[Đồ Án] Thiết Kế Máy Phát 3 Pha - Hệ Thống Ổn Định Cho Máy Phát phần 3 docx

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

23

11
32,7 22,3
2, 2 3 ( )
22
n
gr
DD
hh cm
−
−
=−= −=

39. Kiểm tra mật độ từ thông ở gông Stator :


44
1
11
.10 0,0106.10
1,378 ( )
2. . . 2.3.13,5.0,95
g
gc
B
T
hlk
Φ

== =

Trong đó : k
c
–hệ số ép chặt lõi sắt.
l
1
–chiều dài lõi sắt Stator.


Ta nhận thấy mật độ từ thông ở gông Stator đạt yêu cầu. Trị số B
g1
tính được
là 1,378T nằm trong khoảng 1,2 ÷ 1,45T.
40. Mật độ từ thông ở răng Stator :


1
1
1

0,69.1,95.13,5
1, 507 ( )
. . 0,94.13,5.0,95
z
zc
Btl
B
T
blk

δδ
δ
== =

41. Bề rộng của rãnh :


11
1,95 0,94 1,01 ( )
rz
btb cm=− = − =
Với : t
1
– bước rãnh (cm)
b
z1
– bề rộng răng (cm)
41. Độ chênh nhiệt trên lớp cách điện rãnh :


1
1
1
3
.
0,5.

4200 2.( )
6,801.160,21.1,1 1,95 0,5.0,47
9,87()

4200 2.(1,01 2,2 0,2) 2,2.10
tt f
c
c
rr n c
o
JAk
t
bh h
C
δ
θ
λ
−
==
+−
==
+−

Trong đó : J
1
= 6,801 A/mm
2
– mật độ dòng điện
A
tt
= 160,21A/cm – tải điện từ tính toán
k
f
= 1,03 ÷ 1,1 – là hệ số tổn hao phụ. Chọn k

f
= 1,1
h
r1
= 2,2cm – chiều cao rãnh Stator
h
n
= c =2,0mm = 0,20cm – chiều cao của nêm
δ
c
= 0,47
λ
c
= 2,2.10
−3
– là hệ số dẫn nhiệt qua lớp cách điện ứng với
cách điện rãnh của dây quấn phần tử mềm.
Ta thấy độ chênh nhiệt trên lớp cách điện rãnh 9,87
0
C < 35
0
C. Do đó kết quả
này chấp nhận được.
42. Građien nhiệt độ trên cách điện rãnh :

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

24

9,87

42 ( )
0,5. 0,5.0,47
o
o
c
c
c
C
θ
θ
δ
Δ= = =
43. Với đường kính ngoài lõi sắt nhỏ hơn 1m nên vỏ máy làm bằng gang
đúc, trục của máy là trục ngang.


44. Số gân bằng :

1
' 0,02. 2 0,02.13,5 2 2,27Nl=+= +=
Lấy N’ = 4gân
45. Chiều dày gân :


1
2,5 0,11. 2,5 0,11.13,5
' 0,996 ( )
'4
l
bcm

N
+
+
== =

Chọn chiều dày gân b’= 1cm.
47. Để đạt được bội số mô men cực đại
1, 65 2, 5
max
max
dm
M
m
M
==→
ta chon x
d
*

ứng với m
max
= 2,2 chon x
d
*
= 1,3
48. Để đảm bảo lúc tổng lắp ráp và vận hành tốt. Với D
n
= 32,7<100cm, khe
hở không khí phải thoả mãn quan hệ sau :

25 25
0,15.(1 .10 ) 0,15.(1 22,3 .10 ) 0,151 ( )Dcm
δ
−−
≥+ =+ =

Sơ bộ xác định khe hở không khí như sau :


*4 4
.
160,21.17,514
0,28. 0,28. 0,097 ( )
. .10 0,665.1,3.10
tt
dm d
A
cm
Bx
δ
τ
δ
== =

Trong đó : B
δo
= 0,95T là mật độ từ thông khe hở không khí lúc không tải
ở điện áp định mức. Ta có B
δđm

= B
δo
.B
δ
= 0,95.0,7 = 0,665T
49. Lấy khe hở không khí giữa cực từ :
0,15 ( )cm
δ
=

Khe hở không khí ở hai đầu mõm cực từ :


1,5. 1,5.0,15 0,23 ( )
m
cm
δ
δ
== =
Trị số khe hở không khí trung bình :


()
0, 23 0,15
' 0,15 0,177 ( )
33
m
cm
δ
δ

δδ
−
−
=+ = + =






ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

25


CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN CỰC TỪ RÔTOR


50. Chiều rộng mặt cực từ :


. 0,7.17,514 12,26 ( )
mm
bcm
α
τ
== =
Với máy nhiều cực thì α

m
= 0,7 ÷ 0,75 . Chọn α
m
= 0,7.
51. Bán kính mặt cực từ :

2
2
22,3
10,64 ( )
0, 23 0,15
28.22,3.
28
12,26
m
m
m
D
R
cm
D
b
δδ
== =
−−
+
+

52. Chiều cao mặt cực từ :
Bởi vì máy phát này là máy phát công suất nhỏ cho nên không nhất thiết phải

chế tạo dây quấn cản. Dựa vào bảng 11.4 [1] với bước cực τ =
17,514cm lấy h
m
= 1,6(cm).
53. Chiều dài thân cực từ và mõm cực từ :


21
13,5 ( )ll cm==
54. Chiều dài tính toán của thân cực từ khi lấy chiều dài tấm má cực :
2( )
mc
lcm=

2
13,5 2 15,5 ( )
cmc
lll cm=+ = +=
55. Chiều cao thân cực từ :


0,31. ( ) 0,31.22,3 (1,6 0,15) 5,16 ( )
cm
hDh cm
δ
=−+= −+=

56. Hệ số tản từ :

22

35. ' 35.0,177
1 . 1 5,35. 1,084
17,514
t
k
δ
σ
τ
=+ =+ =
Trong đó : k = 4,9 được nội suy từ bảng 11.3 [1] .
57. Chiều rộng cực từ :
Dùng thép CT3 dầy 1mm với hệ số ép chặt lõi sắt k
c2
= 0,97 và lấy mật độ từ
thông cực từ B
c
= 1,41T

22

0,65.0,7.17,514.13,5
. .1,084 5,5 ( )
. . . . 0,97.15,5.1,41
t
ct
ccc ccc
Bl
bcm
klB klB
δδ δ

σ
ατ
σ
Φ
== = =


Chọn chiều rộng cực từ bằng : b
c
= 4cm.
58. Vận tốc dài ở bề mặt cực từ :
N TT NGHIP Thit k mỏy phỏt in ba pha v h thng n nh in ỏp cho mỏy phỏt.

26


2
. . .22,3.1500
17,5 ( / )
6000 6000
Dn
vms


== =

Vi vn tc ú ta cú th dựng bulụng gi cht cc t v gụng t. Vi mỏy
cụng sut nh v tc cao gụng gn lin vi trc mỏy.
59. Chiu di gụng cc t :

22 2
13,5 0 13,5 ( )
gg
ll l cm=+ = +=

Trong ú vi mỏy cụng sut nh ly l
g2
= 0.
60. Chiu cao ca gụng Rụtor :


2
22 g22

0,65.0,7.17,514.13,5
.1,084 3,6 ( )
2. . 2. . 2.13,5.1,2
t
gt
gg g
Bl
hcm
lB lB





== = =

õy chn B
g2
= 1,2T
Cỏc kớch thc ca cc t c th hin trờn hỡnh III.1

Hỡnh 3-1 Caực kớch thửụực cửùc tửứ






CHNG IV

TNH TON MCH T

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

27
Lá thép lõi sắt Stator dùng loại cán nguội mã 2211 dầy 0,5mm; cực từ làm
bằng thép tấm CT3 dầy 1mm.
61. Từ thông trong khe hở không khí :


4
11
1
1
0,424.10 .

4. . . . 4.1,153.50.108.0,946
sdl
EE
E
kfwk
−
Φ= = =
(Wb)
Trong đó theo hình 4-8a [1] với
0, 23
1, 533
0,15
m
δ
δ
== ;đã chọn 0,7
m
α
=
và
' 0,177
0,0101
17,514
δ
τ
== ta được k
s
= 1,153 và 0,66
δ
α

=


62. Chiều dài tính toán chính xác lõi sắt của Stator :


1
2. ' 13,5 2.0,177 13,85 ( )ll cm
δ
δ
=+ = + =
Với :
' 0,177 cm
δ
= là trị số khe hở trung bình.
63. Mật độ từ thông khe hở không khí :


444
3
1
1
0,424.10 . .10
.10
2,65.10 . ( )
. . 0,66.17,514.13,85
E
BET
l
δ

δδ
ατ
−
−
Φ
== =

Với :
4
1
0,424.10 .
E
Wb
−
Φ=


0,66
δ
α
=

17,514 cm
τ
=

13,85lcm
δ
=
63. Hệ số khe hở không khí :

1
1
1
10. ' 1,95 10.0,177
1, 373
10. ' 0,94 10.0,177
ztb
t
k
b
δ
δ
δ
+
+
== =
++

64. Sức từ động ở khe hở không khí theo 4-18 [1] :


43 4
11
1,6. . . .10 1,6.2,65.10 . .0,15.1,373.10 8,736. ( )FBk E EA
δδδ
δ
−
== =

65. Mật độ từ thông ở răng Stator :


3
3
1
1
1 1
11

2,65.10 . .1,95.13,85
5,94.10 . ( )
. . 0,94.13,5.0,95
z
zc
Btl
E
B
ET
blk
δδ
−
−
== =
Trong đó : b
z1
= 0,94cm là chiều rộng trung bình của răng Stator.
l

δ
= 13,85cm là chiều dài tính toán chính xác của lõi sắt Stato.
l
1
= 13,5cm là chiều dài sơ bộ của lõi sắt Stato.
66. Sức từ động răng Stato :
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

28

1111
2. ' . 2.1,8. 3,6. ( )
zzz z z
FhH H HA===
Trong đó :
1
1, 2
'2,21,8()
33
zr
d
hh cm=− = − =

H
z1
(A/cm) : cường độ từ trường trên răng Stato.
67. Mật độ từ thông trên gông Stato :


444

3
1
1 1
11
0,424.10 . .10.10
5.516.10 . ( )
2. . . 2.13,5.3.0,95
g
gc
E
B
ET
lh k
−
−
Φ
== =

68. Sức từ động trên gông Stator :


111 1
. . 23,33. . ( )
ggg g
F
LH H A
ξ
ξ
==

Trong đó :
1
1
.( )
.(32,7 3)
23,33 ( )
2. 2.2
ng
g
Dh
Lcm
p
π
π
−
−
===


ξ
hệ số thể hiện sự không đồng đều của từ thông dọc theo
chiều dài mạch từ, được tra ở hình 4-16 [1].
H
g1
(A/cm) cường độ từ trường trên gông Stator.
69. Hệ số từ dẫn giữa bề mặt trong của các cực từ :


6

6
7
0,55. .10
.( 2. 2. )
2.
0,55.5,16.10
4,23.10
17,514 4 .(5,16 2.1,6 2.0,15)
2.2
c
cl
ccm
h
bhh
p
λ
π
τδ
π
−
−
−
==
−− + +
==
−− + +



70. Hệ số từ dẫn giữa bề mặt trong của đuôi cực từ :

26
26 7
0,55.( 0,2) 0,4.( 0,5) .10
''
4,13 4,13
0,55.( 0,2) 0,4.( 0,5) .10 5,15.10
5,15 5,15
mm
ml
mm
cc
λ
αα
−
−
−
⎡⎤
=+−−=
⎢⎥
⎣⎦
⎡⎤
=+−−=
⎢⎥
⎣⎦

Trong đó :

12,26 4

4,13 ( )
22
mc
m
bb
ccm
−
−
== =



2
2
12,26
1,6 0,15 0,065 ( )
4. 4.22,3
m
mm
b
dh cm
D
δ
=+− = + − =

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

29

.

.0,065
' 17,514 12,26 5,15 ( )
2
m
mm
d
bcm
p
π
π
ατ
=− − = − − =

71. Hệ số từ dẫn tản giữa các mặt bên của cực từ :


6
6
7
.10
4.10
0,37. 0,37. 0,95.10
'15,5
c
cb
c
b
l
λ
−

−
−
===
Trong đó l’
c
= 15,5cm là chiều dài tính toán của thân cực từ.
72. Tổng từ dẫn tản :


76
(4,23 5,15 0,95).10 1,03.10
cclmlcb
δ
λλλλ
−
−
=++= + + =

73. Sức từ động trên khe hở, răng Stator và gông từ Stator :


11
()
zg z g
FFFFA
δδ
=++

74. Từ thông tản trên cực từ :

2
26 6
2. . ' . .10
2.1,03.15,5.10 .10 . 0.32.10 . ( )
cc zg
zg zg
lF
FFWb
σδδ
δδ
λ
−
−− −
Φ= =
==

75. Từ thông cực từ :


46
1
0,424.10 . 0,32.10 . ( )
czg
EFWb
σδ
−−
Φ=Φ+Φ= +

76. Mật độ từ thông trên cực từ :


464
4
1
2
34
1
(0,424.10 . 0,32.10 . ).10
.10
' . . 15,5.4.0,97
7,06.10 . 0,532.10 . ( )
zg
c
c
ccc
zg
EF
B
lbk
EFT
δ
δ
−−
−−
+
Φ
== =

=+

77. Sức từ động cực từ :


2. . 2.6,76. 13,52. ( )
ccmc c c
FhH H HA== =
Ở đây :
5,16 1, 6 6, 76 ( )
cm c m
hhh cm=+ = + =
78. Mật độ từ thông ở gông cực từ :


464
4
1
2
222
34
1
(0,424.10 . 0,32.10 . ).10
.10
2. . . 2.13,5.3,6.0,97
4,50.10 . 0,34.10 . ( )
zg
c
g
ggc

zg
EF
B
lhk
EFT
δ
δ
−−
−−
+
Φ
== =
=+

79. Sức từ động trong gông Rôtor :
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

30


222 2
. 3,83. ( )
ggg g
F
LH H A==

Trong đó :

2
2

.( 2. 2. )
2.
.(22,3 2.0,15 2.6,76 3,6)
3,83 ( )
2.2
cm g
g
Dhh
L
p
cm
π
δ
π
−
−−
==
−−−
==

80. Sức từ động trên Rôtor :


22
()
cg c g
F
FF A=+

81. Sức từ động của dây quấn kích từ dưới một đôi cực :

2112
()
to zg cg z g c g
F
FFFFFFFA
δδ
=+=++++


Kết quả tính toán được liệt kê trong bảng sau :





Tham số Đơn vị
E*
1 và 
0.5 1 1.1 1.2 1.3
E1 V 115.5 231 254.1 277.2 300.3
0,424.E1.10
-4
Wb 0.004902 0.009805 0.010785 0.011766 0.012746
B =2,65.E1.10
-3
T 0.306 0.612 0.674 0.735 0.796
F =8,736.E1 A 1008.3 2016.7 2221 2422 2623
BZ1 =5,94.E1.10

-3
T 0.686 1.371 1.51 1.647 1.783
Hz1 A/cm 2.394 8.417 11.5 16.38 25.3
FZ1 =3,6.Hz1 A 8.6 30.3 41.4 59 91.1
Bg1 =5,516.E1.10
-3
T 0.637 1.274 1.402 1.529 1.656
l
0.64 0.41 0.35 0.3 0.26
Hg1 = A/cm 1.404 4.798 6.598 9.965 17.8
Fg1 =23,33.l.Hg1 A 21 45.9 53.9 69.7 108
Fzg =F +Fz1+Fg1 A 1037.9 2092.9 2316.3 2550.7 2822.1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

31
 =0.32.Fzg.10
-6
Wb 0.000332 0.00067 0.000742 0.000817 0.000904
c Wb 0.005234 0.010475 0.011527 0.012583 0.01365
Bc =(7,06.E1+0,0532.Fzg).10
-
3
T 0.87 1.742 1.917 2.092 2.27
Hc = A/cm 5.865 50.054 122.364 229.152 329.002
Fc =13,52.Hc A 79.3 676.7 1654.4 3098.1 4448.1
Bg2 =(4,50.E1+0,034.Fzg).10
-3
T 0.555 1.111 1.223 1.335 1.448
Hg2 = A/cm 1.744 11.974 14.034 15.839 17.471
Fg2 =3,81.Hg2 A 6.7 45.9 53.8 60.7 66.9

Fcg2 =Fc +Fg2 A 86 722.6 1708.2 3158.8 4515
Fto =Fzg + Fcg2 A 1123.9 2815.5 4024.5 5709.5 7337.1
F*to = 0.4 1 1.429 2.03 2.61


CHƯƠNG V

THAM SỐ CỦA DÂY QUẤN STATOR
Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC

82. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stator :


. 17,1.1,3 1 23,2 ( )
dyd
lKB cm
τ
=+= +=

Trong đó
y
τ
là chiều rộng trung bình của phần tử.


1
.( ).
.(22,3 2,2).0,889
17,1 ( )
2. 2.2

r
y
Dh
cm
p
π
β
π
τ
+
+
== =
K
đ
, B là các hệ số của Stator tra theo bảng 3.4 [1] được K
đ
= 1,3 và B
= 1
83. Chiều dài trung bình của một vòng dây Stator :


11
2.( ) 2.(13,5 23,2) 73,4 ( )
tb d
lll cm=+= + =
84. Chiều dài một pha dây quấn Stator :


22
111

. .10 73,4.108.10 79,27 ( )
tb
L
lW m
−−
== =

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

32
85. Điện trở tác dụng của một pha dây quấn :


1
1
179,27
1. . 0,677()
. . 46 3.1.0,849
Cu
kcd
L
r
nas
ρ
== =Ω

Trong đó :
2
1.
()

46
Cu
mm
m
ρ
Ω
=
là điện trở suất của đồng ở nhiệt độ tính toán
75
o
C.
86. Trị số tương đối của điện trở dây quấn Stator :


*
11
17,321
. 0,677. 0,051
230,94
dm
dm
I
rr
U
== =


87. Hệ số từ tản rãnh :

'
1424
4
.(0,785 ).
3. 2.
1,84 0,26 ( 0,27) 0,05
.0,938 (0,785 ).0,917 1,086
3.1,1 2.1,1 1,1 0, 26
r
hbhh
kk
bbbb
ββ
λ
=+−++=
−
=+−++ =

Trong đó :
b = d
1
= 1,1cm b
4
= b
41
= 0,26cm
h
4

= h
41
= 0,05cm
0,889 1
β
=
<


1 3. 1 3.0,889
' 0,917
44
k
β
β
++
== =



3. '
113.0,917
0,938
444 4
k
k
β
β
=+ =+ =
h

1
= h
r1
–0,1.d
2
–2.c–c’ = 2,2– 0,1.1,2– 0,04–0,2 = 1,84 (cm)


1
2
1,1
( 2. ') ( 2.0,04 0,2) 0,27 ( )
22
d
hcc cm=− − − =− − − =−

88. Hệ số từ tản tạp :


1
0,03. .
0,03.17,514.0,66
0, 476
'. . 0,177.1,373.3
t
kq
δ
δ
τ
α

λ
δ
== =

89. Hệ số từ tản phần đầu nối :

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.

33

1
'
0,34. .( 0,64. . )
3
0,34. .(23,2 0,64.0,889.17,514) 1
13,5
dn d
q
l
l
δ
λβτ
=−=
=− =

90. Hệ số từ tản giữa các đỉnh răng :


''
14

4
. (1 ).(0, 22 0,32. ) .
1,95 0,26
0,7.(0,021) (1 0,7).(0,22 0,32. ) .0,917 0,298
0, 26
dr m dr m
tb
k
b
β
λαλ α
⎡⎤
−
=+− + =
⎢⎥
⎣⎦
⎡⎤
−
=+−+ =
⎢⎥
⎣⎦

Trong đó :

0,7
m
α
= t
1
= 1,95cm

'
0,021
dr
λ
=
được tra theo hình 4-16 [1].

91. Tổng hệ số từ tản :


1,086 0,476 1 0,298 2,86
rtdndr
λλ λλ λ
=++ + = + ++ =
∑

92. Điện kháng tản Stator :


2
1
1
2
0,158. .( ) . .
100 100 .
50 108 13,5
0,158. .( ) . .2,86 0,593 ( )
100 100 2.3
l

W
f
x
pq
δ
σ
λ
==
==Ω
∑

93. Trị số tương đối điện kháng tản Stato :


*
I
17,321
. 0,593. 0,044
230,94
dm
dm
xx
U
σσ
== =

94. Trị số tương đối của điện kháng phần ứng dọc trục :


*

.
0,87.1194,5
0,928
. 1,11.1008,4
ud udm
ud
oo
kF
x
kF
μδ
== =

Trong đó :


1

108.0,946.17,321
0,45. . 0,45.3. 1194,5 ( )
2
dl d m
udm
Wk I
Fm A
p
== =

k
ud

= 0,87 được tra theo hình 11-12 [1].