Tài liệu giáo trình thiết kế động cơ không đồng bộ , chương 5 doc

Ch-ơng V : Thiết kế tối -u động cơ không đồng bộ
5.1. Chọn kích th-ớc tối -u động cơ không đồng bộ mạch từ stator
và
rotor :
Tải điện từ A,
B


D,
l

C A = const (A,
B

)




,
D l




2 7
'
. . 6,1.10
. . .
dq
D l n

CA
p K K AB



A


AJ


t =


cos
r
B I
F











Lựa chọn kích th-ờc mạch từ sao cho

I

nhỏ

I

= (60- 80%) I
đm

Hệ số cấu trúc ( kích th-ớc t-ơng đối )
1)
d
r
D
K
D

2) Diện tích t-ơng đối rãnh stator

rs
zs
latheptator
S
K
S


2
2
.

1
1
4
s rs
r
Z S
D
K






3) Diện tích t-ơng đối rãnh rotor :

2
.
4
r rr
zr
Z S
K
D


Bài toán tối -u hoá mạch từ :
1 - Hàm mục tiêu : s.đ.đ/stator

min

2 - Biến số độc lập
3 - Các ràng buộc :

min max
min max
0,7 0,75
td
g gs g
z zs z
K
B B B
B B B



K
lđ
nhỏ :
- Không sử dụng hết không gian máy điện
- Dây lỏng bị ảnh h-ởng của lực từ gây hỏng cách điện.
4 - Dữ liệu đầu vào :
+ Đ-ờng kính D
n
, D
+ Mật độ từ cảm trong khe hở
+ Số rãnh Z
1
+ Vật liệu thép
+ Cấp cách điện
+

,
v
cd
d
N
d
Khoảng biến thiên , hrs BSĐL:
Giả thiết ;
S
rs
= const ; K
lđ
- chọn ( K
lđ
= 0,7 0,75 )
S
cđ
=0,1 , S
rs
= const

min
g
B :
2. 2. .
g
g g
B
S h l

B
gmin
:
1
max min max
( )
2
n
g r g
D D
h h h


B
gmax
:
1
min max min
( )
2
n
g r g
D D
h h h



.( . )
. .

z
z
z c
B t l
B
b k l



B
Zmin

b
rmax

b
rãnh min


h
r max2
B
Zmax

b
rmin


b
rãnh max

h
r min2



min min1 min 2
min ,
r r r
h h h



max max1 max 2
max ,
r r r
h h h
F
s
= F
g
+ F
r
Hr

: h
g

b
g


.
g g g
F h l


( )
2.
n g
g
D h
l
p




(2. . )
r z g
F h h

1) Hàm mục tiêu :

*
( ) min
s
F hr

*
( ) min
r
F hr
2) Các biến số độc lập :

, , ,
ZS ZR D
K K K


3) Các ràng buộc :
Đ/k CN :
min
r r
b b
- chịu độ bền cơ

2 2 min
r r
d d
D
rmin
do công nghệ đúc nhôm nếu quá bé AC không vào
đ-ợc và rãnh bị rỗng làm trở rotor tăng lên, hiệu suất
giảm,máy quá nóng.

, min , max
g z gz g z

B B B
Khoảng biến thiên của BSĐL đối với máy điện 1 fa:

0.5 1
0.1 0.5
0.1 0.5
0.45 0.65
zs
zr
d
B
K
K
K





Nội dung : với K
zs
, K
zr
, K
d
,
B

- chọn
Tìm hàm mục tiêu :

*
( ) min ( )
s rs s rs
F h F h


*
( ) min ( )
r rr r rr
F h F h


s r
F F F F



. . .
F k B K const




'
2.
F h

f(đ/k CN : P
đm
) = const

.
0.9. . .
dq
p F
I
m k





min min 0min
F F I I



I




.
.

. .
')
1 0
2
(
I I I


1
cos
I I P












*
rs
rs
h
h
D

*
rr
rr
h
h
D

Sử dụng ph-ơng pháp quy hoach thực nghiệm để xác định biểu
thức
rr
h
,
rs
h

0 1 1 2 2 3 3 12 1 2 13 1 3 23 2 3
rs
h b b x b x b x b x x b x x b x x

Với :




1
2
3
0.3
0.2

0.55
0.1
0.8
0.2
zs
d
K
x
K
x
x







5.2. Ph-ơng pháp thiết kế thông số cho máy điện 1 fa không đồng
bộ :

CA - Kích th-ớc CY
- Kích th-ớc thông số dây quấn stator và rotor
+ Tính toán sơ đồ mạch điện thay thế
+ Tính toán kiểm tra

Các đặc tính và
tính chất động cơ
cần thiết kế
Thông số

t-ơng đối
Kích th-ớc
mạch từ
Hệ số cấu
trúc
Đặc tính ra
Chọn lại biến
số độc lập
TT chính xác ph-ơng án
TT điện , nhiệt

Cần có hai nhóm phụ thuộc :
1- Đặc tính ra = f( thông số t-ơng đối SĐMĐTT )
2- Thông số t-ơng đối SĐMĐTT = f ( hệ số cấu trúc, vật
liệu, dạng dây quấn ).
Các hệ số cấu trúc :
K
D
, K
ZS
, K
ZR
, K
R
, K
S
,

, K
CU

2
.
1
.
2. . . . .sin
v
R
r
t
R R
R
D
r
K
p
r
Z a bl
Z



1
dn v
S
s s
l l
K
l l

- tỷ số ;
S
l
D


.

K
CU
- Hệ số đồng lấp rãnh .

2. . .
cu
CU
s rs
a S m
K
Z S
; th-ờng K
cu
= 0.25 0.32.
Các thông số t-ơng đối SĐMĐTT :

*
X
X
A

; A - Đại l-ợng cơ bản
Trong động cơ không đồng bộ :
R
R
: + momen, không phụ thuộc
K



+ nhiệt độ, công nghệ chế tạo
X
m
: + đặc tr-ng cho mối quan hệ điện từ giữa
stator và rotor, không phụ thuộc vào nhiệt
độ
+
K


vào bão hoà mạch từ, công nghệ


n vận tốc rotor
A = r
R

6 2
4.93.10
. .

dqr
m
m
R R R
K
m
r K K




.
3
2
. . .
. . .
ZR
R
K f l p
K l p




0 1
0 0
.
m
U I x
E

x
I I




2
2
2
. . . .
1
. . . . . 1 .
cu s dqr s zr
S
S
R
Al R dqs r zs cu
D
l k k k
r
r
l k k k k
k

K
dqr
= K
n


s
s
R
R
R
R
m
m
R
x
r
x
r
r
r







S s

m m
x
x


1
R
R
m
x
C
x


R R
m m
x
x


1
s
S
m
x
C
x

C = C
S

. C
R
Bài tập : Lập l-u đồ thuật toán hr ( S.R )
* s/d ph-ơng pháp quy hoạch thực nghiệm nhân ra đặc tình ra
của ĐKĐB một pha có tụ
Quy hoạch thực nghiệm :
- Làm thực nghiệm mô hình thực ( vật lí )
T
0
, l
S
, D .
- Thực nghiệm trên mô hình có độ chính xác chấp nhận
đ-ợc
* Chỉ số ra : m
Kđ
, m
max
, s
đm

' '
2 2
'
2
.
dm
I r
s
E

Mạng điện một pha đ-ợc cấp từ nguồn một pha.
Trong máy có 2 pha :
Trong máy có 3 pha :
A B C


Trong máy có 1 pha :
A B




A
B
k




Đc nhận đ-ợc từ tr-ờng tròn máy điện 1 pha:

1
1
1
' 2
1 1 1 1
.
A
A

A
C A R A A
x
K tg
r
X X X X k X








Tính pha chính
A


Chọn s
(0.03 : 0.06)


1 1
;
A A
r x

Dựa theo điều kiện từ tr-ờng tròn
,
K C

, , , ,
B SB SB RB RB
r x r x


Các thông số đầu vào ( BSĐL )
1)
'
.
m R m
C


2)
' 2
.
S R s
C


3) C = C
S
. C
R
4)
2
'
2

.
.
R C
c
RA
C X
K r


5) Điều kiện từ tr-ờng tròn :

1
dm
dm
x
s
S
s



Biến số độc lập
Chỉ số ra
X
1
X
2
X
3
X

4
m
MAX
' 1.5
0.187
0.168
m




'
2
2


1.17
0.14
C

1.1
11.85
5.85
g



S
K
' 0.5

0.487
0.22
m




0.13
0.055
g
m
kđ
' 0.8
0.348
0.227
m




1.6
30.25
26.15
g




y =
0 1 1 2 2 3 3 4 4 12 1 2

b b x b x b x b x b x x

13 1 3 14 1 4 23 2 3 24 2 4
b x x b x x b x x b x x
+

34 3 4 124 1 2 4 123 1 2 3 134 1 3 4 234 2 3 4 1234 1 2 3 4
b x x b x x x b x x x b x x x b x x x b x x x x

L-u đồ thuật toán :

*
( ) min ( )
F h r F hr


R
S const



start
LÊy th«ng sè s¬ bé
tõ b-íc tr-íc
Chän sai sè

Chän b-íc
h

0 min

0
( )
k
F f h


min
1
.
k k
h h k h
 
  
( )
k k
F f h

1
k k
F F


Sai
đúng
Đúng
Sai
5.3. Tối -u hoá động cơ 1 fa KĐB có tụ :

1. Đặt bài toán : ĐC 1 fa KĐB số l-ợng sản xuất lớn.
Tìm giá trị :

( ) min(max)
F x


0
i i i
j
a x b
r



1,
1,
i n
j j


Hàm mục tiêu :
Thông th-ờng là tổng chi phí nhỏ nhất .
C
CHI PHí
= C
đc
+ C
vh
+ C
kđ

min
chiphi
C
Theo IEC :
Máy nhỏ số giờ : 50h đến 5000 h

C
V
số giờ > 1000h
C
V
- số giờ < 800h
2. ĐC KĐB điện dung :

1
. .
dm c
fa
chiphi
P V t
C
C

V
C
chỉ tiêu đánh giá chất l-ợng .

' '
( , , , )
kd m s

m f C g



' '
max
( , , , )
m s
m f C g



' '
( , , , )
x m s
S f C g



' '
, , , ( , , , , , , , )
m s zs zr v s r
C g f k k k k D k




,
zs zr
k k

,k
d
,chọn trong khoảng biến thiên cho tr-ớc
3. Tối -u hoá thông số dây quấn :

; ; ( , ) ,
A
A dqA dm
A
d
k f p p chonA B
d d



; ;
B
B dqB
B
d
k
d d

xác định nh- thế nào?
S hệ số tr-ợt :
Chọn
0.02 0.06
dm
s
1. K = tg

Adm

- hệ số quy đổi từ B

A
2. X
C
= X
A
. ( 1 + K
2
)
= X
A
+ X
B

B A
k



2
( )
tt
A
B B
d
d d chuan
k

Trong nhiệm vụ thiết kế :
Cos

cao do có tụ bù CSPK

max
kd
kd
m
m
i

Kiểm tra ràng buộc



max còn lại là các hàm mục tiêu

'


hiệu suất không xét đến : tổn hao cơ P
cơ