đồ án thiết bị điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (267.96 KB, 34 trang )
Đồ án thiết bị điện
LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ điện không đồng bộ ba pha là máy điện quay biến đổi điện năng
thành cơ năng, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp cũng như trong
đời sống hằng ngày của nhân dân vì cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn giá
thành rẻ….
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, của quá trình công
nghiệp hóa- hiện đại hóa, các sản phẩm công nghệ yêu cầu phải tinh xảo, chất
lượng, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Để làm điều đó người kỹ sư thiết
kế phải không ngừng nghiên cứu, tìm hiểu, nắm bắt sự phát triển của xã hội chế
tạo ra những máy điện phù hợp với xu thế phát triển của thời đại.
Trong học kỳ này em được giao thiết kế động cơ không đồng bộ rôto lồng
sóc do thầy giáo Đoàn Đức Tùng hướng dẫn, vì là lần đầu tiên chưa có đầy đủ
kinh nghiệm nên không thể tránh được thiếu sót trong thiết kế vậy mong thầy cô
giáo sau khi xem xét đồ án có gì thiết sót, sơ sài đóng góp ý kiến cho em
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đoàn Đức Tùng đã hướng dẫn em
hoàn thành tốt đồ án.
Sinh viên
Trần Hoàng Luynh
[Type text] Page 1
Đồ án thiết bị điện
YÊU CẦU THIẾT KẾ
Thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha
- Động cơ rôto lồng sóc, kiểu kín IP44, cách điện cấp B, chế độ làm việc
liên tục,chỉ tiêu kỹ thuật theo TCVN 1987-1994
- Công suất định mức: 30KW.
- Số đôi cực: 4
- Điện áp định mức: 380/220 V đấu Y/∆.
- Tần số: 50Hz.
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. Tính toán các kích thước chủ yếu
2. Tính toán thông số stato, rôto
3. Tính toán mạch từ
4. Tính toán thông số động cơ ở chế độ định mức
5. Tính toán tổn hao
6. Tính toán đặc tính
7. Tính toán nhiệt
- Chỉ tiêu kỹ thuật theo TCVN 1987-1994:
+ Hiệu suất:η= 91%
+ Hệ số công suất: cosϕ= 0,9
+ Bội số dòng điện cực đại:
= =
+ Bội số momen cực đại:
= =
+ Bội số mômen khởi động:
= =
Ghi chú: tát cả các số liệu tra bảng lấy từ sách thiết kế máy điện( TKMĐ)
của Trần Khánh Hà
[Type text] Page 2
Đồ án thiết bị điện
I. Tính toán các kích thước chú yếu
Những kích thước chủ yếu của động cơ không đồng bộ là đường kính
trong stato D và chiều dài lõi sắt l. Mục đích của việc lựa chọn kích thước này là
để chế tạo ra máy kinh tế hợp lý nhất mà tính năng phù hợp với tiêu chuẩn nhà
nước. Tính kinh tế của máy không chỉ là vật liệu sử dụng để chế tạo ra máy mà
còn xét đến quá trình chế tạo trong máy, như tính thông dụng của các khuôn dập,
vật đúc, các kích thước và chi tiết tiêu chuẩn hóa…
1. Xác định tốc độ quay đồng bộ
= = =
Trong đó + f
1
: tần số lưới điện đưa vào
+ p: số đôi cực
2. Đường kính ngoài stato
- Đường kính ngoài D
n
có liên quan mật thiết với kết cấu động cơ, cấp cách điện
và chiều cao tâm trục h đã được tiêu chuẩn hóa. Vì vậy thường chọn D
n
theo h.
- Với P
đm
= 30 kw, n
1
= 1500 vòng/phút => Tra bảng 10.1( trang 228 sách TKMĐ)
ta được hiệu suất η= 91%,hệ số công suất cosϕ = 0,89.
- Với 2p= 4, P
đm
= 30 kw => Tra bảng IV.1 ( trang 605 sách TKMĐ) ta được chiều
cao tâm trục h = 200 mm.
- Tra bảng 10.3( trang 230 sách TKM) với chiều cao tâm trục là h=200 mm thì
đường kính ngoài stato theo tiêu chuẩn là:
D
n
= 34,9cm= 349mm
3. Đường kính trong stato
Xác định dường kính trong stato theo công thức
D= k
d
.D
n
Tra bảng 10.2 ( trang 230 sách TKMĐ ) ta được:
k
d
= 0,64 ÷ 0,68
D=(0,64 ÷ 0,68).34,9= 22,34 ÷ 23,73cm
Lấy D= 23,5cm
Trong đó k
d
là hệ số tỉ lệ giữa đường kính ngoài và đường kính trong.
4. Công suất tính toán
os
!"#
##$
% !"!
η ϕ
= = =
[Type text] Page 3
Đồ án thiết bị điện
Trong đó:+ k
E
=E/U= 0,98 là hệ số công suất định mức lấy theo hình 10-2
(trang 231sách TKMĐ ).
+ η và cosϕ lấy theo kết quả ở mục 2.
5. Chiều dài tính toán của lõi sắt stato
&
'
() *
δ δ δ
α
=
Trong đó: + P
’
: công suất tính toán
+ α
δ
: hệ số cung cực từ
+ k
d
: hệ số dây quấn
+ k
δ
: hệ số sóng
+ A: tải đường( tải điện từ)
+ B
δ
: mật độ từ thông khe hở không khí
+ D: đường kính trong stato
+ n
1
: tốc độ đồng bộ
Sơ bộ chọn: k
d
= 0,92
α
δ
= 0,64
k
δ
= 1,11
+ Khi chọn A và B
δ
phải lựa chọn một cách thích hợp vì nó ảnh hưởng rất
nhiều đến kích thước chủ yếu của D và l. Đứng về mặt tiết kiệm vật liệu thì nên
chon A và B
δ
lớn, nhưng nếu A và B
δ
quá lớn thì tổn hao đồng và sắt tăng lên,
làm máy quá nóng, ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng máy. Do đó khi chọn A và
B
δ
cần xét đến chất liệu vật liệu sử dụng. Nếu sử dụng vật liệu sắt từ tốt ( có tổn
hao ít hay độ từ thẩm cao) thì có thể chọn B
δ
lớn. Dùng dây đồng có cấp cách
điện cao thì có thể chọn A lớn. Ngoài ra tỷ số giữa A và B
δ
cũng ảnh hưởng đến
đặc tính làm việc và khởi động của động cơ không đồng bộ, vì A đặc trưng cho
mạch điện, B
δ
đặc trưng cho mạch từ.
Tra hình 10-3b ( trang 233 sách TKMĐ ) ta được:
(
( #
%
=
,
) +
δ
=
Vậy:
( )
##
' %
!##
= =
Lấy L
tt
= 14,8 cm
[Type text] Page 4
Đồ án thiết bị điện
Chiều dài lõi sắt stato-rôto bằng:
L
1
= L
2
= L
tt
= 14,8 cm
6. Bước cực
* #
"%
π π
τ
= = =
Trong đó: + D: đường kính trong stato
+ p: số đôi cực
7. Lập phương án so sánh
Hệ số hình dáng:
#
'
"
"
"
λ
τ
= = =
Trong dãy động cơ không dồng bộ có công suất từ 0,55-90 kw, ta thấy
động cơ có công suất 30kw (2p=4) và động cơ có công suất 37kw (2p=4) có
cùng đường kính ngoài ( tức là cùng chiều cao tâm trục h= 200mm).
Do đó hệ số tăng công suất:
#
#
#
γ
= =
Do đó hệ số chỉ từ thông tản của máy 37 kw là:
# #
#" !"
λ γ λ
= = =
Theo hình 10.3b ( trang 235 sách TKMĐ ) ta thấy λ
30
, λ
37
đều nằm trong
phạm vi kinh tế, do đó việc chọn phương án trên hợp lý.
8. Dòng điện pha định mức
os
#
#
#
(
#, % #!"!
η ϕ
= = =
II. Tính toán thông số stato-rôto
A. Tính toán thông số stato
1. Số rãnh stato
Chọn số rãnh của một pha dưới một cực từ q
1
: chọn q
1
nhiều hay ít có ảnh
hưởng đến số rãnh stato Z
1
. Trị số q
1
thường chọn theo số nguyên vì cải thiện
được đặc tính làm việc và khả năng làm giảm tiếng kêu của máy. Còn nếu q
1
là
phân số thì cũng một phần làm giảm suất điện động bậc cao nhưng chỉ được
chọn trong một số trường hợp cần thiết.
Ta chọn số rãnh của một pha dưới một cực từ q
1
= 4 rãnh.
[Type text] Page 5
Đồ án thiết bị điện
Z
1
= m.2p.q
1
= 3.2.2.4= 48 rãnh
Trong đó:+ m: số pha
+ p: số đôi cực
2. Bước rãnh stato
* #
#"%
- "
π π
= = =
3. Số cạnh tác dụng của môt rãnh
Chọn số mạch nhánh song song của một pha ( chọn mạch nhánh song song
là ước số chung của số cực từ): a
1
= 4
( )
.
(
##"
, / #!" %
= = =
Lấy U
r1
= 40 cạnh ( do chọn dây quấn 2 lớp nên U
r1
phải lấy số chẵn)
4. Số vòng dây nối tiếp của một pha
w
.
,
0 "
= = =
vòng
Trong đó:+ q
1
: số rãnh của một pha dưới một cực.
+ a
1
: số mạch nhánh song song.
5. Tiết diện và đường kính dây dẫn
Chọn mật độ dòng điện J: việc chọn ra mật độ dòng điện ảnh hưởng đến
hiệu suất và sự phát nóng của máy mà sự phát nóng này chủ yếu phụ thuộc vào
tích số AJ. Tích số này tỷ lệ với suất tải nhiệt của máy. Do đó theo kinh nghiệm
thiết kế chế tạo, người ta căn cứ vào cấp cách điện để xác định AJ.
+ Với D
n
= 34,9cm tra hình 10-4 (trang 237 sách TKMĐ) ta được tích số
AJ
(
""
%
=
+ Mật độ dòng điện:
AJ
"" (
1
( #
= = =
+ Sơ bộ tính tiết diện dây:
2 ##
1
= = =
Ở đây lấy số sợi dây ghép song song: n
1
= 2 sợi.
Theo phụ lục VI bảng V1.1 (trang 619 sách TKMĐ) chọn dây đồng tròn
Nga tráng Men PETV có đường kính d/d
cđ
= 1,32/1,405 mm, s= 1,368 mm
2
.
[Type text] Page 6
Đồ án thiết bị điện
Với + d: Đường kính dây không kể cách điện (mm).
+ d
cđ
: Đường kính dây kể cả cách điện (mm).
+ S: tiết diện dây (mm
2
).
6. Kiểu dây quấn
Dây quấn stato đặt vào rãnh của lõi thép stato và được cách điện với lõi
thép. Dây quấn có nhiệm vụ cảm ứng được sức điện động nhất định, đồng thời
cũng tham gia vào việc chế tạo nên từ trường cần thiết cho sự biến đổi năng
lượng điện có trong máy.
+ Ở đây ta chọn dây quấn bước ngắn 2 lớp mục đích là để khử từ trường
sóng bậc cao, giảm lượng đồng sử dụng, khử sóng bậc cao, giảm từ trường tản ở
phần bối dây và trong rãnh stato, làm tăng cosϕ, cải thiện đặc tính mở máy động
cơ, giảm tiếng ồn điện từ lúc động cơ vận hành.
Ta có: Bước cực của stato tính theo bước rãnh là khoảng cách giữa hai cực
từ liên tiếp nhau:
- "
τ
= = =
rãnh.
Chọn dây quấn 2 lớp bước ngắn với bước dây quấn: y =10 rãnh.
Hê số bước tương đối β:
3
"##
β
τ
= = =
Ta thấy β < 1: dây quấn bước ngắn.
Trong đó:+ y: bước dây quấn là khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của 1
phần tử tính bằng số rãnh.
+ β: hệ số bước tương đối
7. Hệ số dây quấn
+ Hệ số bước ngắn:
3
2 2 !
π π
β
= = =
÷ ÷
+ Hệ số bước rãi:
.
2 0 2
!"
02 2
α
α
÷ ÷
= = =
Trong đó : α: là góc lệch pha giữa các suất điện động của hai cạnh tác
dụng đặt trong hai rãnh kề nhau
[Type text] Page 7
Đồ án thiết bị điện
# #
- "
α
= = =
Hệ số dây quấn: k
d
= k
y
.k
r
= 0,966.0,958= 0,925
8. Từ thông khe hở không khí:
w
&
,
δ
φ
=
k
E
= 0,98 (lấy kết quả ở mục 4 phần I)
( )
!"
# $4
!"
φ
= =
k
δ
: hệ số dạng sóng
9. Mật độ từ thông khe hở không khí:
#
) +
' ""
δ
δ
α τ
Φ
= = =
Trong đó: + α
δ
: hệ số cung cực từ
+ ɸ: từ thông khe hở không khí
+ τ: bước cực (cm) tính ở mục 6 phần I.
+ L
1
: chiều dài lõi sắt stato
10. Sơ bộ định chiều rộng của răng:
-
- %
) '
"#"
4 +
) ' ""!
δ
= = =
Trong đó: + B
Z1
: mật độ từ thông răng stato tra theo bảng 10.5b (trang 241
sách TKMĐ) ta được B
Z1
= (1,75 ÷ 1,95)T ta chọn B
Z1
= 1.8T.
+ Hệ số ép chặt lõi thép: k
c
= 0,95
+ B
δ
: từ thông khe hở không khí
+ t
1
: bước cực stato
+ L
1
: chiều dài tính toán stato
11. Sơ bộ định chiều cao gông stato:
%
#
#%
) ' "!
φ
= = =
[Type text] Page 8
Đồ án thiết bị điện
Ở đây lấy B
g1
= 1,55 T theo bảng 10.5a (trang 240 sách TKMĐ )
Trong đó: + ɸ: từ thông khe hở không khí
+ L
1
: chiều dài tính toán lõi thép stato
12. Kích thước rãnh và cách điện:
• Chiều cao rãnh stato
( )
.
* *
#! #
# %
−
−
= − = − =
Trong đó: + D
n
= 34,9 cm đường kính ngoài stato, tính ở mục 2 phần I.
+ D = 23,5 cm đường kính trong stato, tính ở mục 3 phần I.
+ h
’
g1
= 3 cm chiều cao gông stato
• Bề rộng rãnh stato
+ Chọn bề rộng miệng rãnh stato b
41
= 0,3 cm.
+ Chọn chiều cao miệng rãnh stato h
41
= 0,05 cm.
+ Chiều rộng rãnh stato phía đáy tròn nhỏ d
1
( )
-
* 4 -
# "
& !# %
- "
π
π
π π
+ −
+ −
= = =
− −
+ Chiều rộng rãnh stato phía đáy tròn lớn d
2
( )
. -
* 4 - # "
& %
- "
π π
π π
+ − + −
= = =
+ +
• Chiều cao thực của răng stato
( )
- .
%= − = − =
Theo bảng VIII-1 ở phụ lục VIII chiều dày cách điện rãnh là c = 0,4 mm,
chiều dày cách điện của nêm là c
’
= 0,5 mm.
• Tính hệ số lấp đầy k
đ
:
+ Diện tích của rãnh trừ nêm:
( )
.
& & & & &
5
"
!# !# !#
"
"
π
π
+ +
= + −
+ +
= + − =
Trong đó: h
12
là chiều cao tính tâm đáy lớn đến chiều cao miệng rãnh stato
[Type text] Page 9
Đồ án thiết bị điện
( )
.
& " %= − − = − − =
Chiều rộng của miếng cactông nêm là :
&
π
÷
, của tấm cách điện giữa
hai lớp là (d
1
+ d
2
).
+ Diện tích cách điện của rãnh:
%
& &
5 & & % %
!#
" !# #!#!
π
π
π
π
= + + + +
= + + + + =
+
( )
. . %
5 5 5 #!#!
= − = − =
Diện tích
có ích của rãnh:
=> Hệ số lấp đầy rãnh stato:
. %&
.
, &
5
= = = <
Nhận xét: với hệ số lấp đầy như trên là đạt yêu cầu kỹ thuật đặt ra
Chọn kiểu rãnh hình quả lê, với các kích thước được tính ở trên như sau:
h
r1
= 27 mm; h
12
= 20,8 mm; d
1
= 9,3 mm; d
2
= 11,4 mm; b
41
= 3 mm; h
41
= 0,5 mm
Hình 1.1: kích thước rãnh stato
13. Bề rộng răng stato:
Bề rộng răng stato phía đáy rãnh phẳng:
[Type text] Page 10
Đồ án thiết bị điện
( )
( )
( )
-
* &
4 &
-
# !#
!# %
"
π
π
+ +
= −
+ +
= − =
Bề rộng răng stato phía đáy rãnh tròn
( )
( )
( )
( )
( )
-
*
4 &
-
# "
"
π
π
+ +
= −
+ +
= − =
Bề rộng răng stato trung bình:
6 6
6
4 4
4 %
+ +
= = =
14. Chiều cao gông stato:
Đối với động cơ có đáy rãnh stato phẳng, theo công thức 4-46 giáo trình
TKMĐ- Trần Khánh Hà ta có:
( )
.
* *
&
#! #
#! %
−
= − +
−
= − + =
15. Khe hở không khí:
• Theo kết quả thì khe hở phụ thuộc vào kích thước đường kính ngoài rôto, khoảng
cách giữa hai ổ bi và đường kính trục. Nguyên nhân là đường kính D ảnh hưởng
đến dung sai lắp ghép của vỏ, nắp, lõi sắt, từ đó quyết định độ lệch tâm cho phép
và lực từ một phía của máy. Đường kính trục và khoảng cách giữa hai ổ bi quyết
định độ võng của trục.
[Type text] Page 11
Đồ án thiết bị điện
• Nếu chọn khe hở không khí nhỏ thì dòng điện không tải và cosϕ cao, nhưng khe
hở quá nhỏ làm cho việc chế tạo và lắp rắp thêm khó khăn, stato dễ chạm với
rôto ( sát cốt) làm tăng thêm tổn hao phụ và điện kháng tản tạp của động cơ cũng
tăng lên.
Theo công thức 11-27b trang 277, giáo trình TKMĐ – Trần Khánh Hà, ta có
( )
* ! # !
#
δ
= + = + =
÷
÷
Theo những máy đã chế tạo bảng 10.8 (trang 253 sách TKMĐ) ta lấy δ
=0,7mm.
B. Tính toán thông số rôto:
1. Số rãnh rôto:
Việc chọn số rãnh rôto lồng sóc Z
2
là một vấn đề quan trọng vì khe hở
không khí của máy nhỏ, khi mở máy mômen phụ do từ thông sóng bậc cao gây
nên ảnh hưởng đến quá trình mở máy và ảnh hưởng cả đến đặc tính làm việc.
Với Z
1
= 48 rãnh và 2p= 4 tra bảng 10.6 (trang 246 sách TKMĐ) ta chọn
Z
2
= 38 rãnh.
2. Đường kính ngoài rôto:
* * # # "%
δ
= − = − =
Trong đó: + D: đường kính trong stato.
+ δ: khe hở không khí.
3. Bước răng rôto:
( )
* "
" %
- #"
π π
= = =
4. Sơ bộ định chiều rộng của răng rôto:
( )
-
- 7
) 8
""
4 " %
) 8 ""!
δ
= = =
Trong đó: + B
δ
= 0,75 T: mật độ từ thông khe hở không khí.
+ L
2
= 14,8 cm: chiều dài lõi sắt rôto.
+ k
c2
: hệ số ép chặt lõi sắt rôto, ta chọn k
c2
= 0,95
+ B
Z2
: mật độ từ thông trong răng rôto, theo bảng 10.5.b (trang
241 sách TKMĐ) ta được B
Z2
= 1,8 T.
[Type text] Page 12
Đồ án thiết bị điện
5. Đường kính trục rôto:
( )
* #* ## %= = =
Lấy D
t
= 7 cm.
6. Dòng điện trong thanh dẫn rôto:
( )
&
&
$
#"!
! # (
- #"
= = = =
Trong đó: + k
I
= 0,92 tra hình 10.5 trang 244 sách TKMĐ.
+ k
d1
= 0,925: hệ số dây quấn stato
+ Z
2
= 38 rãnh: số rãnh rôto.
+ m
1
=3 số pha dây quấn stato
+ W
1
=80:vòng số vòng dây nối tiếp của một pha trong stato.
+ I
1đm
= 56,1A : dòng diện pha định mức.
7. Dòng điện trong vành ngắn mạch:
( )
1832 A
9 &
#
2 2
- #"
π π
= = =
Trong đó: + p: số đôi cực.
+Z
2
:số rãnh rôto.
8. Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm:
Trong động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, tiết diện rãnh rôto đồng thời
là tiết diện thanh dẫn rôto, vì vậy phải làm sao cho mật dộ dòng điện trong thanh
dẫn rôto thích hợp.
Với thanh dẫn bằng nhôm thì mật độ dòng điện thanh dẫn rôto J
2
= 1,5 ÷
3,5( A/mm
2
) ta chọn sơ bộ J
2
= 3 ( A/mm
2
).
Tiết diện thanh dẫn:
( )
&
&
#
5
1 #
= = =
2
mm
9. Tiết diện vành ngắn mạch:
[Type text] Page 13
Đồ án thiết bị điện
Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch:
( )
2
v 2
J 8 J 2 4 A mm
"#
/ :
= = =
Tiết diện vành ngắn mạch:
( )
9
9
9
"#
5 ####
1
= = =
10. Kích thước rãnh rôto và vành ngắn mạch:
a. Kích thước rãnh rôto:
Khi chiều cao tâm trục là h=200 mm ta chọn rãnh rôto hinh ôvan như
hình vẽ, đường kính d
1
=d
2
= d= 6,8 mm.
Vậy chiều cao sơ bộ là:
( )
&
& "
5
& "
π π
− −
= = =
( )
.
& " # = + + = + + =
Trong đó: + Chọn b
42
= 1,5 (mm): chiều rộng miệng rãnh rôto.
+ Chọn h
42
= 0,5 (mm): chiều cao miệng rãnh rôto.
Như vậy: ta có kích thước của rôto như sau:
h
r2
=31,5 mm h
42
= 0,5 mm
d
1
=d
2
= 6,8 mm b
42
= 1,5 mm
h
12
= 24,2 mm
b. Kích thước vành ngắn mạch:
Chiều cao vành ngắn mạch a:
( )
.
# #" = = =
Chiều rộng vành ngắn mạch b:
( )
5
####
4
#"
= = =
Đường kính vành ngắn mạch D
v
:
( ) ( )
* * # #" ! = − + = − + =
11. Diện tích rãnh rôto:
[Type text] Page 14
Đồ án thiết bị điện
( )
.
5 & & " " ""
π π
= + = + =
12. Diện tích vành ngắn mạch:
( )
5 4 #" #
= = =
13. Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng:
( )
( )
( )
6
#
* &
#
4 &
-
" "
#
" " %
#"
π
π
÷
− − +
= −
− − +
= − =
Trong đó: + D
’
= 22,228 (cm): đường kính ngoài rôto.
14. Chiều cao gông rôto:
( )
.
* *
&
"
# " %
−
= − +
−
= − + =
Trong đó: + D
t
= 7 cm : đường kính trục rôto.
15. Độ nghiêng rãnh rôto:
Để giảm bớt biên độ của sóng bậc cao, ta có thể làm rãnh stato, rôto
nghiêng, ở đây ta thiết kế rãnh nghiêng trên rôto.
Theo công thức 10-16b, lấy độ nghiêng rãnh bằng1 bước rãnh stato
( )
* #
4 %
- "
π π
= = =
Trong đó: Z
1
= 48 rãnh: số rãnh của stato.
III. TÍNH TOÁN MẠCH TỪ:
1. Hệ số khe hở không khí:
[Type text] Page 15
Đồ án thiết bị điện
Thực tế do mặt stato và rôto đều có răng nên đường sức từ phân bố không
đều ở khe hở không khí, chúng tập trung nhiều ở răng còn ở rãnh thì thưa. Hệ số
khe hở không khí (k
δ
) nói lên ảnh hưởng của răng stato và rôto tới khe hở.
δ δ δ
=
Với k
δ
1
và k
δ
2
lần lượt là khe hở do răng của rãnh stato và rôto gây nên:
+ Tính k
δ
1
δν
δ
.
11
1
1
−
=
(1)
Với
4
#
!"
4 #
δ
ν
δ
÷ ÷
= = =
+
+
Trong đó: + b
41
= 3(mm): chiều rộng miệng rãnh stato.
+ t
1
= 1,538 (cm): bước rãnh stato.
+ δ= 0,7 (mm): khe hở không khí.
Thay số vào (1) ta được:
#"
!!
#" !"
δ
ν δ
= = =
− −
+ Tính k
δ
2
δ
ν δ
=
−
(2)
Với
4
#
4
ν
δ
δ
÷ ÷
= = =
+
+
Trong đó: + b
42
= 1,5(mm): chiều rộng miệng rãnh rôto.
+ t
2
= 1,84 (cm): bước rãnh rôto.
+ δ= 0,7 (mm): khe hở không khí.
[Type text] Page 16
Đồ án thiết bị điện
Thay số vào (2) ta được:
"
" #
δ
ν δ
= = =
− −
Vậy hệ số khe hở không khí là:
!!
δ δ δ
= = =
2. Chọn loại thép:
Chọn loại thép kỹ thuật điện cán nguội loại 2212.
3. Sức từ động khe hở không khí:
Mạch từ có 2 đoạn qua khe hở không khí, bề rộng của khe hở không khí
theo hướng kính. Vậy sức từ động khe hở không khí:
( )
4
F 1 6 B 1 1 6 75 1
!" (
δ δ δ
δ
= = =
Trong đó: + B
δ
=0,75(T): Mật độ từ thông khe hở không khí.
4. Mật độ từ thông ở răng stato (tính lại việc chọn B
Z1
=1,8 T):
( )
1,796
-
- 7
) '
" #"
) +
4 ' "!
δ
= = =
Trong đó: + b
Z1
= 0,676 (cm): Bề rộng răng stato trung bình.
+ k
c
=0,95: Hệ số ép chặt lõi thép.
+L
1
= 14,8 (cm): Chiều dài lõi sắt stato.
5. Cường độ từ trường trên răng stato:
Theo bảng V-6 phụ lục V (trang 608 sách TKMĐ) ta có:
-
(
; "
%
=
÷
coi lại chọn
6. Sức từ động trên răng stato:
( )
- - -
< ; #" " (
= = =
Trong đó: +
( )
- .
&
#
# #
= − = − =
+ h
r1
= 27 (cm): Chiều cao rãnh stato.
+ d
2
= 11,4 (mm): Chiều rộng rãnh stato phía đáy tròn lớn.
[Type text] Page 17
Đồ án thiết bị điện
7. Mật độ từ thông ở răng rôto (tính lại việc chọn B
Z2
=1,8 T):
( )
,793
-
7
-
#
) '
" "
) +
4 ' ""!
δ
÷
= = =
Trong đó: + b
Z2(1/3)
= 0,81 (cm): Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng.
+ k
c
=0,95: Hệ số ép chặt lõi thép.
+L
2
= 14,8 (cm): Chiều dài lõi sắt rôto.
8. Cường độ từ trường trên răng rôto:
Theo bảng V-6 phụ lục V (trang 608 sách TKMĐ) ta có:
-
(
; "
%
=
÷
coi lại chọn
9. Sức từ động trên răng rôto:
( )
- - -
< ; !#" # (
= = =
Trong đó: +
( )
- .
& "
# !#
# #
= − = − =
+ h
r2
= 3,15 (cm): Chiều cao rãnh rôto .
+ d
2
= 6,8 (mm): Đường kính rãnh rôto.
10. Hệ số bảo hòa răng:
- -
-
< < <
!" " #
< !"
δ
δ
+ +
+ +
= = =
11. Mật độ từ thông trên gong stato:
( )
%
#
) +
' #!"!
Φ
= = =
Trong đó: + ɸ = 0.0131(Wb): từ thông khe hở không khí.
+ h
g1
= 3,19 (cm): chiều cao gong stato.
+ L
1
= 14,8 (cm): chiều dài lõi sắt stato.
+ k
c
= 0,95: hệ số ép chặt lõi sắt stato.
12. Cường độ từ trường ở gong stato:
Theo bảng V-9 ở phụ lụcV ( trang 611 sách TKMĐ) ta có:
H
g1
= 10 A/cm
[Type text] Page 18
Đồ án thiết bị điện
13. Chiều dài mạch từ ở gông stato:
( )
( )
( )
cm
*
#! #!
'
π
π
−
−
= = =
Trong đó: + D
n
= 34,9 (cm): đường kính ngoài stato.
14. Sức từ động ở gông stato:
( )
g1 g1 g1
F L H (= = =
15. Mật độ từ thông trên gông rôto:
( )
1,013 T
7
#
)
' "!
Φ
= = =
Trong đó: + ɸ = 0.0131(Wb): từ thông khe hở không khí.
+ h
g2
= 4,6 (cm): chiều cao gông rôto.
+ L
2
= 14,8 (cm): chiều dài lõi sắt rôto.
+ k
c
= 0,95: hệ số ép chặt lõi sắt rôto.
16. Cường độ từ trường ở gông rôto:
Theo bảng V-9 ở phụ lụcV ( trang 611 sách TKMĐ) ta có:
H
g2
= 2,31 A/cm
17. Chiều dài mạch từ ở gông rôto:
( )
( )
( )
cm
*
' !
π
π
+
+
= = =
Trong đó: + D
t
= 7,05(cm ): đường kính trục rôto.
18. Sức từ động ở gông stato:
( )
g2 g2
F L H
!# (
= = =
19. Tổng sức từ động của mạch từ:
[Type text] Page 19
Đồ án thiết bị điện
( )
- -
< < < < < <
!" " #
# (
δ
= + + + +
= + + + +
=
Trong đó: + F
δ
: sức từ động khe hở không khí.
+ F
Z1
, F
Z2
: sức từ động trên răng stato, rôto.
+ F
g1
, F
g2
: sức từ động trên gong stato, rôto.
20. Hệ số bão hòa toàn mạch:
< #
< !"
µ
δ
= = =
21. Dòng điện từ hóa:
( )
w
&
< #
(
"!
µ
= = =
Trong đó: + k
d
= 0,925: Hệ số dây quấn.
+ w
1
= 80 vòng: Số vòng dây nối tiếp của một pha.
22. Dòng điện từ hóa phần trăm:
: :
µ
µ
= = =
IV. Tham số động cơ ở chế độ định mức:
∗ Nhận xét:
+ Điện trở và điện kháng của dây quấn là những tham số chủ yếu của máy điện.
+ Điện kháng xác định bởi từ thông móc vòng của cảm ứng tương hổ xuyên qua
các khe hở không khí và móc vòng vào cả hai cuộn dây stato và rôto động cơ,
sinh ra điện kháng cơ bản đó là điện kháng hổ cảm. Từ thông móc vòng tản chỉ
móc vòng mỗi bản thân cuộn dây, sinh ra điện kháng tản x
1
đối với stato và x
2
đối với rôto, x
1
+x
2
là điện kháng của dây quấn động cơ.
+ Điện trở động cơ giúp xác định những tổn hao của dây quấn động cơ ở chế độ
xác lập và quá trình quá độ.
[Type text] Page 20
Đồ án thiết bị điện
1. Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato:
( )
3
8 ) # ! %
τ
= + = + =
Với τ
y
là chiều rộng trung bình của phần tử
( )
( )
3
.
* 3
#
%
- "
τ
π
π
+
+
= = =
Trong đó: + D=23,5 (cm): Đường kính trong stato.
+ h
r1
=2,7 (cm): Chiều cao rãnh stato.
+ Z
1
= 48( rãnh): số rãnh stato.
+ y =10 (rãnh): bước dây quấn.
+ k
đ1
= 1,3; B=1(cm) tra theo bảng 3.4 trang 69 sách TKMĐ.
2. Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato:
( )
4
8 ' 8 " ! #!! %= + = + =
Trong đó: + L
1
= 14,8 (cm): chiều dài lõi sắt stato.
3. Chiều dài dây quấn một pha của sato:
( )
.
4
' 8 $ #!!"
− −
= = =
Trong đó: + W
1
=80(vòng): số vòng dây nối tiếp của một pha trong stato.
4. Điện trở tác dụng của dây quấn stato:
( )
'
.
2 #"
ρ
= = = Ω
Trong đó: +
ρ
Ω
=
÷
: điện trở suất của đồng ở 75
0
C.
+ n
1
= 2 (sợi): số sợi dây ghép song song.
+ a
1
= 4: số mạch nhánh song song.
+ S
1
= 1,368 (mm
2
); tiết diện dây.
Tính theo đơn vị tương đối:
=
. . . #
, ,
= = = =
[Type text] Page 21
Đồ án thiết bị điện
Trong đó: + I
pđm
=56,1(A):
Dòng điện pha định mức.
5. Điện trở tác dụng của dây quấn rôto:
( )
& (8
.
' "
. #
5 # ""
ρ
− −
−
= = = Ω
Trong đó:+ S
r2
= 200,88(mm
2
): Diện tích rãnh rôto.
+ L
2
= 14,8 (cm): chiều dài lõi sắt rôto.
+
(8
#
ρ
Ω
=
÷
: điện trở suất của nhôm ở 75
0
C.
6. Điện trở vành ngắn mạch:
( )
(8
*
!
. !#
- 5 # #"###
π
π
ρ
−
−
−
= = = Ω
Trong đó: + D
v
= 19,62 (cm): Đường kính vành ngắn mạch.
+ S
v
=
####
(mm
2
): Tiết diện vành ngắn mạch.
+ Z
2
= 38(rãnh): số rãnh rôto.
7. Điện trở rôto:
( )
&
.
!#
. . # !
#!
−
− −
= + = + = Ω
∆
Trong đó:
2 2 #!
- #"
π π
∆ = = =
8. Hệ số quy đổi:
( ) ( )
&
$ # "!
!
- #"
γ
= = =
Trong đó: + k
d1
= 0,925: hệ số dây quấn stato.
+ m
1
= 3: số pha.
9. Điện trở rôto đã quy đổi:
[Type text] Page 22
Đồ án thiết bị điện
( )
. . !! "
γ
−
= = = Ω
Tính theo đơn vị tương đối:
=
. . " "
, ,
= = = =
10. Hệ số từ dẫn tản rãnh stato:
.
4
"
#4 4 4 4
β β
λ
= + − + +
÷
Với β=0,833: Hê số bước tương đối.
# #"##
"
β
β
+ +
⇒ = = =
#
#"
!
β
β
+
+
⇒ = = =
( )
1 r1 2
h h 1 d 2 c c / > = − − − = − − − =
Trong đó: + c = 0,4 (mm) chiều dày cách điện rãnh .
+ c
’
= 0,5( mm) chiều dày cách điện của nêm.
( )
2
h 2 c c 2
&
!#
> ##
= − − − = − − − = −
÷ ÷
b
41
=3(mm): bề rộng miệng rãnh stato.
b=d
1
=9,3(mm): Chiều rộng rãnh stato phía đáy tròn nhỏ.
h
41
=0,5(mm): chiều cao miệng rãnh stato.
Thay vào ta được:
( )
.
##
#
! " "
#!# !# !# #
λ
−
⇒ = + − + + =
÷
11. Hệ số từ dẫn tản tạp stato:
[Type text] Page 23
Đồ án thiết bị điện
( )
&
0
!
δ
ρ
λ σ
δ
=
Trong đó:+ t
1
= 1,538 (cm): Bước rãnh stato.
+ q
1
=4: số rãnh của một pha dưới một cực.
+ k
d1
= 0,925: hệ số dây quấn stato.
+δ = 0,7 (mm): khe hở không khí.
+ k
δ
= 1,126: hệ số khe hở không khí.
ρ
t1
= 0,72 theo bảng tra 5.3 sách TKMĐ
σ
1
= 0,0062 theo bảng tra 5.2a
4
#
## ## !
#"
δ
= − = − =
Thay vào ta được:
( )
#" ! !
!
λ
⇒ = =
12. Hệ số từ tản phần đầu nối:
( ) ( )
1 1
34 l 64 34 64
0
! "##" #"
8 "
δ
λ β τ
= − = − =
Trong đó: + l
δ
= L
1
= 14,8 (cm): chiều dài lõi sắt stato.
+ l
đ1
= 24,295 (cm): Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato.
+ β=0,833: Hê số bước tương đối.
+ τ =18,46 (cm):Bước cực.
13. Hệ số từ dẫn tản stato:
.
#" #
λ λ λ λ
∑ = + + = + + =
14. Điện kháng dây quấn stato:
[Type text] Page 24
Đồ án thiết bị điện
( )
8
$
"
0
" "
" # ##
δ
λ
= Σ
÷
= = Ω
÷
Tính theo đơn vị tương đối:
=
&
##
"
,
= = =
15. Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto:
.
.
4
4
#4 "5 4 4
π
λ
= − + − +
÷
Trong đó: + h
1
=24,2 (mm): chiều cao rãnh rôto.
+ b= 20,2 (mm): Chiều rộng vành ngắn mạch.
+ b
42
=1,5 (mm):chiều rộng miệng rãnh rôto.
+ h
42
=0,5 (mm): chiều cao miệng rãnh rôto.
+ k=1 do rãnh ôvan.
+ S
r2
= 200,88 (mm
2
): Diện tích rãnh rôto.
973
.
# """
π
λ
⇒ = − + − + =
÷
16. Hệ số từ dẫn tản tạp rôto:
( )
0
!
δ
δ
σ
ρ
λ
δ
=
Trong đó: + t
2
= 1,84 (cm): Bước răng rôto.
+
2
q
- #" !
# #
= = =
(rãnh).
+ k
δ
2
= 1,025: khe hở do răng của rãnh rôto gây nên.
+ k
42
= 1,ρ
t2
= 1
[Type text] Page 25
