin chân thành cảm ơn đến cô giáo TS. Nguyễn Hồng Thanh người đã hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong quá trình học tập trong trường và trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua ,qua đây em cũng gửi lời cảm ơn đến các thầy ,cô trong bộ môn đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 2 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐÔNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA I- Giới thiệu chung về động cơ không đồng bộ 3 pha I.1 Khái quát về động cơ không đồng bộ 3 pha Trong quá trính khai thác và sử dụng tài nguyên thiên nhiên phục vụ cho nền kinh tế quốc dân , không thể không nói đến sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác .Trong đó , động cơ điện là thiết bị biến đổi từ điện năng thành cơ năng có vai trò rất to lớn trong sản xuất công nghiệp ,nông nghiệp , dân dụng và rất nhiều lĩnh vực khác . Hiện nay , động cơ điện được sử dụng rộng rãi chiếm tỷ lệ rất cao với mức công suất nhỏ từ vài chục W đến mức công suất trung bình hàng trăm KW .Với những ưu điểm nổi bật của nó như : giá thành hạ ( chỉ bằng 1/6 động cơ điện 1 chiều ) ,làm việc tin cậy chắc chắn ,hiệu suất cao … Đặc biệt đối với động cơ điện không đồng bộ rô to lồng sóc có kết rô to rất đơn giản và vận hành thuận tiện .Ngoài ra động cơ không động bộ còn dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha nên không cần trang bị thêm thiết bị biến đổi kèm theo đỡ phức tạp cho hệ thống .Các lĩnh vực ứng dụng của động cơ không đồng bộ như :trong công nghiệp thường dùng làm nguồn lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ ,cho các máy công cụ của các nhà máy công nghiệp nhẹ …Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió .Trong nông nghiệp dùng trong các trạm bơm hay máy gia công nông sản phẩm .Trong đời sống sinh hoạt hàng ngày ,động cơ điện không đồng bộ cũng chiếm một vị trí quan trọng làm qụt gió ,máy bơm nước ,tủ lạnh ,điều hoà nhiệt độ … Tóm lại cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện khí hoá và tự động hoá thì phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộ ngày càng được cải thiện và mở rộng . Với những ưu điểm nổi bật của động cơ không đồng bộ thì việc ứng dụng nó trong những lĩnh vực của cuộc sống ngày càng được phát triển và cải tiến mọi mặt . Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 3 MỤC MỤC CHƯƠNG I: CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC .......................................................... 8 1. Tốc độ đồng bộ ......................................................................................................................... 8 2. Dòng điện định mức (pha) ....................................................... Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG II: KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU .................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 3. Công suất tính toán .................................................................. Error! Bookmark not defined. 4. Đường kính Stato .................................................................... Error! Bookmark not defined. 5. Bước cực .................................................................................................................................. 9 6. Chiều dài tính toán lõi lõi sắt Stato(lδ) ..................................................................................... 9 7. Chiều dài thực của Stato .......................................................... Error! Bookmark not defined. 8. So sánh phương án .................................................................. Error! Bookmark not defined. 9. Số rãnh Stato ............................................................................................................................ 9 10. Bước rãnh Stato .......................................................................................................................10 11. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh ........................................................................................10 12. Số vòng dây nối tiếp của một pha dây quấn Stato ...................................................................10 13. Tiết diện và đường kính dây ....................................................................................................10 14. Tính lại mật độ dòng điện trong dây dẫn Stato ....................... Error! Bookmark not defined. 15. Kiểu dây quấn ..........................................................................................................................11 16. Từ thông khe hở không khí .....................................................................................................11 17. Mật độ từ thông khe hở không khí ..........................................................................................12 18. Xác định sơ bộ chiều dài răng Stato ........................................................................................12 19. Xác định sơ bộ chiều cao gông ................................................................................................13 20. Kích thước răng, rãnh và cách điện rãnh .................................................................................13 21. Chiều rộng răng Stato ..............................................................................................................16 22. Chiều cao gông từ Stato ..........................................................................................................17 23. Khe hở không khí ....................................................................................................................17 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ DÂY QUẤN RÃNH VÀ GÔNG RÔTO ................... 18 24. Số rãnh Rôto ............................................................................................................................18 25. Đường kính ngoài Rôto ...........................................................................................................18 26. Đường kính trục Rôto ..............................................................................................................18 27. Bước răng Rôto .......................................................................................................................18 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 4 28. Xác định sơ bộ chiều rộng răng Rôto ......................................................................................18 29. Xác định sơ bộ chiều cao gông từ Rôto ................................... Error! Bookmark not defined. 30. Dòng điện trong thanh dẫn Rôto .............................................................................................19 31. Dòng điện trong vành ngắn mạch ............................................................................................19 32. Tiết diện thanh dẫn ..................................................................................................................19 33. Tiết diện vành ngắn mạch .......................................................................................................19 34. Kích thước răng, rãnh Rôto .....................................................................................................20 35. Vành ngắn mạch ...................................................................... Error! Bookmark not defined. 36. Diện tích rãnh Rôto .................................................................................................................21 37. Tính các kích thước thực tế .....................................................................................................21 38. Chiều cao gông Rôto ...............................................................................................................22 39. Độ nghiêng rãnh Stato .............................................................................................................22 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN MẠCH TỪ ............................................................... 24 40. Hệ số khe hở không khí ...........................................................................................................24 41. Sức từ động trên khe hở không khí .........................................................................................24 42. Mật độ từ thông ở răng Stato ...................................................................................................25 43. Cường độ từ trường trên răng Stato ........................................................................................25 44. Sức từ động trên răng Stato .....................................................................................................26 45. Mật độ từ thông trên răng Rôto ...............................................................................................26 46. Cường độ từ trường trung bình trên răng Rôto ....................... Error! Bookmark not defined. 47. Sức từ động trên răng Rôto .....................................................................................................26 48. Hệ số bão hoà răng ..................................................................................................................27 49. Mật độ từ thông trên gông Stato ..............................................................................................27 50. Cường độ từ trường trên gông Stato ........................................................................................27 51. Chiều dài mạch từ gông từ Stato .............................................................................................27 52. Sức từ động trên gông Stato ....................................................................................................27 53. Mật độ từ thông trên gông Rôto ..............................................................................................28 54. Cường độ từ trường trên gông Rôto ........................................................................................28 55. Chiều dài mạch từ gông từ Stato .............................................................................................28 56. Sức từ động trên gông Stato ....................................................................................................28 57. Sức từ động tổng của toàn mạch .............................................................................................28 58. Hệ số bão hoà toàn mạch .........................................................................................................29 59. Dòng điện từ hoá .....................................................................................................................29 CHƯƠNG V: THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN ................................................ 29 60. Chiều dài phần đầu nối dây quấn Stato ...................................................................................29 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 5 61. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato khi ra khỏi lõi sắt ................................................30 62. Chiều dài trung bình 1/2 vòng dây của dây quán Stato ...........................................................30 63. Chiều dài dây quấn của 1 pha Stato ........................................................................................30 64. Điện trở tác dụng của dây quấn Stato ......................................................................................30 65. Điện trở tác dụng của dây quấn Rôto ......................................................................................31 66. Hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stato ......................................................................................32 67. Điện trở Rôto sau khi quy đổi về Stato ...................................................................................32 68. Hệ số từ tản Stato ....................................................................................................................32 69. Điện kháng tản dây quấn Stato ................................................................................................34 70. Hệ số từ dẫn tản Rôto ..............................................................................................................35 71. Điện kháng tản dây quấn Rôto ................................................................................................36 72. Điện kháng tản Rôto đã quy đổi về Stato ................................................................................37 73. Điện kháng hỗ cảm (Khi không xét rãnh nghiêng) .................................................................37 74. Điện kháng tản khí xét đến rãnh nghiêng ................................................................................37 CHƯƠNG VI: TỔN HAO TRONG THÉP VÀ TỔN HAO CƠ .......................... 39 75. Trọng lượng răng Stato ...........................................................................................................39 76. Trọng lượng gông từ Stato ......................................................................................................39 I. Tổn hao chính trong thép .................................................................................... 39 77. Tổn hao cơ bản trong lõi sắt Stato ...........................................................................................39 II. Tổn hao phụ trong thép Stato ............................................................................ 40 78. Tổn hao bề mặt trên răng Stato ...............................................................................................40 79. Tổn hao đập mạch trên răng Stato ...........................................................................................41 III. tổn hao phụ trong Rôto ..................................... Error! Bookmark not defined. 80. Tổn hao bề mặt trên răng Rôto ................................................ Error! Bookmark not defined. 81. Tổn hao đập mạch trong răng Rôto .........................................................................................42 82. Tổng tổn hao trong thép lúc không tải ....................................................................................43 83. Tổn hao đồng trong dây quấn Stato .........................................................................................43 84. Tổn hao cơ ...............................................................................................................................44 85. Tổng tổn hao của toàn máy khi không tải ............................... Error! Bookmark not defined. 86. Hiệu suất của động cơ .............................................................................................................44 CHƯƠNG VII: ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC ............................................................... 46 87. Số liệu định mức viết ra từ bảng trên ......................................................................................48 88. Hệ số trượt ứng với Mmax: ....................................................... Error! Bookmark not defined. 89. Bội số mômen cực đại .............................................................................................................48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 6 CHƯƠNG VIII: ĐẶC TÍNH MỞ MÁY ................................................................. 49 90. Tham số động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện (khi s=1) ....................49 91. Tham số của động cơ khi xét hiệu ứng mặt ngoài dòng điện và sự bão hoà từ trường tản .....52 92. Dòng điện mở máy khi s=1 .....................................................................................................55 93. Bội số dòng điện mở máy ........................................................................................................56 94. Bội số mômen mở máy ...........................................................................................................56 CHƯƠNG IIX: TÍNH TOÁN NHIỆT .................................................................... 58 95. Nhiệt trở trên mặt lõi sắt Stato ................................................................................................59 96. Nhiệt trở phần đầu nối của dây quấn Stato ..............................................................................60 97. Nhiệt trở đặc trưng độ cho độ chênh nhiệt giữa không khí nóng bên trong máy và vỏ máy ..61 98. Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy ...............................................................................................61 99. Nhiệt trở trên lớp cách điện .....................................................................................................62 100. Độ tăng nhiệt của vỏ máy với môi trường ...............................................................................63 101. Độ tăng nhiệt của dây quấn Stato với môi trường ...................................................................63 102. Độ tăng nhiệt của của lõi sắt Stato .........................................................................................63 CHƯƠNG IX: TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG ................................ 65 103. Trọng lượng thép Sillic cần chuẩn bị sẵn ................................................................................65 104. Trọng lượng đồng của dây quấn Stato .....................................................................................65 105. Trọng lượng nhôm Rôto ..........................................................................................................66 106. Chỉ tiêu kinh tế và vật liệu tác dụng ........................................................................................66 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 7 Phần 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Trong quá trình khai thác và sử dụng các tài nguyên thiên nhiên phục vụ cho nền kinh tế quốc dân không thể không nói đến sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. các máy thực hiện sự biến đổi cơ nằng thành điện năng hoặc ngược lai gọi là các máy điện. Các máy điện biến đổi cơ năng thành điện năng được gọi là máy phát điện và các máy biến đổi điện năng thành cơ năng thì được gọi là các động cơ điện. Các máy điện đều có tính thuận nghịch, nghĩa là chúng đều có thể biến đổi năng lượng theo hai chiều. Nếu đưa cơ năng vào phần quay của máy điện thì nó sẽ làm việc ở chế độ máy phát còn nếu đưa điện năng vào thì phần quay của máy điện sẽ sinh ra công cơ học. Máy điện là một hệ thống điện từ gồm có mạch từ và mạch điện liên quan đến nhau. Mạch từ gồm có các bộ phận dẫn từ và khe hở không khí. Mạch điện gồm hai hoặc nhiều dây quấn có thể chuyển động tương đối với nhau cùng các bộ phận mang chúng. Máy điện dùng làm máy biến đổi năng lượng là phần tử quan trọng nhất của bất cứ thiết bị điện năng nao. Nó được sử dụng rộng rãI trong công nghịêp, nông nghiệp, giao thông vận tải, các hệ điều khiển và tự động điều chỉnh, khống chế… Sự biến đổi điện cơ, cơ điện trong máy điện dựa trên nguyên lý về cảm ứng điện từ. Nguyên lý này cũng đặt cơ sở cho sự làm việc của các bộ phận biến đổi cảm ứng dùng để biến đổi điện năng với những giá trị của thông số này (điện áp, dòng điện) thành điện năng với những giá trị của thông số khác. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 8 THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA CHƯƠNG I: CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC - Công suất định mức: Pđm =11 KW - Điện áp định mức: Uđm =380/220 V - Tổ đấu dây: Y/Δ - Tần số làm việc: f =50 Hz - Số đôi cực: 2p = 4 - Kiểu máy: kín, tự làm mát bằng quạt gió - Chế độ làm việc liên tục - Cấp cách điện: cấp B - 1. Tốc độ đồng bộ Từ công thức: fv p fnd d /1500 2 50.60.60 1 ===⇒= b bn 60.f p 2. Đường kính ngoài Stato Với 2p=4và Pdm=11Kw ,tra bảng IV.1 phụ lục IV ta có chiều cao tâm trục h=160 mm Theo bảng 10-3 ta có đường kính ngoài stato theo tiêu chuẩn Dn=27,2 cm. 3. Đường kính trong stato Theo bảng 10-2,với số cực 2p=4 ta có KD=0,64-0,68,do đó đường kính trong của stato là: D =(0,64-0,68).Dn =(0,64-0,68).272=174-185 Ta chọn : D=180 mm=18cm Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 9 4. Công suất tính toán )(09,14 87,0.875,0 11.975,0 cos. .' KW Pk P dmdm dmE === ϕη Trong đó: KE =f(p) được tra trong hình 10-2 trang 231 TKMĐ- Trần Khánh Hà Với p=2 ta tra được kE =0,975 5. Chiều dài tính toán lõi sắt Stato(lδ) - Sơ bộ chọn αδ =0,64 :hệ số cung cực từ ks =1,11: hệ số dạng sóng kdq =0,92 : chọn dây quấn 1 lớp, bước ngắn - Theo hình 10-3a trang 234 TKMĐ- Tần Khánh Hà, Với Dn=27,2 cm ta tra được: A=330 A/cm mật độ tự cảm khe hở không khí: Bδ =0,76 T )(8,10 1500.18.76,0.330.92,0.11,1.64,0 09,14.10.1,6 ...... .10.1,6 2 7 2 7 ' cm nDBAkk Pl dqs ===⇒ δδ δ α lấy chuẩn lδ =11cm l1 = lδ=11 (cm) Do lỏi sắt ngắn nên làm thành một khối. Chiều dài lỏi sắt stato, Roto bằng: l1=l2=lδ=11 (cm) 6. Bước cực )(14,14 4 18. 2 . cm p D === ππτ 7. Lập phương án so sánh Hệ số 778,0 14,14 11 45 === τλ δl Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 10 8. Dòng điện pha định mức A U PI 9,21 87,0.875,0.220.3 10.11 cos...3 10. 3 1 3 1 === ϕη 9. Số rãnh stato Chọn số rãnh mỗi pha trên một cực q1=4 Khi đó số rãnh của stato là : 484.2.6..6 11 === qpZ rãnh 10. Bước rãnh Stato 11,78(mm)(cm) ==== 178,1 48 18.. 1 1 ππ Z Dt 11. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh anhdÉn)th I atAu dm r (8,179,21 1.178,1.330.. 1 11 === Ta chọn ur=18 rãnh Trong đó: a1 : số nhánh song song, chọn a1 =1 A =330 (A/cm) : đã chọn ở mục 5 12. Số vòng dây nối tiếp của một pha dây quấn Stato (vßng)144 1 18.4.2.. 1 11 === a uqpW r 13. Tiết diện và đường kính dây 111 1 1 .. nJa IS dm= Trong đó: a1 =1 số nhánh song song n1: số sợi dây ghép song song, chọn n1 =2 J1: mật độ dòng điện dây quấn Stato Theo phụ lục IV, Bảng IV,1 trang 464 Giáo trình thiết kế máy điện- Trần Khánh Hà (ấn bản mới): Dãy công suất chiều cao tâm trục của động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc, kiểu kín TCVN-1987-94 cách điện cấp B. Công suất P=11 (KW), số đôi cực 2p =4⇒ h=160 (mm) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 11 Theo hình 10-4,chọn tích số AJ=1810 A/cm.mm 2 ⇒ mật độ dòng điện: )(A/mm25,5 330 1810 1 === A AJJ Vởytiết diện sơ bộ của dây dẫn stato là: ⇒ )(mm299,1 2.5,5.1 9,21 .. 111 1 1 === nJa IS dm Theo phụ lục VI ,bảng VI-1 chọn dây quấn tráng men PETV có đường kính d/dcd=1,6/1,685(mm ) có tiết diện bằng S1=2,23 ( mm2 ) 14. Kiểu dây quấn Chọn dây quấn 1 lớp bước đủ với y=10 Vì U=220(V) và chiều cao tâm trục của máy h<=160(mm) nên ta có thể chọn dây quấn một lớp đồng tâm đặt vào rãnh 1/2 kín ⇒ hệ số bước đủ : 1 10 10 === τβ y 15. Hệ số dây quấn - Hệ số dây quấn bước đủ: 11. 2 . 21 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= πβπ SinSinKy Hệ số quấn rải: kr= 958,0 )2/30sin(.4 )2/30.4sin( )2/sin(. )2/.sin( 1 1 ==α α q q Trong đó q1=4; α=p.360/Z1=2.360/48=15 0 - Hệ số dây quấn Stato: Kdq1 =Ky1.Kr =1.0,958=0,958 16. Từ thông khe hở không khí Theo công thức 4- 80 Tr 72 Giáo trình TKMĐ: )(007,0 958,0.144.50.11,1.4 220.975,0 ....4 . 11 1 Wb KdqWfKs UK dmE ===φ Trong đó: KE =0,975 chọn ở mục 3 Ks =1,11 chọn ở mục6 W1 =144 tính ở mục12 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 12 Kdq1 =0,958chọn ở mục15 17. Mật độ từ thông khe hở không khí )(703,0 11.14,14.64,0 10.007,0 .. 10. 44 T l B S === δ δ τα φ Trong đó: φ =0,007 T xác định ở mục 16 αδ =0,64 hệ số cung cự từ, xác định ở mục 6 τ =14,14 (cm) xác định ở mục 5 lδ =11(cm) xác định ở mục 7 Kiểm tra :A=1,2%<5% Nhận xét:Sai số A là hoàn toàn chấp nhận được Sai số δB =7,5%>5% Nhận xét:Do sai số δB >5% nên nó vượt quá giá trị cho phép .Để hiệu chỉnh lại trị số này cho thích hợp thì ta phải giảm hệ số Kdq1 bằng cách sử dụng dây quấn bước ngắn với y=10 ,β=0,833 . 966,0833,0. 2 . 21 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= πβπ SinSinKy kr= 958,0 )2/30sin(.4 )2/30.4sin( )2/sin(. )2/.sin( 1 1 ==α α q q Kdq1 =Ky1.Kr =0,966.0,958=0,925 )(00725,0 925,0.144.50.11,1.4 220.975,0 ....4 . 11 1 Wb KdqWfKs UK dmE ===φ )(73,0 11.14,14.64,0 10.00725,0 .. 10. 44 T l B S === δ δ τα φ Sai số δB =3,9%<5% .Vậy sai số này là chấp nhận được 18. Xác định sơ bộ chiều dài răng Stato )(5,0 95,0.11.8,1 178,1.11.73,0 .. .. 11 ' 1 1' 1 cm KclB tlB Z Z b === δδ Trong đó: lδ = l1 =11 (cm) xác định ở mục 7 t1 = 1,178 (cm) xác định ở mục 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 13 Bδ =0,73 (T) xác định ở mục 17 B’z1: mật độ từ thông răng Stato, theo bảng 11-2 trang 270 Giáo trình thiết kế máy điện-Trần Khánh Hà, với răng có cạnh song song thì Bz1=1,7 ÷1,85 (cm), ta chọn sơ bộ B’z1 =1,8 (T) Kc1: hệ số ép chặt của lõi sắt Stato, ta chọn Kc1 =0,95 19. Xác định sơ bộ chiều cao gông ( ) ( )mmcm KlB h Cg g 233,2 95,0.11.5,1.2 10.00725,0 ...2 10. 4 111 4 1 ' ==== φ Trong đó: Bg1: mật độ từ thông gông Stato, chọn theo bảng 10-3: Bg1=1,5T 20. Kích thước rãnh và cách điện rãnh - Diện tích có ích của rãnh (tính sơ bộ) là: d cdr r k dun S 2 1' ..= n1 =2 là số sợi dây ghép song song, được chọn ở mục 13 ur =18 xác định ở mục 11 dcđ =1,685 (mm), chọn ở mục 13 - Chọn kiểu rãnh hình quả lê như hình vẽ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 14 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 15 ∗ Chiều cao rãnh Stato: ( ) ( ) )(23)(3,23,2182,27 2 1 2 1 1 ' 1 mmcmghDDh nr ==−−=−−= h’g1 =2,3(cm) chiều cao gông, tính ở mục 19 Dn =27,2 (cm) đường kính ngoài Stato, tính ở mục 4 D =18 (cm) đường kính trong Stato, tính ở mục 4 ∗ Chiều cao thực của răng Stato: hZ1 = hr1 – h41 = 23 – 0,5 = 22,5 (mm) ∗ Bề rộng rãnh Stato: Chọn bề rộng miệng rãnh Stato là b41 =3,2 (mm) =0,32 (cm) h41 =0,5 (mm) =0,05 (cm) - Chiều rộng rãnh Stato phía đáy tròn nhỏ: - )(82,0 48 48.5,0)05,0.218(.').2( 1 1141 1 cmZ ZbhDd z =− −+=− −+= π π π π - Chiều rộng rãnh Stato phía đáy tròn lớn: - )(1 48 48.5,0)3,2.22,27(.')'.2( 1 111 1 cmZ ZbhD d zgn =+ −−=+ −−= π π π π Trong đó: D =18 (cm) đường kính trong Stato, tính ở mục 4 Dn =27,2 (cm) đường kính ngoài Stato h’g1 =2,3 (cm) chiều cao gông Stato, tính ở mục 19 b’Z1 = 0,5 (cm) chiều rộng răng Stato, tính ở mục 19 Z1 = 48 (rãnh) tính ở mục Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 16 Theo bảng VIII-1 ở phụ lục VIII chiều dày cách điện rảnh là c=0,5mm của nêm là c mm4,0'= ∗ Tính hệ số lấp đầy kđ: _Diện tích của rãnh (trừ nêm): 2 22 12 21 2 2 2 1' 58,187) 2 2,85,17( 2 102,8 8 )102,8() 2 ( 28 )( mmdhddddS r =−+++=−+++= ππ trong đó )(75,105,01.5,03,2h415,0 2112 cmdhh r =−−=−−= Diện tích lớp cách điện: Chọn tổng chiều dày cách điện: C = 0,5(mm) Chiều dày cách điện giữa 2 lớp: C’= 0,4 (mm) 2 '1 2112 2 6,394,0 2 2,8.5,0.)102,8(5,17.2 2 10. . 2 .)(.2 2 . mm cdcddhdScd =+⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +++= +⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +++= ππ ππ _Diện tích có ích của rãnh: Sr =S’r - Scđ = 187,58-39,6=148 (mm 2 ) - Hệ số lấp đầy rãnh Stato: - - kđ 75,07,0148 685,1.18.2.. 221 <=== r cdr S dun Nhận xét: Với hệ số lấp đầy như trên là đạt yêu cầu kỹ thuật đặt ra 21. Chiều rộng răng Stato - Chiều rông răng Stato phía đáy rãnh phẳng: Theo công thức 4- 31 trang 64, Giáo trình thiết kế máy điện- Trần Khánh Hà ( ) ( ) ( )mm b Z bhDb rrZ 42,082,0 48 82,005,0.218. .2 min1 1 min141' 1 =−++= −++= π π - Chiều rông răng Stato phía đáy rãnh tròn: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 17 ( ) ( ) ( )mm b Z hhDb rZ 46,01 48 )75,105,0.(218. .(2. max1 1 1241'' 1 =−++= −++= π π - Chiều rộng răng Stato trung bình: )(44,0 2 46,042,0 2 1 .. 1 . 1 cm bbb zzz =+=+= 22. Chiều cao gông từ Stato Đối với động cơ có đáy rãnh Stato phẳng, theo công thức 4- 46a trang 67, Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà ta có: ( ) ( )mmcm dh DD h r n g 188,11. 2 13,2 2 182,27 2 1 2 211 ==+−−= +−−= Trong đó: hr1 =2,3 (cm) tính ở mục 20 23. Khe hở không khí Khí chọn khe hở không khí δ ta cố gắng lấy nhỏ để cho dòng điện không tải nhỏ và cosϕ cao, Nhưng khe hở không khí nhỏ sẽ khó khăn trong việc chế tạo và quá trình làm việc của máy: Stato rất dễ chạm với Rôto (sát cốt), làm tăng thêm tổn thất phụ, điện kháng tản tạp của động cơ cũng tăng lên, Theo công thức 10-21 trang 253, Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, đối với loại Động cơ có công suất không lớn P=11KW) <20 (KW), 2p=4ta có: Do đó ta có )(43,0 mm=δ suy ra chọn )(5,0 mm=δ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 18 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ DÂY QUẤN RÃNH VÀ GÔNG RÔTO 24. Số rãnh Rôto Thiết kế Rôto lồng sóc đúc nhôm, chọn số rãnh Rôto theo bảng 4- 2 trang 23, Giáo trình Động cơ không đồng bộ- phối hợp giữa số rãnh Stato và số rãnh Rôto của máy điện không đồng bộ Rôto lồng sóc: 2p =4 rãnh Rôto nghiêng, động cơ làm việc ở điều kiện bình thường: Z2 = 40(rãnh), 25. Đường kính ngoài Rôto D’= D -2.δ = 18-2.0,05=17,9(cm) = 179(mm) Trong đó: D = 18(cm) đường kính trong stato δ = 0,05(cm) khe hở không khí, tính ở mục 23 26. Đường kính trục Rôto dt = 0,3.D= 0,3 .18=5,4(cm)=54(mm) 27. Bước răng Rôto ( ) ( )mmcm Z Dt 144,1 40 9,17.'. 2 2 ==== ππ 28. Xác định sơ bộ chiều rộng răng Rôto Theo công thức 4- 22 trang 62, Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà: 222 2' 2 .. .. CZ Z klB tlB b δδ= Trong đó: Bδ =0.73 (T) l2 = l1 =11(cm) t2 =1,4(cm) kC2: hệ số ép chặt lõi sắt Rôto Ta chọn hệ số ép chặt kC2 =0,95 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 19 BZ2: mật độ từ cảm trong răng Rôto, theo bảng 11- 2 trang 270, Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, giá trị BZ2 =1,7 ÷ 1,85 (T), ta chọn BZ2 = 1,8 (T) ( ) ( )mm klB tlBb CZ Z 2,6cm0,6295,0.11.8,1 4,1.11.73,0 .. .. 222 2' 2 ====⇒ δδ 29. Dòng điện trong thanh dẫn Rôto ( )A Z kWm IkII dqdmItd 394 40 925,0.144.3.2.9,21.9,0 ...2 .. 2 111 12 == == Trong đó: kdq1 =0,925 xác định ở mục 15 W1 =144 xác định ở mục12 Z2 =40 (rãnh) xác định ở mục 24 m1 =3 số pha của dây quấn Stato kI =f(cosϕ): là hệ số dòng điện, được tra trong hình 10- 5 trang 244, Giáo trình TKMĐ- Trần Khánh Hà, ứng với cosϕđm =0,875 thì kI =0,9 30. Dòng điện trong vành ngắn mạch Theo công thức 5- 10 Tr77 Giáo trình TKMĐ ta có: ( )A1259 40 2.sin.2 1.495 sin.2 1. 2 === ππ Z p II tdV 31. Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm Với thanh dẫn nhôm thì Jtd =2,5 ÷ 3,5 (A/mm2) ta chọn sơ bộ: Jtd =3 (A/mm2) Tiết diện thanh dẫn: ( )2mm131,3 3 394 2 ' === J IS tdtd 32. Tiết diện vành ngắn mạch - Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch: JV =2,4 (A/mm2) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 20 b42 h42 dr2max dr2min bZ2tb b’Z2 b”Z2 D’ hr2 ( )26,524 4,2 1259 mm J IS V V V ===⇒ 33. Kích thước răng, rãnh Rôto Do động cơ có chiều cao tâm trục h=160 (mm),do đó ta chọn dạng rãnh rôto là rãnh sâu hình quả lê như hình 10-8b trang 248 TL1 và có các thông số như sau: h42=0,5mm b42=1mm d1=7,2mm d2 =5,1mm hr2=20mm Chiều cao vành ngắn mạch a=24mm Chiều rộng vành ngắn mạch b=18mm Đường kính vành ngắn mạch: Dv=D-(a+1)=179-(24+1)=158 mm ∗ Khoảng cách giữa hai tâm đường tròn 2 đáy rãnh Rôto: mmh 3,1312 = Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 21 bV aV D’ DV Rôto 34. Diện tích rãnh Rôto 2 22 12 21 2 2 2 1' 1125,17 2 2,71,5 8 )2,71,5( 28 )( mmhddddS r =+++=+++= ππ Trong đó: d1=7,2mm tính ở trên d2 =5,1mm tính ở trên h12 =17,5 (mm2) tính ở trên 35. Diện tích vành ngắn mạch )(43218.24. 2mmbaSv === 36. Tính các kích thước thực tế: 2Zh = hr2- d2 /3=20-5,1/3=18,3(mm)=1,83(cm) ∗ Bề rộng răng Rôto: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 22 - Bề rộng răng Rôto chỗ hẹp nhất: ( ) ( ) ( )mmd Z hdDb ZZrZ 62,051,040 83,1.272,09,17..2'. min2 2 2min2'' 2 =−−+=−−+= ππ - Bề rộng răng Rôto chỗ rộng nhất: ( ) ( ) ( )mmd Z hdDb rmixrZ 621,072,040 5,0.272,09,17..2'. max2 2 422' 2 =−−−=−−−= ππ Trong đó: Z2 =40 (rãnh) xác định ở mục 24 D’=17,9 (cm) xác định ở mục 25 dr2max = 7,2 (mm) xác định ở mục 34 dr2min =5,1 (mm) xác định ở mục 34 h42 =0,5 (mm) chọn ở mục 34 - Bề rộng trung bình của răng Rôto: )(625,0 2 621,062,0 2 '' 2 ' 2 2 cm bbb ZZtbZ =+=+= 37. Chiều cao gông Rôto Đối với động cơ loại rãnh có đáy tròn, số đôi cực 2p=4, theo công thức 6- 51b tr 68- Giáo trình TKMĐ ta có: ( ) )(433,451,0 6 12 2 4,59,17 6 1 2 ' 22 mmcm dh dD h r t g ==+−−= +−−= Trong đó: d1=5,1mm : đường kính đáy tròn Rôto chỗ nhỏ nhất, xác định ở trên hr2 =20 (mm): chiều cao của rãnh Rôto, xác định ở trên 38. Độ nghiêng rãnh Stato Để giảm bớt biên độ của các sóng bậc cao, ta có thể làm rãnh Stato, Rôto nghiêng, với cách dùng rãnh nghiêng ta sẽ có nghiều kiểu phối hợp rãnh Stato và Rôto, lấy độ nghiêng băndf một bước rãnh stato Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 23 ( )cmtbn 178,11 == , Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 24 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 39. Hệ số khe hở không khí - Phía Stato: δνδ .11 1 1 −= t tk , Trong đó: b41 =3,2 (mm) là miệng rãnh Stato t1 = 11,78 (mm) bước rãnh Stato,mục 10 δ =0,5 (mm) khe hở không khí, mục 23 Theo công thức 6- 11 Tr 67 Giáo trình TKMĐ: 6,3 5,0 2,35 7,0 2,3 5 2 41 2 41 1 = + ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = + ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = δ δν b b Thay số vào ta được: 18,1 05,0.6,3178,1 178,1 .1 1 1 =−=−= δνδ t tk - Phía Rôto: δνδ .22 2 2 −= t tk , Trong đó: 57,0 5,0 15 5,0 1 5 2 42 2 42 2 = + ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = + ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = δ δν b b t2 = 14 (mm) tính ở mục 27 02,1 5,0.57,014 14 .22 2 2 =−=−=⇒ δνδ t tk ⇒ kδ =kδ1,kδ2 = 1,02.1,18 = 1,2 40. Sức từ động trên khe hở không khí Mạch từ có 2 đoạn qua khe hở không khí, bề rộng của khe hở không khí theo hướng hướng kính, theo công thức 4- 18 Tr 62 Giáo trình TKMĐ: Fδ = 1,6.Kδ.Bδ .δ.10 4 =1,6.0,73.1,2.0,05104 = 729,6 (A) Trong đó: Bδ =0,73 (T) mật độ từ thông khe hở không khí, tính ở mục 17 δ =0,05 (cm) bề rộng khe hở không khí, chọn ở mục 23 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 25 • • • B H 1 2 3 B1 B2 B3 H1 H2 H3 Ta đã biết trước toạ độ của 2 điiểm: Điểm 1(B1,H1) Điểm 3(B3,H3) Điểm 2(B2,H2=?) Ta cần tìm trị số H2 của điểm 2, khi ta đã có các giá trị: B1, B3, H1, H3. Tuyến tính hoá đoạn 1, 2, 3 và sử dụng công thức sau: 41. Mật độ từ thông ở răng Stato (tính lại việc chọn BZ1 =1,85 T( ở mục 18), Theo công thức 4- 22 Tr 62 Giáo trình TKMĐ: ( )T klb tlBB CZ Z 1,8595,0.11.5,0 178,1.11.73,0 .. .. 111 1 1 === δδ Trong đó: Bδ = 0,73 (T) tính ở mục 17 t1 = 1,178 (cm) tính ở mục 10 bZ1 =0,5 (cm) tính ở mục 21 kC1 =0,95 chọn ở mục 18 42. Cường độ từ trường trên răng Stato HZ1 =f(BZ1), giá trị của HZ1 được tra trong phụ lục V- 6 Trang 367 Giáo trình TKMĐ: Bảng và đường công từ hoá Với BZ1 =1,85 (T), ta dùng phương pháp nội suy từ 2 giá trị lân cận, tra bảng V-6 cho loại tôn Silic ∋12 ∗ Nội dung của phương pháp nội suy: Giả sử có 3 điểm cùng nắm trên một đường cong từ hoá, có toạ độ như hình vẽ: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 26 B B1 B2 B3 H H1 H2 =? H3 ( ) 13 12 1312 . BB BBHHHH − −−+= Áp dụng phương pháp nội suy trên để tìm HZ1 tại gí trị BZ1 =1,85 (T) B 1,8 1,85 1,9 H 17,7 21,45 25,2 ( ) ( )cmA21,458,19,1 8,185,1.7,172,257,171 =−−−+=ZH 43. Sức từ động trên răng Stato FZ1 =2.h’Z1.HZ1 =2.2,267.21,45 = 97,25 (A) Trong đó: h’Z1 =22,67 (mm) =2,267 (cm), tính ở mục 20 44. Mật độ từ thông trên răng Rôto Tương tự cách tính mật độ từ thông trên răng Stato ở công thức 42 ∗ Xét phía răng Rôto rộng nhất (bZ2max): (T) 1,73 0,95 . 11 . 0,62 1,4 . 11 . 0,73 === 222 2 min2 .. .. CZ Z klb tlBB δδ 45. Cường độ từ trường HZ2min phía bZ2max: B 1,7 1,73 1,8 H 13,3 14,6 17,7 Với BZ2min =1,73 (T) ta có: ( ) ( )cmA6,147,18,1 7,173,1.3,137,173,13min2 =−−−+=ZH 46. Sức từ động trên răng Rôto FZ2 = 2h’Z2.HZ2 = 2.1,83.14,6 = 53,43 (A) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 27 Trong đó: h’Z2 =hr2-d/3=3-5,1/3=1,83 (cm), là chiều cao rãnh Rôto tính ở mục 37 47. Hệ số bão hoà răng Tính lại hệ số bão hoà răng đã chọn sơ bộ ở mục 6, theo công thức 4- 81 Tr72 Giáo trình TKMĐ: 2,1 6,729 43,5325,97729,621 =++=++= δ δ F FFFk ZZZ Trong đó: Fδ = 729,6 (A) tính ở mục 41 FZ1 = 97,25 (A) tính ở mục 44 FZ2 = 53,43 (A) tính ở mục 4 48. Mật độ từ thông trên gông Stato (tính lại việc chọn sơ bộ ở mục 19) ( )T1,5 95,0.11.3,2.2 10.00725,0 ...2 10. 4 111 4 1 ==Φ= Cg g klh B Trong đó: Φ = 0,00725 (W) tính ở mục 16 l1 =11 (cm) tính ở mục 7 kC1 =0,95 chọn ở mục 18 hg1 =2,3(cm) tính ở mục 22 49. Cường độ từ trường trên gông Stato Tra bảng từ hóa ở phụ lục V-9 ta được:Hg1=6,3 A/cm 50. Chiều dài mạch từ gông từ Stato Theo công thức 4- 48 Tr 67 Giáo trình TKMĐ: ( ) ( ) ( )cm54,19 2.2 3,22,27. 2 . 1 1 = −=−= ππ p hD L gng 51. Sức từ động trên gông Stato Fg1 =Lg1.Hg1 =19,54.6,3=123,1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 28 52. Mật độ từ thông trên gông Rôto ( )T1,5 95,0.11.2,3.2 10.00725,0 ...2 10. 4 222 4 2 ==Φ= Cg g klh B Trong đó: Φ = 0,00725 (W) tính ở mục 16 l2 =11(cm) tính ở mục 28 kC2 =0,95 chọn ở mục 28 hg2 =23 (mm) = 2,3 (cm) tính ở mục 38 53. Cường độ từ trường trên gông Rôto Tra đường cong và bảng từ hóa ở phụ lục V-9, dùng phương pháp nội suy ta được: Với Bg2=1,5 (T) ta tính được: A/cm)(3,62 =gH 54. Chiều dài mạch từ gông từ Stato Theo công thức 4- 53 Tr 68 Giáo trình TKMĐ: ( ) ( ) ( )cm04,6 2.2 3,24,5. 2 . 2 2 =+= += ππ p hd L gtg Trong đó: dt =5,4 (cm) đường kính trục Rôto, tính ở mục 26 hg2 = 2,3 (cm) tính ở mục 38 55. Sức từ động trên gông Stato Fg2 =Lg2.Hg2=6,04.6,3=38 (A) 56. Sức từ động tổng của toàn mạch Theo công thức 4- 82 Tr 73 Giáo trình TKMĐ F∑ = Fδ + FZ1 + FZ2 + Fg1 + Fg2 Trong đó: Fδ = 729,6 (A) Sức từ động khe hở không khí, tính ở mục 41 FZ1 = 97,25 (A) Sức từ động trên răng Stato, tính ở nục 44 FZ2 = 53,43 (A) Sức từ động trên răng Rôto, tính ở nục 47 Fg1 =123,1 (A) Sức từ động trên gông Stato, tính ở nục 52 Fg2 = 38 (A) Sức từ động trên gông Rôto, tính ở nục 56 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 29 Thay số vào ta được: F∑ = 729,6+ 97,25 + 53,43 + 123,1+ 38 = 1041,38 (A) 57. Hệ số bão hoà toàn mạch 43,1 6,729 38,1041 === Σ δ μ F Fk 58. Dòng điện từ hoá ∗ Theo công thức 4- 83 Tr 73 Giáo trình TKMĐ: ( )A kWm FpI dq 79,5 925,0.144.3.9,0 38,1041.2 ...9,0 . 111 === Σμ Trong đó: F∑ =1041,38 (A) tính ở mục 57 W1=144(vòng) số vòng dây của dây quấn Stato, tính ở mục 12 kdq1 =0,925 hệ số dây quấn Stato, tính ở mục 15 ∗ Dòng điện từ hoá tính theo đơn vị phần trăm: %4,26%100. 9,21 79,5%100.% 1 === dmI II μμ Trong đó: Iđm =21,9 (A) dòng điện đực mức, tính ở mục 2 Nhận xét: Với động cơ không đồng bộ có 2p=4 thì %μI =(30%-35%) .Do vậy giá trị %μI trên là có thể chấp nhận được CHƯƠNG V: THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 59. Chiều dài phần đầu nối dây quấn Stato Theo công thức 3- 29 và 3- 30 Tr 49 Giáo trình TKMĐ ta có: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 30 lđ1 =Kđ1.τy1 + 2B1 Trong đó: Kđ1, B1 được tra trong bảng3- 4 Tr 49 Giáo trình TKMĐ, đối với loại động cơ 2p=4, phần đầu nối không băng cách điện ta có: Kđ1 =1,3 và B1 = 1,0 (cm) ( ) 1 1 .. 1 Z yhD r y += πτ là bề rộng trung bình của phần tử (theo công thức 3- 30) Trong đó: D = 18 (cm) đường kính trong Stato, tính ở mục 4 hr1 =2,3 (cm) chiều cao rãnh Stato, tính ở mục 20 Z1 =7,2 số rãnh Stato, tính ở mục 9 Thay số vào ta được: ( ) ( ) ( )cmyhD ry 28,1348 10.3,218. 72 . 1 1 =+=+= ππτ Từ đó ta có: lđ1 = Kđ1.τy1 + 2B1 =1,3.13,28 + 2.1 = 19,264(cm) 60. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stato khi ra khỏi lõi sắt Chiều dài trung bình 21 vòng dây của dây quán Stato l1/2 tb = l1 + lđ1 = 11 +19,264= 30,264 (cm) 61. Chiều dài dây quấn của 1 pha Stato l1 = 2.W1.l1/2 tb.10-2 =2.144.30,264.10-2 = 87,16 (m) 62. Điện trở tác dụng của dây quấn Stato ( ) 111 1 01 .. .75 San lR ρ= Trong đó: l1 =87,16 (m) chiều dài dây quấn của 1 pha Stato, tính ở mục 63 n1 =2 số sợi dây ghép song song, chọn ở mục 13 a1 =1 số nhánh song song, chọn ở mục 13 S1 = 1,99 (mm2) tiết diện dây dẫn, tính ở mục 13 ( ) ( )mmmCu 20 .0217,046175 Ω≈=ρ :là điện trở dây dẫn đồng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 31 ( ) ( )Ω===⇒ 476,099,1.1.2 16,87. 46 1 .. . 111 1 01 75 rSan lR ρ Tính theo đơn vị tương đối: 0,0474 220 9,21.476,0. 1 11 1 * === U IRR dm 63. Điện trở tác dụng của dây quấn Rôto ∗ Điện trở thanh dẫn: ( )Ω=== −− 5-2 2 2 2 4,27.10 112 10.11. 23 110.. r Altd S lR ρ Trong đó: ( ) ( )mmmAl 20 .0435,023175 Ω≈=ρ l2 = 11 (cm) chiều dài lõi sắt Rôto, tính ở mục 28 Sr2 =112 (mm2) diện tích rãnh Rôto, tính ở mục 36 ∗ Điện trở vành ngắn mạch: V V AlV SZ DR . 10... 2 2− = πρ Trong đó: DV = 15,8 (cm) đường kính trung bình của vành ngắn mạch D’ = 17,9 (cm) đường kính ngoài Rôto, tính ở mục 25 SV = 432 (mm2) diện tích vành ngắn mạch, tính ở mục 35 ( )Ω=== −−− 62 2 2 10.25,1 432.40 10.8,15.. 23 1 . 10.. . ππρ V V AlV SZ DR ∗ Điện trở Rôto: Theo công thức 5- 14 Tr 77 Giáo trình TKMĐ ta có ( )Ω= ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=Δ+= − − 4- 2 6 5 22 10486,0 72 sin.2 10.09,1.210.84,4 .2 π V td RRR Trong đó: Rtd =4,84.10-5 (Ω) điện trở thanh dẫn, tính trên RV =1,09.10-6 (Ω) Điện trở vành ngắn mạch, tính ở trên 3292,0 57 180.sin.2.sin.2 2 ===Δ ππ Z p Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 32 64. Hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stato Theo công thức 5- 16 Tr77 Giáo trình TKMĐ ta có: ( ) ( ) 65,784 72 925,0.66.3.4...4 2 2 2 111 = == Z kWm dqγ 65. Điện trở Rôto sau khi quy đổi về Stato R’2 =γ.R2 = 784,65.0,486.10-4 =0,0381 (Ω) Tính theo đơn vị tương đối: 0145,0 220 73,83.0381,0. 1 1 ' 2 2 * === dm dm U IRR 66. Hệ số từ tản rãnh Stato ∗ Hệ số từ tản rãnh Stato: Theo công thức 5- 23 Tr79 Giáo trình TKMĐ Đối với rãnh nửa kín, hình quả lê, dây quấn 2 lớp bước ngắn: ' 41 41 1 241 1 1 1 ..2 785,0. .3 ββ λ k b h b h b bk b h rr r ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ++−+= Trong đó: Các kích thước như hình vẽ br1 = brr1min =d1=6 (mm) bề rộng rãnh Stato phía miệng rãnh (mục 20) h2 =-(d1/2-2.c-c’) = -(7/2-2.0,4-0,5) = -2,2 (mm) chiều cao nêm h41 =0,5 (mm) h1 =hr1- 0,1.d2 - 2.c - c’ =36 - 0,1.9,4 - 2.0,4 - 0,5=33,76 (mm) b41= 3 (mm) kβ =f(β),k’β =f(β), được tính theo công thức 5-24,25 Giáo trình TKMĐ Với 90625,0 4 875,0.31 4 .31 875,0 4 833,0.31 4 .31 833,0 12 10 ' ' =+=+=⇒ =+=+=⇒ === β β β β τβ k k k y Thay số vào ta được: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 33 983,1 875,0. 3 5,0 7 2,2 7.2 5,0785,090625,0. 7.3 76,33 1 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +−−+=rλ 67. Hệ số từ dẫn tản tạp Stato Theo công thức 5- 39 Tr 82 Giáo trình TKMĐ ta có ( ) 1 411 2 111 1 .. .... .9,0 t tdq t k kkqt σδ ρλ δ = Trong đó: + t1 =13,3 (mm) bước rãnh Stato, tính ở mục 10 + q1 =4 tính ở mục 9 + kdq1 =0,925 tính ở mục 15 + σt1: Tra trong bảng 5- 2a Tr 86 với q1 =4; bước rút ngắn của dây quấn theo bước rãnh bằng 12-10=2 ta tra được giá trị 100σt1 =0,62 ⇒ σt1 =0,0062 + ρt1: Tra theo bảng 5- 3 Tr 86 Giáo trình TKMĐ, với loại rãnh làm nghiêng: q1 =4; tỉ số 193 572 == p Z ta tra được với q=4 và Z2/p=15 : ρt1= 0,9 với q=4 và Z2/p=20 : ρt1= 0,84 Ngoại suy ra ta có:với q=4 và Z2/p=19 : ρt1= 88,0)1920(1520 8,09,09,0 =−− −− ρt1 = 0,88 -Theo công thức 5- 41 Tr 83 999,0 7,0.3,13 3.033,01 . .033,01 2 1 2 41 41 =−= −= δt bk với: b41 =3 (cm) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 34 t1 = 13,3 (cm) δ = 0,7 (cm) + kδ =1,15 tính ở mục 40 Thay số vào ta được: ( ) 233,10062,0. 15,1.7,0 999,0.88,0.925,0.4.3,13.9,0 2 1 ==tλ 68. Hệ số từ tản đầu nối Theo công thức 5- 44 Tr83 đối với dây quấn 2 lớp λđ1 =0,34. δl q1 .(lđ1 - 0,64.β.τ) = 0,34. 5,18 4 .(25,81 - 0,64.0,833.16) =1,27 Trong đó: lđ1 =25,81 (cm) chiều dài phần đầu nối dây quấn Stato (mục 40) β = 0,833 tính ở mục 15 τ = 16 (cm) tính ở mục 5 69. Tổng hệ số từ dẫn tản Σλ1 =λr1 + λt1 + λđ1 = 1,983+1,233+1,27 = 4,486 70. Điện kháng tản dây quấn Stato Theo công thức 5- 20 Tr79 Giáo trình TKMĐ ta có: ( )Ω= ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= Σ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= 253,0 486,4. 4.3 5,18. 100 66. 100 50.158,0 . . . 100 . 100 .158,0 2 1 1 2 11 1 λδqp lWfX Tính theo đơn vị tương đối: 0963,0 220 73,83.253,0. 1 11 1 * === U IX X dm Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 35 71. Hệ số từ dẫn tản rãnh Rôto ∗ Hệ số từ dẫn tản ở rãnh Rôto: loại rãnh hình quả lê0 Theo công thức 5- 30 Tr80 ta có: 42 4242 2 2 2 1 2 ..2 66,0 .8 . 1. .3 b hk b b S b b h r r +⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= πλ Trong đó: k=1 Sr2 =166,3 (mm2) diện túch rãnh Rôto (mục 36) b = dr2max =6 (mm) bề rộng rãnh Rôto phía miệng rãnh (mục 34) h1= hr2 - 0,1.d = 30 -0,1.6 =29,4 (mm) chiều cao rãnh Rôto (mục 34) h42=1mm,b42 =1,5 (mm) Thay số: 569,2 5,1 11. 6.2 5,166,0 3,166.8 6.1. 6.3 4,29 22 2 = +⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= πλr 72. Hệ số từ tản tạp Rôto Theo công thức 5- 40 Tr 83 ( ) 2 422 2 222 2 .. .... .9,0 σ δδ ρλ k kkqt tdq t = Trong đó: t2 =16,73 (mm) tính ở mục 27 Đối với dây quấn Rôto lồng sóc thì: 167,3 6.3 57 2.3 2 2 === p Zq và kdq2 = 1; ρt2 =1 với Rôto to lồng sóc rãnh nửa kín thì kt2 ≈ 1 σ2: được tra trong bảng 5- 2c Tr87 với 6 19 6.3 57 2.3 2 2 === p Zq ta ngoại suy giữa q2=3 và q2=20/9 q2=3 thì 100σ2=1,02 q2=19/6 thì 100σ2=0,82 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 36 92,0 )3 6 19( 3 6 20 82,002,102,1100 2 = − − −−=σ Thay số ta được: ( ) 726,10092,0. 15,1.07,0 1.167,3.673,1.9,0 2 2 ==tλ 73. Hệ số từ dẫn tản phần đầu nối: Theo công thức 5- 45 Tr84, với Rôto lồng sóc đúc nhôm, vòng ngắn mạch coi ở liền, sát với đầu lõi sắt Rôto: ba D lZ D VV d .2 .7,4log. .. .3,2 2'' 2 2 +Δ= δ λ Trong đó: DV = 27,4 (cm) đường kính trung bình của vành ngắn mạch (mục65) lδ’’ ≈ l2 =18,5 (cm) đối với Rôto lồng sóc không có rãnh thông gió 57 3sin.2.sin.2 2 ππ ==Δ Z p aV =3 (cm) và bV =2 (cm) kích thước vành ngắn mạch, tính ở mục 35 Thay số: 717,0 2.23 4,27.7,4lg. 57 3.sin.2.5,18.57 4,27.3,2 .2 .7,4 log. .. .3,2 22'' 2 2 =+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =+Δ= πλ δ ba D lZ D VV d 74. Hệ số từ tản do rãnh nghiêng 518,0 673,1 33,1.64,1.5,0..5,0 22 2 2 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= t bn trn λλ 75. Hệ số từ dẫn Rôto Σλ2 =λr2 + λt2 + λđ2 +λrn =2,569 + 1,726 + 0,717 +0,518 = 5,444 76. Điện kháng tản dây quấn Rôto Theo công thức 5- 49 Tr84 với Rôto lồng sóc: X2 =7,9.f2.l2.Σλ2.10-8 =7,9 .50.18,5.5,444. 10-8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 37 = 4.10-4 (Ω) 77. Điện kháng tản Rôto đã quy đổi về Stato X’2 =γ.X2 =784,65.4.10-4 =0,314 (Ω) Trong đó: ( ) 65,784 ...4 2 2 111 == Z kWm dqγ là hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stato tính ở mục 66 78. Tính theo đơn vị tương đối 12,0 220 73,83.314,0. 1 1 ' 2' 2 * === U IXX dm 79. Điện kháng hỗ cảm (Khi không xét rãnh nghiêng) ( )Ω= −=−= 407,7 72,28 253,0.72,28220. 11 12 μ μ I XIU X Trong đó: U1 =220 (V) điện áp pha đặt vào dây quấn Stato Iμ =28,72 (A) dòng điện từ hoá, tính ở mục 59 X1 =0,253 (Ω) Điện kháng tản dây quấn Stato, tính ở mục 69 Tính theo đơn vị tương đối: 82,2 220 73,83.407,7. 1 112 12 * === U IX X dm 80. Điện kháng tản khí xét đến rãnh nghiêng - Xét góc rãnh nghiêng: Theo công thức Tr 88 Giáo trình TKMĐ: n pbc c .2. ππτγ == Trong đó: bc =1,33 (cm): độ nghiêng của rãnh, tính toán ở mục 39 0 0 5 72 1.360 72 1 5,30. 33,1 . 1 ==⇒=== cD b n C γππ (điện) 3,30 253,0.72,28 220 . 1 1 === XI U μ ε Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 38 Tra bảng 5- 3 Tr91, Giáo trình TKMĐ ta xác định được trị số của σn =1,05 (σn: là hệ số rãnh nghiêng) X’1n = σn,X1 =1,05,0,9307 = 0,9772 (Ω) X’2n =σn,X’2 = 1,05,0,5737 = 0,6024 (Ω) 83. Tính lại trị số kE 97,0 220 253,0.72,28220. 1 11 ' =−=−= U XIU kE μ Trị số này không sai khác nhiều so với trị số kE =0,975 đã chọn sơ bộ ở mục 3, ta tính độ sai lệch tương đối: ( ) ( ) ( ) %1%513,0%100. 975,0 975,097,0 %100.% <=−= −=Δ chän chänto¸n rÝnh E EE E k kk k nên không cần tính lại. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 39 CHƯƠNG VI: TỔN HAO TRONG THÉP VÀ TỔN HAO CƠ 81. Trọng lượng răng Stato GZ1 = Fe.Z1.hr1.bZ1.l1.kC1.10-3 Trong đó: Fe = 7,8 (kg/m3) trọng lượng riêng của thép làm răng Stato hZ1 = 3,13 (cm) chiều cao răng Stato, tính ở mục 20 bZ1 = 0,65 (cm) bề rộng răng Stato, tính ở mục 21 l1 =18,5 (cm) chiều dài lõi sắt Stato, tính ở mục 6 kC1 =0,95 hệ số ép chặt lõi sắt Stato, chọn ở mục 18 ⇒ GZ1 =7,8.72.0,65.3,13.18,5.0,95.10-3 = 20,08 (kg) 82. Trọng lượng gông từ Stato Gg1 = Fe.l1.lg1.hg1.2p.kC1.10-3 Trong đó: lg1 = 21,06 (cm) chiều dài mạch từ gông từ Stato, tính ở mục 55 hg1 = 3,47 (cm) chiều cao gông từ Stato, tính ở mục 22 ⇒ Gg1 =7,8.18,5.21,06.3,47.6.0.95.10-3 = 60,1 (kg) TỔN HAO CHÍNH TRONG THÉP 83. Tổn hao cơ bản trong lõi sắt Stato ∗ Tổn hao trong răng: Theo công thức 6- 2 Trang 94 TKMĐ ta có: PFeZ1 =kgiacông Z1.pFeZ1.GZ1. 12 ZB . 10-3 Trong đó: pFeZ1=2,5 • kgiacông Z1 =1,8 hệ số gia công răng Stato, đối với động cơ có P ≤ 250 (KW) • GZ1 = 20,08 (kg) trọng lượng răng Stato, tính ở mục 75 Thay số vào ta được: PFeZ1 =1,8.2,5.1,7882 .20,08.10-3 = 0,289 (KW) ∗ Tổn hao trong gông Stato Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 40 PFeg1 =kgiacông g1.pFeg1.Gg1.10-3 (Theo công thức 6-3 Trang 94 TKMĐ) Trong đó: Gg1 = 60,1 (kg) trọng lượng gông từ Stato, tính ở mục 76 kgiacông g1 =1,6 hệ số gia công gông Stato, với Pđộng cơ ≤ 250 (KW) Thay số vào ta được: PFeg1 = 1,6.2,5.1,32 .60,1.10-3 = 0,4063 (KW) ∗ Tổn hao cơ bản trong lõi sắt Stato: PFe1 =PFeZ1 + PFeg1 = 0,289 + 0,4063 = 0,6953 (KW) TỔN HAO PHỤ TRONG THÉP STATO VÀ RÔTO 84. Tổn hao bề mặt trên răng Stato Theo công thức 6-7 trang 142 [ ] 71141111 10.... −−= lZbtpP bmbm Trong đó : ( ) ( ) 876,218 673,1.2768,0.10. 10000 1000.57.5,1.5,0 ..10. 10000 ...5,0 2 5,1 2 20 5,1 12 0 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= tBnZkpbm Với : β0 = 0,29 b41/δ = 3/0,7 = 4,285 B0 = β0.kδ.Bδ = 0,29.1,15.0,83 = 0,2768 Thay số vào ta có : )(0379,0 10.876,218.5,18).03,033,1.(72 7 Kw Pbm = −= − 85. Tổn hao bề mặt trên răng rôto Theo công thức Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 41 7224222 10..)..( −−= bmbm plbtZP Trong đó : ( ) ( ) 08,70 33,1.1432,0.10. 10000 1000.72.2.5,0 ..10. 10000 ...5,0 2 5,1 2 10 5,1 11 0 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= tBnZkpbm Với : β0 = 0,15 b42/δ = 1,5/0,7 = 2,143 B0 = β0.kδ.Bδ = 0,15.1,15.0,83 = 0,1432 Thay số vào ta có : )(011255,0 0810,70.5,18).015,0673,1.(57 7 Kw Pbm = −= − 86. Tổn hao đập mạch trên răng Stato Theo công thức 6-13 Trang 97 TKMĐ, với loại thép ∋12 ta có: 31 2 13 12 10.... 10 ..11,0 −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= Zdm GBnZm¹ch1dËpP Trong đó: _ Z2 =57 số rãnh Rôto _ n ≈ n1 = 1000 (Vòng/phút) tốc độ đồng bộ _ GZ1=20,08 (Kg) _ Bđm1: biên độ dao động của từ trường trong vùng liên thông răng (rãnh) Rôto và Stato theo vị trí tương đối của rãnh Rôto và Stato, Theo công thức 6-10 Trang 97 TKMĐ ta có: 1 2 2 1 ..2 . Zdm Bt B δγ= Trong đó: 643,02 =ν tính ở mục 39  = 0,7 (mm) khe hở không khí, tính ở mục 23 t2 = 16,73 (mm) tính ở mục 27 ( )TBZ 1,731 = tính ở mục 42 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 42 ( )TB t B Zdm 0,0232773,1.73,16.2 7,0.643,0. .2 . 1 2 2 1 ===⇒ δγ Thay số vào ta được tổn hao đập mạch trong răng Rôto là: ( )KW0,003886 10.08,20.02327,0. 10 1000.57.11,0 3 2 3 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= −m¹ch1dËpP 87. Tổn hao đập mạch trong răng Rôto Theo công thức 6-13 Trang 97 TKMĐ, với loại thép ∋12 ta có: 32 2 24 1 10...10. 10 ..11,0 −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= Zdm GBnZm¹ch2dËpP Trong đó: Z1 =72 số rãnh Stato, tính ở mục 9 n = n1 = 1000 (Vòng/phút) tốc độ đồng bộ GZ2 Trọng lượng sắt răng Rôto, được tính theo công thức: GZ2 = Fe.Z2.hZ2.bZ2.l2.kC2.10-3 Trong đó: Fe = 7,8 (kg/m3) trọng lượng riêng của thép làm răng Stato hZ2 =2,8 (cm) chiều cao răng Rôto, tính ở mục 37 bZ2 = 0,849 (cm) bề rộng răng Rôto, tính ở mục 37 l2 =18,5 (cm) chiều dài lõi sắt Rôto, tính ở mục 28 kC2 =0,95 hệ số ép chặt lõi sắt Rôto, chọn ở mục 28 Z2 = 57 số rãnh Stato, tính ở mục 24 ⇒ GZ2 =7,8.57.2,8.0,849.18,5.0,95.10-3 = 18,575 (kg) Tính Bđm2: biên độ dao động của từ trường trong vùng liên thông răng (rãnh) Stato và Rôto theo vị trí tương đối của rãnh Stato và Rôto, Theo công thức 6-10 Trang 97 TKMĐ ta có: tbZdm Bt B 2 1 1 2 ..2 .δγ= Trong đó:  = 1,978 tính ở mục 40  = 0,7 (mm) khe hở không khí, tính ở mục 23 t1 =1,33(cm) bước rãnh Stato, mục 10 BZ2tb = 1,73 (T) tính ở mục 45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 43 ( )TB t B tbZdm 0,0973,1.3,13.2 7,0.978,1. .2 . 2 1 1 2 ===⇒ δγ Thay số vào ta được tổn hao đập mạch trong răng Rôto là: ( )KW 0,085810.575,18.09,0.10. 10 1000.72.11,0 3 2 4 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= −m¹ch2dËpP 88. Tổng tổn hao trong thép lúc không tải Theo công thức 6-15 Trang 97 TKMĐ ta có PΣFe = PFe1 + PbmZ1 + PđmZ1 + PbmZ2 + PđmZ2 = = 0,6053 + 0,0379 + 0, 003886+ 0,011255 + 0,0858 = 0,744141 (KW) Trong đó: PFe1: tổn hao cơ bản (chính) trong lõi sắt, tính ở mục 77 PbmZ1: tổn hao bề mặt răng Stato (tổn hao phụ), tính ở mục 78 PđmZ1: tổn hao đập mạch răng Stato, tính ở mục 79 PbmZ2: tổn hao bề mặt răng Rôto, tính ở mục 80 PđmZ2: tổn hao đập mạch răng Rôto, tính ở mục 81 89. Tổn hao đồng trong dây quấn Stato Theo công thức 6-17 Trang 98 TKMĐ ta có: 312111 10... −= RImPCu Trong đó: m1 =3 số pha dây quấn Stato I1 = 83,73 (A) dòng điện trong dây quấn Stato R1 = 0,062 (Ω) điện trở tác dụng dây quấn Stato tính ở mục 64 Thay số vào ta được: ( )KW1,30410.062,0.73,83.310... 3231211 === −−RImPCu 90. Tổn hao đồng trong dây quấn Stato Theo công thức 6-17 Trang 98 TKMĐ ta có: 322222 10.'.'. −= RImPCu Trong đó: m2 =3 số pha dây quấn Stato Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 44 I’2 (A) dòng điện trong dây quấn rôto R1 = 0,062 (Ω) điện trở tác dụng dây quấn Stato tính ở mục 64 Hệ số dòng điện: 43,6 57 925,0.66.6..6 2 11 === Z kw K dqI Dòng điện rôto qui đổi về stato: )(983,76 43,6 495' 22 AK II I === Thay số vào ta được: ( )KW0,677410.0381,0.983,76.310.'.'. 32322222 === −−RImPCu 91. Tổn hao cơ Tổn hao cơ hay tônả hao vì ma sát phụ thuộc vào áp suất trên bề mặt ma sát, hệ số ma sát và tốc độ chuyển động tương đối của bề mặt ma sát, Theo công thức 6-28 Trang 100 TKMĐ đối với loại động cơ không có rãnh thông gió hướng kính và có quạt thổi ngoài vỏ,theo công thức 6-19 ta có: PCơ = 3 42 10. 10 . 1000 . −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ n T DnK Trong đó: Dn = 43,7 (cm) đường kính trong Stato, tính ở mục 4 n = 1000 (Vòng/phút) tốc độ quay của động cơ KT: hệ số, với động cơ có 2p=6 4≥ ta có KT=1 PCơ = ( )KW0,364710.10 7,43. 1000 10001.10. 10 . 1000 . 3 42 3 42 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −−n T DnK 92. Tỏn hao không tải P0= PCu1+ PCu2+ PFe +Pcơ=1,304+0,6774+0,6953+0,3647=3,0414 (Kw) 93. Hiệu suất của động cơ - Tổn hao khi tải định mức: Pf = 0,005Pđm = 0,005.45 = 0,225 (KW) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 45 - Tổng tổn hao khi không tải định mức: ΣP =P0 + Pf = 3,0414 +0,225 = 3,2664 (KW) - Hiệu suất của động cơ là: %93 92,7%%100. 45 3,26641%100.1 0 ≈=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ Σ−= dmP Pη Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 46 CHƯƠNG VII: ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC ∗ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ R1 = 0,062 (Ω), tính ở mục 64 R'2 = 0,0381 (Ω), tính ở mục 67 X1 = 0,253 (Ω), tính ở mục 69 X’2 = 0,314 (Ω), tính ở mục 72 Xm = 7,407 (Ω), tính ở mục 73 1,034 407,7 253,011 11 =+=+= mX XC IđbX = I = 28,72 (A), tính ở mục 59 IđbR ( )AU RIP dm Fe 1,286 220.3 062,0.72,28.3695,3. .3 ..310. 2 1 1 23 =+=+= μ E1 = U1 - I.X1 = 220-28,72.0,253 = 212,734 (V) Hệ số trượt định mức: sđm = 0,0138212,734 77.0,0381. 1 ' 2 ' 2 == E RI Hệ số trượt lớn nhất : sm = 0,0682 314,0 034,1 253,0 .0,0381 '2 1 1 ' 2 = + = + X C X R Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 47 Lập bảng đặc tính làm việc theo hệ số trượt (s) Stt s Đơn vị 0,01 0,0138 0,02 0,03 0,05 0,0682 1 [ ]Ω⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += s R C R CRns ' 2 1 12 1 . (Ω) 4,139 3,017 2,102 1,4224 0,879 0,662 2 [ ]Ω⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += '2 1 12 1 . XC X CX ns (Ω) 0,5975 0,5975 0,5975 0,5975 0,5975 0,5975 3 [ ]Ω+= 22 nsnsns XRZ (Ω) 4,182 3,076 2,1853 1,5428 1,0628 0,892 4 [ ]A nsZ U CI 11 ' 2 .= (A) 54,395 73,953 104,096 147,446 214,038 255,02 5 nsZ nsRCos ='2ϕ 0,99 0,984 0,962 0,922 0,827 0,742 6 nsZ nsXSin ='2ϕ 0,1429 0,1942 0,2734 0,3873 0,5622 0,6698 7 [ ]A C I II dbrr ' 2 1 ' 2 1 cos. ϕ+= (A) 53,366 71,663 98,134 132,761 209,113 248,66 8 [A C I II dbXX ' 2 1 ' 2 1 sin. ϕ+= (A) 36,237 42,61 56,244 83,948 145,1 193,916 9 [ ]AIII Xr 21211 += (A) 64,506 83,374 113,11 157,076 254,524 315,33 10 1 1 I I Cos r=ϕ 0,8273 0,8595 0,8676 0,8452 0,8216 0,7886 11 [ ]KWIUP r 3111 10...3 −= (Kw) 35,22 47,3 64,768 87,622 138 164,116 12 [ ]KWRIPCu 31211 10...3 −= (Kw) 0,774 1,293 2,38 4,589 12,05 18,5 13 [ ]KWRIPCu 3'22'22 10..3 −= (Kw) 0,3382 0,625 1,238 2,485 5,2363 7,434 14 Pf =0,005,P1 [KW] (Kw) 0,225 0,225 0,225 0,225 0,225 0,225 15 P0 =PFe +Pcơ [KW] (Kw) 1,06 1,06 1,06 1,06 1,06 1,06 16 P=PCu1+ PCu2+Pf+P0 [KW] (Kw) 2,3972 3,203 4,9036 8,359 18,5713 27,291 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 48 17 1 1 P PΣ−=η 0,9319 0,9323 0,9243 0,90460 0,8654 0,8341 18 P2=P1- P [KW] (Kw) 32,8228 44,097 59,8644 79,263 119,428 7 136,897 94. Số liệu định mức viết ra từ bảng trên Pđm =45 (KW) I’2đm = 74(A) Iđm =83,73 (A) nđm = 1000 (vòng/phút) sđm = 0,0138 đm = 0,9323% Cosđm = 0,86 Theo bảng tính toán ở trên ứng với hệ số trượt này thì: I’2m = 89,415 (A) 95. Bội số mômen cực đại 3,049 0,2180 0,02970. 18,8994 415,89. 22 ' 2 ' 2max =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= m dm dm m dm s s I I M M Đặc tính làm việc của máy được biểu diễn trong hình vẽ: S P2(KW) η I1 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 η cosϕ I1(A) 5 10 0 cosϕ s(%) 1 22 15 20 25 5 10 15 20 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 49 CHƯƠNG VIII: ĐẶC TÍNH MỞ MÁY 96. Tham số động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện (khi s=1) Để cải thiện đặc tính mở máy bằng cách lợi dụng hiện tượng hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện. Khi mở máy, do tần số Rôto cao nên dòng điện tập trung lên phía trên rãnh, Vì vậy ta cần xác định độ sâu quy đổi hr của rãnh trong đó dòng điện phân bố đều và trên cơ sở đó ta xác định điện trở thanh dẫn đặt trong rãnh, Tương tự ta cũng tìm được chiều sâu quy đổi của rãnh hx và theo đó xác định điện kháng của thanh dẫn, Trị số hr và hx được xác định theo công thức 11-29 Trang 279 TKMĐ: (mm)h vμ(mm) X ψϕ .1 a ahr =+= Trong đó: a là chiều cao nhôm trong rãnh (Rôto lồng sóc đúc nhôm) Theo hình vẽ ta có: a = hr 2 - h42 = 30 -1 =29 (mm)  và  là các hệ số phụ rhuộc vào trị số  (chiều cao bằng số của rãnh) Các thông số được xác định trong mục 34 b = d2 =d1= 6 (mm) h42 =0,5 (mm) b42 =1,5 (mm) hr2 = 16,2 (mm) h12 =12,1(mm) tính ở mục 70 b42 h42 b =dr2max dr2min=b’ br bx a hr2 h12 hr hx Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 50 Theo công thức 11-30 Trang 279 TKMĐ 511 10....10..2 −−= ρπξ fs b ba r Trong đó s: là hệ số trượt, khí mở máy s=1 rb b : là tỉ số giữa bề rộng thanh dẫn và bề rộng rãnh, với Rôto lòng sóc 1= rb b : điện trở suất của vật liệu thanh dẫn, với thanh nhôm nhiệt độ dây quấn là 750C thì 46 1≈ρ Từ đó ta có sa..067,0=ξ (công thức 11-31b Tr 279 TKMĐ), Thay số vào ta được: 21,9431.29.067,0 ≈==ξ , Tra hình vẽ 10-13 Trang 279 TKMĐ ta được:  = 1 và  =0,75 kR=1+ ∗ Điện trở thanh dẫn khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện: Rtd = kR.Rtd = 2.4,84.10-5 = 9,63.10-5 () Với Rtd =4,84.10-5 () điện trở thanh dẫn, tính ở mục 65 ∗ Điện trở tác dụng của dây quấn Rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện: )(Ω.105,11 57 3.sin.2 10.09865,0.210.63,9 .2 5- 2 5 5 22 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=Δ+= − − πξξ V td RRR Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 51 Trong đó RV =0,09865.10-5 (), và 19 sin.2 57 3.sin.2.sin.2 2 πππ ===Δ Z p _Quy đổi về Stato ta được: R’2 =R2 = 784,65.11,5.10-5 = 0,09024 () Trong đó  = 784,65 là hệ số quy đổi điện trở Rôto về Stato, tính ở mục 66 • Hệ số từ dẫn tản ở rãnh Rôto: 42 4242 2 2 2 1 2 ..2 66,0 .8 . 1. .3 b h b b S b b h r r +⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= ψπλ ξ Trong đó: Sr2 =166,3 (mm2) diện túch rãnh Rôto (mục 36) b =6 (mm) bề rộng rãnh Rôto phía miệng rãnh (mục 34) h1=29,4 (mm) h42=1(mm) b42 =1,5 (mm)  = 0,75 được tính ở trên Thay số: 2,0934 5,1 175,0. 6.2 5,166,0 3,166.8 6.1. 6.3 4,29 22 2 = +⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= πλ ξr ∗ Tổng hệ số từ dẫn Rôto: Σr2 =λr2 + λt2 + λđ2 =2,0934 + 1,64 + 0,717+0,518 = 4,9684 Với: λt2 và λđ2 được tính ở mục 70 * Điện kháng rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài )(Ω0,2886 5,444 9684,40,314.. 2 2' 2 ' 2 = =Σ Σ= λ λ ξ ξ XX ∗ Tổng trở ngắn mạch khi sét đến hiệu ứng mặt ngoài: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 52 ( )Ω0,152240,090240,062'21 =+=+= ξξ RRRn ( )Ω=+=+= ,53960 0,28660,253'21 ξξ XXX n ( )Ω=+=+= 05615396,015224,0 2222 ξξξ nnn XRZ Dòng điện ngắn mạch khi chỉ xét đến hiệu ứng mặt ngoài )(4,392 561,0 2201 A Z UI n n === ξ ξ 97. Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện và sự bão hoà của từ trường tản khi s=1 Sơ bộ chọn hệ số bão hoà : kbh=1,2 ∗ Dòng điện ngắn mạch: Khi chưa xét bão hoà: ( )A Z UI n dm n 4,392561,0 220 === ξ ξ Theo công thức 11-40 Tr 281 ( )A IkI nbhnbh 470,88 1,2.392,4. = == ξξ kbh: là hệ số bão hoà, với kiểu rãnh 1/2 kín, ta chọn sơ bộ kbh =1,2 ∗ Sức từ động trung bình của một rãnh Stato: Theo công thức 11-41 Trang 282 TKMĐ ta có: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += 2 1 1 1 ... . .7,0 Z Zkkk a uI F dqy rnbh rtb β ξ Trong đó: ur =22 là số thanh dẫn tác dụng của một rãnh Stato a1 = 4 là số mạch nhánh song song, tính ở mục 11 ky1 = 0,966 hệ số dây quấn bước ngắn, tính ở mục 15 kdq1 = 0,925 là hệ số dây quấn Stato, tính ở mục 15 Z1 =72, Z2 =57 là số rãnh Stato và Rôto k =f() là hệ số tính đến sức từ động nhỏ đi do bước ngắn được tra theo đường cong hình 10-14 Trang 281 TKMĐ, với  = 0,833 (được tính ở mục 15) ta tra được: k = 0,88 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 53 Thay số vào công thức trên ta được: ( )A Frtb 3714 57 72.966,0.925,088,0. 4 22.470,88 .7,0 = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ += ∗ Theo công thức Trang 282 ta có: 1,022 1,6731,33 07,0.5,264,0.5,264,0 21 = ++=++= ttCbh δ Với t1=1,33 (cm), t2=1,673 (cm) là bước rãnh Stato và Rôto, ∗ Mật độ từ thông quy đổi trong khe hở không khí: Theo công thức 11-42 TKMĐ: ( )T3,245 022,1.07,0.6,1 10.3714 ..6,1 10. 44 === −− Φ bh rtb C FB δδ _Theo hình 10-15 Trang 281 TKMĐ ta tra được:  = 0,6 ∗ Sự biến đổi tương đương của miệng rãnh Stato được tín theo công thức11- 44 Trang 283 TKMĐ: C1 = (t1 -b41).(1- ) =(13,3 -3).(1 - 0,6) = 4,12 (mm)=0,412(cm) ∗ Sự giảm nhỏ của hệ số từ dẫn của từ trường tản do bão hoà: Đối với rãnh 1/2 kín theo công thức 11-47 Trang 283 TKMĐ ta có: 0,4493 3,0.5,1412,0 412,0. 4,0 4,0.58,005,0 .5,1 . .58,0 411 1 41 341 1 = + += + +=Δ bC C b hh bhλ _Hệ số từ dẫn tản rãnh stato khi xét đến bão hoà từ tản: r1bh =r1 - 1bh = 1,983 - 0,4493 = 1,534 Với r1 =1,983 là hệ số từ tản rãnh Stato, tính ở mục 68 _Hệ số từ tản tạp stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản t1bh = t1 = 0,6. 1,52 = 0,912 Với t1= 1,52 là hệ số từ dẫn tạp rãnh Stato, tính ở mục 68 * Tổng hệ số từ tản stato khi xét mạch bão hoà từ tản: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 54 _đ1 = 1,27 là hệ số từ tản đầu nối, tính ở mục 68 ⇒ Σλ1bh =λr1bh + λt1bh + λđ1 = 1,534 + 0,912 + 1,27 = 3,716 ∗ Điện kháng tản Stato khi xét đến bão hoà của từ tản: ( )Ω0,197 4,773 716,30,253.. 1 1 11 = =Σ Σ= λ λ bh bh XX Trong đó: X1 =0,253 (Ω) là điện kháng tản dây quấn Stato, tính ở mục 69, 1 =4,773 là tổng hệ số từ dẫn tản, tính ở mục 68 ∗ Sự biến đổi tương đương của miệng rãnh Rôto lồng sóc thường được tính theo công thức 11-52 Trang 283 TKMĐ: C2 = (t2 – b42).(1- ) =( 1,673 – 0,15).(1 - 0,6) = 0,6092 (mm) ∗ Sự giảm nhỏ hệ số từ dẫn tản rãnh Rôto do bão hoà: Theo công thức 11-52 Tr 283 TKMĐ đối với loại rãnh 1/2 kín ta có 0,535 15,06092,0 6092,0. 15,0 1,0. 422 2 42 42 2 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +=Δ bC C b h bhλ *Hệ số từ tản rãnh rôto khi xét đến bão hoà mạch từ r2bh = r2 –2bh= 2,0934 – 0,535 = 1,5584 Với r2ξ =2,0934 là hệ số từ tản rãnh Rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài * Hệ số từ tản tạp rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản t2bh = .t2 = 0,6.1,64 = 0,984 Với t2 = 1,64 hệ số từ tản tạp rãnh Rôto, tính ở mục 70 * Hệ số từ tản do rãnh nghiêng rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản rnbh = .rn = 0,6.0,518 = 0,3108 * Tổng hệ số từ dẫn rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và độ bão hoà của răng: 2bh = λr2bh + λt2bh +rnbh + λđ2 =1,5584+0,984+0,717+0,3108 =3,5702 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 55 Với đ2 = 0,717 hê số từ tản đầu nối, tính ở mục ∗ Điện kháng tản Rôto khi xét đến bão hoà của từ tản: theo công thức 11-57 ( )Ω= =Σ Σ= 0,2059 5,444 3,57020,314.. 2 2' 2 ' 2 λ λ ξ ξ bh bh XX Với 2 =5,444 là tổng hệ số từ tản rãnh Rôto, tính ở mục 70 98. Những tham số ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoà của dòng điện và sự bão hoà của từ tản. *Tổng trở ngắn mạch ( )Ω0,152240,090240,062'21 =+=+== ξξξ RRRR nbhn ( )Ω=+=+= 4589,00,20590,253'21 bhbhn XXX ξξ ( )Ω=+=+= 4835,04589,015224,0 2222 bhnbhnbhn XRZ ξξξ 99. Dòng điện mở máy khi s=1 ( )A455 4835,0 2201 === bhn bhn Z UI ξ ξ Sự sai khác so với trị số dòng điện ngắn mạch khi xét bão hoà ở trên là: 15%13,76%%100. 455 392,4- 455 %100.% <==−=Δ ξ ξξ ξ nbh bhnnbh bhn I II I Trị số Inbh sai khác giá trị đã giả thiết ban đầu không quá 15% nên không cần tính lại, 100. Bội số dòng điện mở máy khi s=1 434,5 73,83 455 1 === dm k k I I i _Điện kháng hỗ cảm khi xét đến bão hoà mạch từ tản ( )Ω==== Σ 933,1067,407.1,47.. 121212 μ δ kX F FXX n Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 56 Trong đó: k =1,476 là hệ số bão hoà toàn mạch, tính ở mục 58 X12 = 7,407 () là điện kháng hỗ cảm, tính ở mục 73 1,02 10,933 0,205911 12 ' 2 2 =+=+= n bh bh X X C ξξ _Dòng điện rôto khi mở máy qui đổi về stato ( )A446 1,02 455 ' 2 ' 2 === bh k m C II ξ 101. Bội số dòng điện mở máy 1,1096,10138,0. 0381,0 09024,0. 03,77 446 . ' ' . ' ' 2 2 2 2 2 2 ≈=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= dm dm k k sr r I Im ξ Theo bảng 11-8b Trang 294 TKMĐ ta tra được bội số dòng điện mở máy loại động cơ có công suất P<30(KW), tốc độ n=3000 (Vòng/phút) thì 7= dmI Imm , 102. Bội số mômen mở máy Theo công thức 11-78 Trang 295 TKMĐ ta tính được bội số mômen mở máy: 1,51,7306 1 0,0297. 0,3227 0,3288. 18,8994 9216,142.. 2 ' 2 ' 2 2 ' 2 ' 2 >=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= s s R R I I M M dm dm m dm mm ξ Theo bảng 11-8a Trang 293 TKMĐ ta tra được Bội số mômen mở máy, đối với loại động cơ kiểu kín có công suất P =11(KW), tốc độ n=3000 (Vòng/phút) ta tra được bội số mômen mở máy: 5,1= dm mm M M Các số liệu tính toán đặc tính mở máy: s 1 0,7 0,5 0,218 0,2 0,1 0,05 0,0297 I1[A] 144,06 137,51 129,03 93,859 89,154 55,968 30,828 19,013 I’2[A] 142,92 136,42 128,01 93,114 88,446 55,524 30,583 18,862 I1/Iđm 6,843 6,532 6,129 4,458 4,235 2,659 1,464 0,903 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 57 Mn/Mđb 1,7306 1,5767 1,3882 0,7346 0,6628 0,2612 0,0792 0,0301 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 58 CHƯƠNG IIX: TÍNH TOÁN NHIỆT Động cơ điện không đồng bộ kiểu kín IP44 này được tính toán nhiệt theo sơ đồ thay thế ở hình 8-7. Máy có quạt thổi ngoài vỏ máy qua các cánh tản nhiệt đồng thời có gió thổi tuần hoàn trong vỏ máy nhờ cánh quạt đặt trên vành ngắn mạch của rôto lồng sóc.Tâm máy cao h=250mm và chiều dài lắp đặt của vỏ máy là L,ký hiệu 3K.250L_6 I.Tính các nguồn nhiệt trong sơ đồ thay thế 103. Các nguồn nhiệt trong sơ đồ thay thế: • Ta có sơ đồ nhiệt đơn giản dùng cho động cơ không đồng bộ kiểu kín Trong đó: Pcu: là tổn hao đồng PFe: là tổn hao sắt PR: là tổn hao trong Rôto RFe: nhiệt trở chỗ tiếp giáp lõi sắt Stato với vỏ và trên gông Stato, R: nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh nhiệt giữabề mặt vỏ và nắp máy với không khí làm mát R’: nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh nhiệt giữavới không khí nóng bên trong máy và vỏ máy, Rcđ: nhiệt trở cách điện rãnh ∗ Tổn hao đồng trên Stato: QCu1 =PCu1+0,5.Pf1 =1293+0,5.225=1405,5 (W) PCu PR PFe ΣP Rα QFe RFe QCu RCu 'αQ 'αR ' αv vđ Rcđ Qcđ vFe vα vg Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 59 Trong đó các giá trị PCu1 và Pf được tra trong bảng đặc tính làm việc khi động cơ làm việc ở chế độ định mức, ∗ Tổn hao sắt trên Stato (bỏ qua tổn hao bề mặt): QFe =PFe =P’Fe = 0,6953 (KW) =695,3 (W) P’Fe tính ở mục 77 ∗ Tổn hao trên Rôto: QR =PCu2 +0,5.Pf +Pcơ +Pbm2+Pđm2 =0,625 + 0,5.0,225 + 0,3647 + 0,011255 + 0,0858 = 1,2(KW) = 1200 (W) II. Tính các nhiệt trở 104. Nhiệt trở trên mặt lõi sắt Stato Theo công thức 8-53 và 8-55 Trang 136 TKMĐ ta có: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +=+= ggDn gFegFe S RRR δ δ αα 11.1 Trong đó: 11 1 . 1 . gggFe g Feg SS h R αλ == Rg: là nhiệt trở khe phụ của hở không khí công nghệ giữa lõi sắt Stato và vỏ máy do công nghệ chế tạo gây ra, Với : SDn = Dn.l1 = .43,7.18,5 = 2540 (cm2) Dn là đường kính ngoài Stato, l1 là chiều dài lõi sắt Stato, ( )202 1 .0,08646 3,47 10.30 cmCw hg Fe g === −λα Fe =30.10-2 (w/oC,cm) là hệ số dẫn nhiệt của lá thép kỹ thuật điện Sillic trung bình, được tra trong bảng 8-1 Tr124 TKMĐ hg1 =3,47 (cm) là chiều cao gông Stato g =0,08 ÷0,1 (w/0C,cm2) là hệ số truyền nhiệt kinh nghiệm ta lấy g =g =0,08646 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 60 Thay số vào ta được: ( )WC S R o ggDn Fe /10.11,90,0091108646,0 1 0,08646 1. 2540 111.1 3−==⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += δαα 105. Nhiệt trở phần đầu nối của dây quấn Stato Theo công thức 8-29 Trang 179 TKMĐ ta có: dddc c d SS R . 1 . αλ δ += c: là chiều dài cách điện phần đầu nối dây quấn, ta dùng loại vải thuỷ tinh tấm có chiều dày: c = 4 (mm) =0,04 (cm), c = 0,16.10-2 (w/0C) là hệ số được tra trong bảng 8-1 Tr124 TKMĐ với cách điện cấp B _Đối với dây quấn 2 lớp: Sd =2.Z1. Cb.lđ Trong đó: Z1 =72 số rãnh Stato lđ = 25,81 (cm) chiều dài trung bình của phần đầu nối dây quấn, tính ở mục 60, Cb: chu vi của bối dây, được lấy gần bằng chu vi rãnh Stato ( ) ( ) ( ) ( ) cm)(3216,3 4 7,094,07,073,2)94,07,0.(. 4 1 4 ).(. 4 1 2 2 2 122 11221 = −+−++= −+−++= π π dddhddCb Với br1min =7 (mm), br1max =9,4 (mm), h12S =273 (mm), tính ở mục 36 ⇒ Sd =2.Z1.Cb.lđ =2.72.3,3216.25,81 = 12345,2 (cm2) đ =(1+0,56.vR2).10-3 Trong đó: ( )m/s13,766 60 862.30,5.10. 60 .. -2 === ππ nDvR Với n=n1-sđm,n1 =1000 - 0,0138.1000 = 862 (Vòng/phút) ⇒ đ =(1+0,56.vR2).10-3 =(1+0,56.13,7662 ).10-3 = 0,107 Thay số vào công thức trên ta được: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 61 ( )WC SS R o dddc c d 2- 2- .1028,00,0028 12345,2 1. 0,107 1 0,16.10 04,0 . 1 . == ⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛ +=+= αλ δ 106. Nhiệt trở đặc trưng cho độ cho độ chênh nhiệt giữa không khí nóng bên trong máy và vỏ máy Theo công thức 2-57 Trang 137 TKMĐ ta có: ' ' . 1 α α α SR = S’ = 3000 (cm2) là bề mặt bên trong vỏ máy bao gồm những phần không tiếp xúc với bề mặt ngoài của 2 nắp máy, được xác định theo kết cấu máy.  =o.(1+ko.0,5.v’) Trong đó: (m/s)44,3660 2910,9.10.1,29. 60 .. 2' === −ππ nDv n ko = 0,07 ÷ 0,05, ta chọn ko =0,06 (w/oC.cm2) tra bảng 8-2 ⇒  3,31.10- 3 (w/oC.cm2) Thay số vào ta được: ( )WC S R o23' ' 10.10,070,1007 3000.10.31,3 1 . 1 − − ==== α α α 107. Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy Theo công thức 8-60 Trang 137 TKMĐ ta có: '''''' ... 1 nvnvVV SSS R αααα ++= Trong đó: ¾ Hệ số tản nhiệt của các cánh tản nhiệt: V =kg.’V (Theo công thức 8-58 Trang 137 TKMĐ) cb b cb ck V g g +++= .'α α b, c là các kích thước của cách và rãnh toả nhiệt, chọn b=0,7 (cm), c=3(cm) - Theo công thức thực nghiệm 8-59 Trang 137 TKMĐ ta có: ’V=3,6.d-0,2.vv’0,8.10-4 = 3,6.(0,02)-0,2. (0,5.44,36)0,8.10-4 =9,394.10-3 (w/oC.cm2) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 62 Trong đó: vv’= 0,5.v’ là tốc độ gió thổi ngoài vỏ máy đẫ xét đến sự suy giảm chiều dài gân tản nhiệt, v’=44,36 (m/s) là tốc độ gió của cách quạt được xác định theo kết cấu của cánh quạt và được tính ở trên (mục 97) d là đường kính tương đương rãnh thông gió, có thể lấy d≈c=0,02 (m) - Theo công thức 8-18 Trang 126 TKMĐ: ’g =.th(.h)  = 4.10-2 (w/oC,cm) là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm gân (thép lá kỹ thuật, cách điện bằng sơn), tra bảng 8-1 Trang 124 TKMĐ. 0,819 7,0.10.4 9,394.10.2 . .2 2 -3' === −b V λ αβ g = .th(.h) = 0,819.4.10-2.th(0,819.2,5)= 0,0317=3,17.10-2(w/oC.cm2) - Thay số: 1,616 37,0 7,0. 9,394..10 3,17.10 37,0 3. 2- -2 ' =+++=+++= cb b cb ck V g g α α ⇒ V =kg.’V =1,616. 9,394.10-3 =15,18.10-3 (w/oC.cm2) ¾ Tương tự ta cũng có hệ số tản nhiệt ở bề mặt bên của nắp máy phía có quạt: 'n =3,6.d-0,2.v’0,8.10-4 =3,6.(0,02)-0,2.(44,36)0,8.10-4 =16,36.10-3 (w/oC.cm2) Với d=0,02 (cm) chọn ở trên, v’=44,36 (m/s) tính ở mục 97. ¾ ”n =0= (w/oC.cm2) tính ở mục 97. ¾ Sn’= Sn”=1000(cm2) ¾ SV =5000 (cm2) Thay số vào công thức ban trên: ( )WC SSS R nvnvVV 03- 333-'''''' 10,67.101000.10.42,11000.10.36,165000.15,18.10 1 ... 1 =++=++= −−αααα 108. Nhiệt trở trên lớp cách điện Theo công thức 8-52 Trang 136 TKMĐ ta có: cc c c S R .λ δ= Trong đó: c =C = 0,6 (mm)=0,06 (cm) tổng chiều dày cách điện rãnh (mục 20) Sc =Z1.Cb.l1 =30.6,066.9,1 = 1656,018 (cm2) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 63 Cb = 6,066 (cm) là chu vi của rãnh Stato, tính ở mục 96 c = 0,16,10-2 (w/0C,cm) là hệ số được tra trong bảng 8-1 Tr124 TKMĐ ( )WC S R cc c c 03 2 10.64,220,022641656,018.10.16,0 06,0 . − − ====⇒ λ δ 9.1. Tính toán nhiệt độ 109. Độ tăng nhiệt của vỏ máy với môi trường Theo công thức 8-61 Trang 138 TKMĐ ta có:  =(QCu1 + QFe + QR).R =(552,55+231,21+231,21). 10,67.10–3 =18,90C Trong đó các trị số của QCu1, QFe, QR được tính trong mục 9.1 R10,67.10–3 (oC/W) là nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy tính ở mục 98. 110. Độ tăng nhiệt của dây quấn Stato với môi trường Theo công thức 8-62 Trang 138 TKMĐ ta có: ( ) α α α α θθ + + ++ + ++++ = ' ' ' 1 1 1 .... RR RR RR RRRQRQRRQ d cFe d cFe RFeFecFeCu Trong đó: RFe = 32,2.10-3 (oC/W) Rc =22,64.10-3(oC/W) Rđ =2,034.10–3 (oC/W) R’=10,07.10-2 (oC/W) R10,67.10–3 (oC/W) Thay số vào ta được: ( ) C0 2-3-3 1 78,2 9,18 07,10034,2 64,222,321 07,10034,2 64,222,32.,07.10989,398.102.10231,21.32,10.64,2232,2552,5. = + + ++ + ++++ = − θ 111. Độ tăng nhiệt của của lõi sắt Stato Theo công thức 8-63 Trang 138 TKMĐ ta có: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 64 C R R RQ Fe c FeFe Fe 0 -3 2,39 2,32 64,221 2.10231,21.32, 1 . = + = + =θ Tóm lại, độ tăng nhiệt trên đề đạt yêu cầu cho phép về phát nóng của động cơ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 65 CHƯƠNG IX: TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG 112. Trọng lượng thép Sillic cần chuẩn bị sẵn ( ) ( ) ( )kg klDG FeCnFe 270,2 103.8,7.95,0.5,18.7,07,43 10.... 2 3 1 2 = += Δ+= −γ Trong đó: Dn =43,7 (cm) là đường kính ngoài của Stato, tính ở mục 4 Δ =0,7 (cm) là dung sai đường kính để chọn vật liệu ban đầu. l1 =18,5 (cm) là chiều dài lõi sắt Stato, tính ở mục 7 kc =0,95 hệ số ép chặt 113. Trọng lượng đồng của dây quấn Stato ∗ Không tính cách điện: ( )kg1,32 .8,9.1031,44.57,2.2.22.72 10...... 5- 5 1111 ' = = = −CutbrCu lsnuZG γ Trong đó: ur =22 Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh, tínhd ở mục 11 n1 = 2 số nhánh song song, chọn ở mục 13. s1 =2,57 (mm2) tiết diện dây quấn Stato, tính ở mục 13 ltb =44,31 (cm) Chiều dài trung bình 1/2 vòng dây của dây quấn Stato, ính ở mục 62 Cu = 8,9 (kg/m3) trọng lượng riêng của đồng ∗ Kể cả cách điện: ( )kg53,32 1,32. 68,1 79,1.124,0876,0..124,0876,0 2 ' 2 = ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+= ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+= CucdCu Gd dG Trong đó: (mm) 81,1 905,1= cdd d được xác định ở mục 13 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 66 114. Trọng lượng nhôm Rôto (Không kể cách quạt ở vành ngắn mạch) ∗ Trọng lượng nhôm ở thanh dẫn: ( )kg4,524 10.6,2.5,19.165.5710.... 55222 = == −−Alrtd lSZG γ Trong đó: Z2 =57 là số rãnh Rôto Sr2 =165 (mm2) là diện tích rãnh Rôto, tính ở mục 36 l2 = 18,5 (cm) là chiêg dài lõi sắt Rôto, tính ở mục 28 Al =2,6 (kg/m3) trọng lượng riêng của nhôm ∗ Trọng lượng nhôm ở vành ngắn mạch: ( )kg2,693 .10.601,6.2,64,27..210.....2 -55 = == − πγπ AlVVV SDG Trong đó: DV =27,4 (cm) đường kính trung bình của vành ngắn mạch, tính ở mục 65. SV = 601,6 (mm2) diện tích vành ngắn mạch, tính ở mục 35. ∗ Tổng trọng lượng nhôm ở Rôto: ( )kg7,217 693,2524,4 = +=+=Σ VtdAl GGG 115. Chỉ tiêu kinh tế và vật liệu tác dụng ∗ Thép kỹ thuật điện: ( )lg/kw 6,004 45 2,270 === dm Fe Fe P Gg ∗ Đồng: ( )kg/kw0,723 45 53,32 === dm Cu Cu P Gg ∗ Nhôm: ( )kg/kw 0,1604 45 217,7 === dm Al Al P G g TÀI LIỆU THAM KHẢO Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 67 Tên đầu sách Tác giả 1 Giáo trình thiết kế máy điện (ấn bản cũ) Trần Khánh Hà 2 Giáo trình thiết kế máy điện (ấn bản mới) Trần Khánh Hà 3 Tài liệu thiết Máy điện không đồng bộ (Bộ môn Kỹ thuật Điện 1967) ĐHBK Hà Nội 4 Thiết kế môn học: Máy điện không đồng bộ ĐHBK Hà Nội 5 Công nghệ chế tạo Máy điện và máy biến áp Nguyễn Đức Sĩ 6 Trong đồ án có sử dụng các phần mềm: Microsoft Word, Microsoft Exel, Auto Cad14,… 7 ....... ..... PHẦN CHUYÊN ĐỀ ĐỀ TÀI : ẢNH HƯỞNG CỦA TIẾT DIỆN RÃNH STATO ĐẾN HIỆU SUẤT CỦA MÁY A- Hiệu suất là một yếu tố rất quan trọng trong máy điện nói chung và động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc nói riêng . Hiên nay động cơ không đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân do những công dụng cơ bản của nó và nó đã được sử dụng trên 80% tổng số máy điện đang dùng .Do việc sử dụng rất lớn nên điện năng tiêu thụ rất nhiều . Vì vậy nghiên cứu hiệu suất trong động cơ không đồng bộ có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng .Ta chỉ cần tăng hiệu suất lên một chút thì điện năng tiết kiệm được cũng rất lớn .Vấn đề trên còn có ảnh hưởng đến môi trường bởi vì khi điện năng tiêu thụ càng lớn thì sự ô nhiễm môi trường càng lớn và ngược lại . Hiệu suất và tổn hao có quan hệ mật thiết với nhau .Tổn hao sinh ra trong quá trình làm việc của máy điện về bản chất gắn liền với qúa trình điện từ trong máy và chuyển động cơ của rôto .Tổn hao trong máy càng nhiều thì hiệu suất của máy càng thấp và ngược lại .Mặt khác tổn hao thoát ra dưới dạng nhiện làm nóng máy trong một chừng mực nhất định làm giảm tuổi thọ và độ tin cậy của cách điện trong máy .Vì vậy ta chỉ cần xét bài toán ngược là xem xét các loại tổn hao trong máy điện để nghiên cứu hiệu suất . Tổn hao năng lượng trong quá trình làm việc của máy điện được xác định ở chế độ xác lập ,do vậy trong thực tế chỉ cần xét đến tổn hao năng lượng trong một Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 68 đơn vị thời gian tức là tổn hao công suất . Tổn hao trong máy điện có thể phân làm những loại sau: 1./ Tổn hao trong thép ở stato và roto do từ trễ và dòng điện xoáy khi từ thông chính biến thiên .Ngoài ra trong tổn hao sắt còn tính đến cả tổn hao phụ gọi là tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch do sự thay đổi từ trở và sự thay đổi lần lượt vị trí tương đối của răng rãnh stato và rôto . Tổn hao sắt chủ yếu tập chung trên stato còn trên rôto rất nhỏ do tần số của từ trường rôto là nhỏ . 2./ Tổn hao trong đồnd do hiệu ứng jun gây nên trong dây quấn stato và dây quấn rôto 3./ Tổn hao phụ do sự đập mạch của từ thông tản . 4./ Tổn hao cơ do ma sát ở vòng bi và ma sát giữa không khí với các bộ phận quay . Nói chung , tổn hao trong máy điện không đồng bộ rôto lồng sóc chủ yếu là tổn hao sắt và tổn hao đồng . 1.1./ Tổn hao chính trong thép . Tổn hao chính trong thép vì từ trễ và dòng điện xoáy xuất hiện đồng thời .Nguyên nhân là do hiên tượng từ hoá xoay chiều xẩy ra trong thép khi từ trường biến đổi .Tổn hao chính trong thép phụ thuộc vào loại thép và được đặc trưng bởi suất tổn hao thép pFe(w/kg).Tổn hao thép trong máy điện trên thực tế còn phụ thuộc nhiều vào những thiếu sót trong qúa trình gia công lõi thép như bavia , dũa thành rãnh khi đã ghép lõi sắt ,mài bề mặt stato và rôto ... do đó khi tính toán tổn hao trên các phần của lõi sắt phải thêm các hệ số xét đến ảnh hưởng của gia công . Tổn hao thép trong răng và gông phần ứng được tính theo công thức sau : .Trong răng : PFez=Kgcz .p1/50 .Bz2 .( f/50) . Gz .10-3 . Trong gông : PFeg=Kgcg .p1/50 .Bg2 .( f/50) . Gg .10-3 Trong đó : Gz ,Gg – Trọng lượng răng và gông phần ứng Kgcz , Kgcg – hệ số gia công răng và gông . 2.1./ Tổn hao đồng trong dây quấn Theo đinh luật Jun – Lenxo tổn hao đồng trong dây quấn bằng : Pcu= Ix2 .rx . 10-3 , Kw. Trong đó : Ix -dòng điện trong dây quấn x Rx - điện trở của dây quấn quy về nhiệt độ làm việc tính toán . B-Ta có thể dùng phương pháp thiết kế tối ưu để giải bài toán này . a./ Tiêu chuẩn của thiết kế tối ưu là mục đính mà người thiết kế cần đạt được tối đa trong quá trình thiết kế . Tuỳ theo tính chất và mục đích sử dụng mà tiêu chuẩn thiết kế tối ưu sẽ thay đổi . b./ Các ràng buộc . Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 69 Là các giới hạn về công nghệ chế tạo , điều kiện kỹ thuật về vật liệu trong quá trình làm cho tiêu chuẩn thiết kế tối ưu tốt nhất c./ Để tiến hành tính toán cần xác định một tập hợp các thông số cấu trúc gọi là các biến số độc lập : Giá trị tiêu chuẩn thiết kế tối ưu và các ràng buộc phụ thuộc vào nó . x1 , x2,….,xn : nlà biến số độc lập Tiêu chuẩn phụ thuộc vào biến số độc lập gọi là hàm mục tiêu . F(X) =f(x1 , x2…,xn) F gọi là hàm mục tiêu R(j) =f(x1, x2…,xn) Rgọi là hàm ràng buộc J=1,2,…,M Mối quan hệ F(X)= f(x1, x2…, xn)là quan hệ phi tuyến .để giải quyết F(X) = f(x1, x2,... ,xn)gọi là bài toán quy hoạch phi tuyến Nhiệm vụ của bài toán phi hoạch phi tuyến là tìm các giá trị của các biến số độc lập x1, x2,…,xnsao cho mục tiêu của đối tượng thiết kế. F(X)=f(x1,x2,…,xn ) (1) đạt giá trị min hay max. Với điều kiện xi >0 i =1,2,…,n và thoả mãn các ràng buộc Rj(x1,x2,…xm) J =1, 2,…,m . Tất cả các bài toán tối ưu hoá được quy về dạng (1) để tiện cho việc phận tích. Thể hiện bằng hình học : n – biến số độc lập , không gian n chiều En, mỗi chiều của không gian ứng với một biến . Mỗi một điểm trong không gian xr = (x1r ,x2r ,…,xnr ) mỗi một cố thực là hình chiếu của véc tơ xr lên trục của toạ độ tương ứng . Tại mỗi điểm xr đó ta xác định giá trị của các hàm F( xr ) và Rj ( xr ) , Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 70 j = 1,2,…,m .Tất cả các điểm thoả mãn hàm ràng buộc gọi là miền giới hạn . Rj <= 0 , j = 1,2,…,m . Xi >= 0 , i = 1, 2,…,n . Miền giới hạn kí hiệu là G. Giá trị của các hàm mục tiêu tại các điểm trong miền giới hạn G là các giá trị vô hướng . Không gian n chiều của n biến số độc lập là không gian vô hướng (Trường vô hướng ) đối với hàm mục tiêu F . Như vậy trong các trường vô hướng của F ta có thể xác định được các đường mức F trong miền giới hạn G ( tức F = const ) .không gian n chiều của các biến số độc lập En là trường vô hướng ta có thể xây dựng các đường mức của Rj ( tức Rj = const ) C-Xét bài toán cụ thể : Nghiên cứu ảnh hưởng của tiết diện rãnh stato Srs tới hiệu suất của máy Ta có thể xét bài toán ngược : nghiên cứu ảnh hưởng của tiết diện rãnh stato Srs tới hiệu suất của máy . Sau khi giải xong bài toán ngược ta suy luận ngược lại để tìm lời giải cho bài toán này. Giaỉ bài toán bằng phương pháp thiết kế tối ưu . 1./ Hàm mục tiêu Ps = min 2./ Biến số độc lập Srs = var 3./ Ràng buộc : 0,7 <= Slđ <= 0,75 4./ Dữ liệu : Từ cảm trong khe hở không khí : Bs Đường kính ngoài stato :Dn Đường kính trong stato : D Khe hở không khí : Chiều dài lõi sắt stato : l1 Số cực : 2p Số rãnh tác dụng dưới một cực từ : W1 Kích thước của dây quấn stato 5./ Điều kiện : Bzmin <= Bzs <= Bzmax Bgmin <= Bgs <= Bgmax 6./Khoảng cách biến thiên của Srs Srsmin <= Srs <= Srsmax Thuật toán : Ps =PFe+ Pcu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 71 Khi tiết diện rãnh stato Srs tăng lên thì chiều cao gông hg giảm xuống . Do vậy để đảm bảo từ thông đi trong gông không đổi thì mật độ từ thông ( từ cảm ) gông phải tăng lên . Mặt khác tổn hao trông gông có công thức : PFeg = Kgcg Bg2 p1/50 ( f/50) Gg .10-3 Do vậy khi Bg tăng lên thì tổn hao thép trong gông sẽ tăng lên. Khi tiết diện rãnh stato Srs tăng lên thì chiều rộng răng sẽ giảm xuống. Để đảm bảo từ thông đi trong răng không đổi thì mật độ từ thông (từ cảm ) trong răng sẽ tăng lên . Tổn hao thép trong răng có công thức sau : PFez = Kgcz p1/50 Bz2 (f/50) . Gz .10-3 Do vậy khi Bz tăng lên thì tổn hao thép trên răng sẽ tăng lên. Khi tiết diện rãnh stato Srs tăng lên thì diện tích của phần dây quấn chiến chỗ trong rãnh sẽ tăng lên . Để dòng điện I không đổi thì mật độ dòng điện J sẽ phải giảm xuống. Do vậy theo định luật Jun- Lenxo thì tổn hao đồng Pcu sẽ giảm xuống . Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc 72