Đồ Án Thiết Kế Động Cơ Không Đồng Bộ Một Pha Với Tụ khởi động
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (574.72 KB, 44 trang )
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
đợc xác định kích thớc chủ yếu
và thông số pha chính
Kích thớc chủ yếu ở đây là đờng kính trong D (có khi là đờng kính
ngoài Dn) và chiều dài tính toán l của lõi sắt stato. Ngoài ra cần chú ý đến sự
liên quan giữa các kích thớc chủ yếu ấy thể hiện ở các hệ số kết câu nh tỷ lệ
giữa đờng kính trong và đờng kính ngoài kD = D/Dn, tỷ lệ giữa chiều dài lõi sắt
với đờng kính trong lõi sắt = l/D hay với đờng kính ngoài lõi sắt k1s = l/Dn.
2. 1.Công suất đẳng trị
PđmIII = 1Pđm =2,3.180 =414 (W)
trong đó 1 là hệ số biểu thị tỷ số giữa công suất có ích của máy ba pha và
máy thiết kế có cùng kích thớc. Theo[1], trang 19, với động cơ điện một pha
có tụ khởi động thì:
1 =(2,2 ữ 2,78); Chọn 1 =2,3
2. 2 . Công suất tính toán của động cơ 3 pha đẳng trị
PsIII =
PdmIII
414
=
= 701,695
III cos III 0,59
(W)
trong đó: Theo hình (1-1) của [1] ta có: III .cosIII = 0,59
2. 3. Tốc độ đồng bộ của động cơ
n
db
=
60. f 60.50
=
= 3000 (vg/p)
p
1
2. 4. Đờng kính ngoài Stato đợc đợc xác định theo công thức
Dn =
PSIII .P
44
44
701,695.1
3
3
=
= 13,04 (cm)
k D B . A. ..ndb 0,55 0,5.120.0,9.3000
trong đó:
- B = (0.3 ữ 1) T: mật độ từ thông khe hở không khí, chọn B =0,5 T.
- Tải đờng A=(90 ữ 180) A/cm, chọn A=120 (A/cm ).
- Hệ số
= l
- Hệ số
k
= D
D
D = ( 0,22 ữ1,57 ), chọn
Dn
= 0,9 .
= ( 0,485 ữ 0,615 ), chọn
k
D
= 0,55 .
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
Khi đợc xác định đờng kính ngoài lõi sắt cần chú ý đến chiều cao tâm
trục của máy thiết kế. Do đó dựa vào đờng kính ngoài theo tiêu chuẩn ở [1]
(trang ta có: đờng kính ngoài Dn = 131 mm, chiều cao tâm trục: H =80 mm.
2. 5. Đờng kính trong stato
D = kD . Dn =0,55.131 =72,05 (mm)
2. 6 . Bớc cực của Stato
=
.D .72,05
= 113,12 (mm)
=
2p
2.1
2 . 7 . Chiều dài tính toán của stato
l = .D =0,9.72,05 = 64,845 (mm)
Chọn l = 65 mm
2. 8 . Chiều dài khe hở không khí
Để giảm nhỏ dòng điện không tải và nâng cao cos, khe hở không khí
thờng chọn nhỏ, nhng khe hở càng nhỏ càng khó chế tạo do đó giá thành chế
tạo cao. Khe hở còn có ảnh hởng đến sóng bậc cao, khe hở càng nhỏ thì ảnh hởng đó càng lớn.
Do đó khe hở không khí trong động cơ điện công suất nhỏ thờng chọn
trong khoảng : = 0,2 + D/200 mm
Ta chọn = 0,3 (mm)
2. 9 . Đờng kính ngoài lõi sắt rôto
D = D 2. =72,05 2.0,3 =71,45 (mm)
2. 10 . Đờng kính trục rôto
dt = 0,3.D = 0,3. 72,05 = 21,6 (mm)
2. 11.Chọn số rãnh stato và rôto
Việc chọn số rãnh của động cơ điện công suất nhỏ ở stato và số rãnh
rôto có quan hệ mật thiết với nhau và khi xét đến quan hệ đó phải chú ý đến
những yếu tố sau:
Đặc tính mômen M = f(n) không có choó lồi lõm nhiều do những
mômen ký sinh đồng bộ và không đồng bộ gây ra
Động cơ khi làm việc, tiếng ồn do lực hớng tâm sinh ra nhỏ nhất.
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
Tổn hao do phần răng sinh ra nhỏ nhất
Ngoài ra khi đã cho đờng kính ngoài stato, việc chọn số rãnh stato còn
phụ thuộc vào chiều rộng răng nhỏ nhất mà công nghệ cho phép. Sự phối hợp
giữa số rãnh stato (ZS) và số rãnh rôto (ZR) theo bảng 2-1 và 2-2 của [1]. Dựa
vào các bảng này, chọn: ZS = 24 ; ZR = 19.
Trong động cơ điện một pha có phần tử khởi động, pha chính chiếm 2/3
tổng số rãnh stato, pha phụ chiếm 1/3. Với sự phân bố rãnh nh vậy có thể triệt
tiêu sóng bậc 3 trong đờng biểu diễn sức từ động của pha chính.
2. 12.Chọn dây quấn
Ta chọn dây quấn hai lớp bớc ngắn đồng khuôn để giảm sóng bậc 3 của
từ thông, làm ảnh hởng đến đặc tính khởi động của động cơ điện.
1 2 3
Y
4 5 6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
A
B
X
Sơ đồ khai triển của dây quấn động cơ kđb
một pha mở máy bằng tụ
Với Zs = 24; p = 1; QA = 8; QB = 4; AX pha chính; B Y pha phụ
2.13.Số rãnh pha chính (pha A) và số rãnh pha phụ (pha B)
ZA =
2.Z S 2.24
=
= 16 rãnh
3
3
ZB= Z S = 24 = 8 rãnh
3
3
2.14. Số rãnh pha dới một cực của mỗi
trong đó:
- m: số pha
QA =
ZA
16
=
=8
2mp 2.1.1
QB =
ZB
8
=
= 4
2mp 2.1.1
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
- p: số đôi cực
2.15. Hệ số dây quấn stato
. p.Q A
.1.8
sin
ZS
24 . sin( 2. ) = 0,718
. sin( . ) =
kdqA=
.p
.1
2
3.2
Q A .Sin
8. sin
ZS
24
sin
Vì động cơ khởi động bằng tụ nên dây quấn pha chính chiếm 2/3,
còndây quấn pha phụ chiếm 1/3 tổng số rãnh stato. Vì là dây quấn 2 lớp bớc
ngắn nên bớc dây quấn thờng lấy bằng 2/3 bớc cực.
=
Hệ số bớc ngắn:
y 8 2
=
=
12 3
trong đó:
- y=
2.Z S
2.24
=
= 8 : bớc rãnh stato rút ngắn
3.2. p 3.2.1
-=
Zs
24
=
= 12 :bớc rãnh stato
2mp 2.1.1
với ZS là số rãnh stato, đợc xác định ở 2.11
2.16.Hệ số bão hoà răng
kZ = ( 1,1 ữ1,5) ; Chọn kZ =1,1
2.17.Hệ số cung cực từ
= 0,66 ữ 0,73 ; Chọn =0,66
2.18.Từ thông khe hở không khí
= ..l .B.10-4
= 0,66.11,312.6,4845.0.5. 10-4 =24,21. 10-4 (Wb)
2.19.Số vòng của cuộn dây chính
WSA =
=
Quy chuẩn : WSA = 449 vòng
trong đó:
U dm .k E
4.k s . f . k dqA
0,8.220
= 448,72 (vòng)
4.1,1.50.24,21.10 4.0,718
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
- kdqA: hệ số dây quấn stato, đợc xác định ở 2.15
- kS = 1,1: hệ số dạng sóng
- kE: hệ số điện áp, kE = (0,7ữ 0,9), chọn kE= 0,8.
2. 20.Số thanh dẫn trong rãnh
urA = a.
WSA
449
= 1.
= 56,125 (thanh)
p.q
1.8
Chọn urA=56 thanh
trong đó: a là số mạch nhánh song song, chọn a = 1.
2. 21. Dòng điện định mức
IđmA =
Pdm
180
= 1,684 (A)
=
I cos I .U dm 0,486.220
trong đó:
- Pđm: công suất định mức.
- I.cosI tra theo hình (1-2) của [1]. Với P = 180 W thì I.cosI =
0,486.
2. 22.Tiết diện dây quấn chính sơ bộ
S SA =
I dm 1,684
=
= 0,281 (mm2 )
a.J
1.6
trong đó:
- J: mật độ dòng điện, J = (6ữ7) A/ mm2 , chọn J = 6 (A/ mm2)
- a: số mạch nhánh song song, đợc xác định ở 2.20.
Từ phụ lục 2 trang 281 theo tài liệu [1], quy chuẩn SSA= 0,283 (mm 2 )
Suy ra:
- Đờng kính chuẩn của dây dẫn không cách điện: d = 0,6 (mm)
- Đờng kính chuẩn kể cả cách điện: dcđ = 0,655 (mm)
Căn cứ vào tiết diện dây, ta chọn loại dây có kí hiệu B-2
2. 23.Bớc răng stato
tS =
.D .72,05
=
= 9,427 (mm)
ZS
24
trong đó:
- D: đờng kính trong lõi sắt stato, đợc xác định ở 2.5.
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
- ZS: số rãnh stato, đợc xác định ở 2.11.
2. 24.Bớc răng rôto
tR = t R =
.D ' .71,45
=
= 11,81 (mm)
ZR
19
trong đó:
- D: đờng kính ngoài lõi sắt stato, đợc xác định ở 2.9.
- ZR: số rãnh rôto, đợc xác định ở 2.11.
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
Chơng 3
đợc xác định kích thớc răng rãnh stato
3.1.Chọn thép cán nguội mã hiệu 2312 có oxy hoá bề mặt và chiều dày
lá thép 0,5 mm, do đó có hệ số ép chặt kC =0,97
3. 2.Xác định dạng rãnh stato
Stato của động cơ điện dung có thể dùng các dạng rãnh sau:
Hình quả lê
Hình nửa quả lê
Hình thang
Với các dạng rãnh này chiều rộng răng sẽ đều trong suốt chiều cao
rãnh.
- Rãnh hình quả lê: có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở ở đáy rãnh so
với 2 rãnh kia nhỏ, vì vậy giảm đợc suất từ động cần thiết trên răng.
- Rãnh hình nửa quả lê: có diện tích lớn hơn dạng rãnh hình quả lê.
- Diện tích rãnh hình thang lớn nhất nhng tính công nghệ kém hơn hai
dạng rãnh trên.
3. 3.Chọn rãnh dạng hình quả lê
d2s
hrs
h12s
d1s
3. 4.Chiều cao miệng rãnh h4s
b4s
h4s = (0,5 ữ0,8) mm
; Chọn h4s = 0,6 (mm)
3. 5.Chiều rộng miệng rãnh
b4S = dcđ + (1,1ữ 1,5) = 0,655 +(1,1 ữ 1,5)
Chọn b4S = 2 (mm)
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
3. 6.Kết cấu cách điện rãnh
Dùng giấy cách điện có bề dày 0,2 mm , chiều cao 2 mm
3. 7.Chiều rộng răng stato sơ bộ (bZS)
Chiều rộng rãnh stato bZS đợc đợc xác định theo kết cấu, tức là xét đến:
độ bền của răng, giá thành của khuôn dập, độ bền của khuôn dập, độ bền của
khuôn và đồng thời đảm bảo mật độ từ thông qua răng B ZS nằm trong phạm vi
chi phép, thờng BZS 2 Tesla.
bZS =
B .t S
0,5.9,427
= 4 (mm)
=
BZS .k C
1,2.0,97
trong đó:
- B: mật độ từ thông khe hở không khí, đợc xác định ở 2.4
- tS: bớc rãnh stato, đợc xác định ở 2.23
- kC: hệ số ép chặt các lá thép
- BZS: mật độ từ thông ở răng stato, BZS = (1,1 ữ1,6), chọn BZS=1,2 T.
3. 8.Mật độ từ thông trong gông
BgS= (0,8 ữ1,4)T, chọn BgS = 0,91 (T)
3. 9.Chiều cao gông
Chiều cao gông bị hạn chế bởi mật độ từ thông cho phép trong gông.
hgs =
=
.10 4
2.B gs .l s .k c
0,002421.10 4
= 21,15 (mm)
2.0,91.65.0,97.10 2
trong đó:
- : từ thông khe hở không khí, đợc xác định ở 2.18
- ls: chiều dài lõi sắt stao, đợc xác định ở 2.7
3. 10.Đờng kính phía dới của rãnh stato
d 1s =
( D + 2.h4 s ) bZS .Z S
ZS
=
3,14(72,05 + 2.0.6) 4.24
= 4,9 (mm)
24 + 3,14
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
trong đó:
- h4s: chiều cao miệng rãnh stato, đợc xác định ở 3.4
- D: đờng kính trong lõi sắt stato, đợc xác định ở 2.5.
- ZS: số rãnh stato, đợc xác định ở 2.11.
3. 11.Đờng kính phía trên của rãnh stato
d 2s =
=
( Dn 2.hgs ) bZS .Z S
ZS +
3,14(131 2.21,15) 4.24
= 6,7 (mm)
24 + 3,14
trong đó:
- hgs: chiều cao gông stato, đợc xác định ở 3.9
- Dn: đờng kính ngoài lõi sắt stato, đợc xác định ở 2.4.
3. 12. chiều cao rãnh stato
hrs =
Dn D 2hgs
=
2
131 72,05 2.21,15
= 8,3 (mm)
2
3. 13. Chiều cao phần thẳng rãnh
h12S = hrs- 0,5(d1s +d2s 2.h4s)
= 8,3 0,5(4,9+6,7+2.0,6) =1,9 (mm)
3.14.Chiều cao rãnh stato không kể chiều cao miệng rãnh:
Đợc xác định:
hzs = hrs 0,1.d1s
= 8,3- 0,1.4,9 = 7,8 (mm)
3. 15. Diện tích rãnh stato
2
2
Srs = (d1s + d 2 s ) + 0,5h12 s (d1s + d 2 s )
8
2
2
= 3,14.(4,9 + 6,7) + 0,5.1,9.(4,9 + 6,7) = 38,1 (mm2)
8
3. 16. Kiểm tra hệ số lấp đầy
k
ld
u rA .d cd2
56.0,655 2
=
=
= 0,73
( S rs S cd ) (38,1 4,66)
trong đó :
- Scđ: tiết diện cách điện rãnh
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
Scđ = c.(d2s+2.hrs)= 0,2.(6,7 + 2.8,3) = 4,66 (mm2)
Dây quấn cách điện cấp B nên c = 0,2 mm
- urA: số thanh dẫn trong một rãnh, đợc xác định ở 2.20.
3.17.Tính lại chiều rộng răng stato
( D + 2h4 s + d1s ) d 1s .Zs
Zs
3,14(72,05 + 2.0,6 + 4,9) 4,9.24
=
= 4,1 (mm)
24
bzs' =
bzs'' =
( Dn 2hgs ) d 2 s .Zs
Zs + 3,14
3,14(131 2.21,15) 6,7.24
=
= 3,9 (mm)
24 + 3,14
bzs =
bzs' + bzs''
5,32 + 4,34
=
= 4 (mm)
2
2
3. 18.Kiểm tra mật độ từ cảm trên gông và trên răng stato
Bgs=
24,21
= 0,91 (T)
=
2.hgs .l.kc 2.21,15.6,4845.0,97.10 2
Bzs= B zs =
B .t S
0,5.9,427
=
= 1,215 (T)
bzs .k C
0,4.0,97
3.19.Ta có kích thớc răng rãnh stato nh sau
d1s = 4,9 mm
hrs = 8,3 mm
hzs = 7,8 mm
d2s = 6,7 mm
hgs =21,15 mm Bzs = 1,215 T
h12s = 1,9 mm bzs = 4 mm
Bgs = 0,91 T
b4s=2 mm
kld= 0,73
Srs=38,1 mm2
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
Chơng 4
đợc xác định kích thớc Rôto
Kích thớc rôto (gông, rãnh, thanh dẫn lồng sóc và vành ngắn mạch) một
mặt phụ thuộc vào mật độ từ thông cho phép của răng và gông rôto trong điều
kiện ít tiếng ồn, mặt khác phụ thuộc vào yêu cầu vào năng lực quá tải của máy
điện. Số rãnh Rôto ít (chọn ZR = 19 < ZR =24) có lợi cho việc đúc nhôm bằng
áp lực vào Rôto, đồng thời có thể đảm bảo thanh dẫn của lồng sóc rôto có tiết
diện đủ lớn. Chọn rãnh hình quả lê để đảm bảo độ bền khuôn dập và tiện cho
việc đúc nhôm.
4.1.Chiều cao miệng rãnh
b4R
h4R
d1R
hrR
h12R
d2R
ở động cơ công suất nhỏ, để đảm bảo độ bền của khuôn dập, chiều cao
miệng rãnh nhỏ nhất lấy từ (0,3ữ0,4) mm, chọn h4R = 0,3 mm.
4.2.Chiều rộng miệng rãnh
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
Chiều rộng miệng rãnh hở lấy bằng b4R = (1ữ1,5) mm, chọn b4R = 1,5
(mm)
4.3.Làm rãnh nghiêng
Để giảm tiếng ồn và mômen ký sinh, stato hoặc rôto động cơ điện rôto
lồng sóc thờng làm rãnh nghiêng. Với động cơ công suất nhỏ thờng làm rãnh
nghiêng ở rôto, bớc nghiêng khoảng một bớc rãnh stato. Khi rãnh nghiêng ở
stato thì bớc nghiêng bằng khoảng một bớc rãnh rôto. Hệ số rãnh nghiêng xét
đến sự giảm sức điện động cảm ứng trong một dây quấn do từ thông chính của
dây quấn sinh ra, vì vậy có thể tính gần giống nh hệ số dây quấn rôto:
k n = k dqR =
n
15,12
2 Sin
=
2
2 = 0,997
n
0,2638
2 Sin
trong đó:
- n =
với n =
2 p.
2.1.
. n =
.0,7982= 0,2638 radian: Góc ở tâm rãnh
zR
19
bn 9,427
= 0,7982 : Độ nghiêng rãnh biểu thị bằng phân số của bớc
=
t R 11,81
răng rôto
- bn : Độ nghiêng rãnh tính theo cung tròn của rôto.
4.4.Dòng điện tác dụng trong thanh dẫn rôto
I td =
=
k I .I dm .2.m.wSA .k dqA
z R .k dqR
0,675.1,684.2.1.449.0,718
= 38,69 (A)
19.0,997
trong đó:
- m =1: số pha
- wSA: số vòng của cuộn dây chính, đợc xác định ở 2.19
- kdqA: hệ số dây quấn stato, đợc xác định ở 2.15
- kdqR: hệ số dây quấn rôto, đợc xác định ở 4.3
- kI: hệ số phụ thuộc chủ yếu vào cos của máy và đợc đợc xác định
theo hình 10-5 của [2].
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
- Iđm: dòng điện định mức, đợc xác định ở 2.21.
4.5.Mật độ từ thông trong gông và trong răng rôto sơ bộ
Mật độ từ thông ở gông rôto:BgR= (1 ữ1,8), chọn BgR=1,17 T
Mật độ từ thông ở răng rôto: BZR= (0,9 ữ1,5), chọn BZR=1,36 T
4.6.Chiều rộng răng rôto sơ bộ
bZR=
B .l R .t R
0,5.6,5.11,81
= 5,2 (mm)
=
BZR .l R .k C 1,17.6,5.0,97
trong đó:
- B: mật độ từ thông khe hở không khí, đợc xác định ở 2.4
- tR: bớc răng rôto, đợc xác định ở 2.24
- kC: hệ số ép chặt các lá thép
- lR: chiều dài lõi sắt rôto, lR = lS
4.7.Chiều cao gông rôto
hgR =
=
.10 4
2.B gr .l R .k c
0,002421.10 4
= 14,2 (mm)
2.1,36.65.0,97.10 2
trong đó:
- : từ thông khe hở không khí, đợc xác định ở 2.18
- lR: chiều dài lõi sắt rôto.
4.8.Đờng kính phía trên rãnh rôto
d 1R =
=
( D 2 2.h4 R ) bzR .z R
zR +
3,14(72,05 2.0,3 2.0,3) 5,2.19
= 5,6 (mm)
19 + 3,14
trong đó:
- D: đờng kính trong lõi sắt stato, đợc xác định ở 2.5
- h4R: chiều cao miệng rãnh rôto, đợc xác định ở 4.1
- ZR: số rãnh rôto, đợc xác định ở 2.11
- bZR: chiều rộng răng rôto, đợc xác định ở 4.6
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
- : chiều dài khe hở không khí, đợc xác định ở 2.8
4.9.Đờng kính phía dới rãnh rôto
Điều kiện công nghệ d2R 2,5 mm
d2R =
=
(dt + 2.hgR ) bzR .z R
zR
3,14( 21,6 + 2.14,2) 5,2.19
= 3,6 (mm)
19 3,14
trong đó:
- dt: đờng kính trong trục rôto, đợc xác định ở 2.10.
- hgR: chiều cao gông rôto, đợc xác định ở 4.7
4.10.Chiều cao phần thẳng rãnh rôto
h12R = 0,5. D ' d1R 2.h 4 R
Z R ( bzR + d 2 R )
19(5,2 + 3,6)
= 0,5.71,45 5,6 2.0,3
= 6 (mm)
3,14
trong đó:
- D: đờng kính ngoài lõi sắt stato, đợc xác định ở 2.9.
- h4R: chiều cao miệng rãnh rôto, đợc xác định ở 4.1
4.11.Chiều cao rãnh rôto
hrR = h12R + 0,5.(d1R+d2R) + h4R
= 6 + 0,5.(5,6 + 3,6) +0,3 = 10,9 (mm)
4.12.Chiều cao rãnh rôto không kể chiều cao miệng rãnh:
Đợc xác định:
hzR = hrR 0,1.d2R=10,9 0,1.3,6= 10,54 (mm)
4.13.Tiết diện rãnh rôto
8
SrR= (d 1R 2 + d 2 R 2 ) + 0,5.h12 R (d12 R + d 2 R )
=
3,14
(5,6 2 + 3,6 2 ) + 0,5.6(5,6 + 3,6) = 45 (mm2)
8
4.14.Tính lại bề rộng răng rôto
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
b1zR
( D / 2h4 R d1R ) d1R .Zs
=
ZR
3,14(71,45 2.0,3 5,6) 5,6.24
=
= 4,41 (mm)
19
( D / 2h4 R d1R 2h12 R ) d 2 R .Z R
ZR
3,14(71,45 2.0,3 5,6 2.6) 3,6.19
=
= 6 (mm)
19
b2 zR =
bzR =
b1zR + b2 zR 4,41 + 6
=
= 5,2(mm)
2
2
4.15.Tính lại mật độ từ thông trong răng và trong gông rôto
Mật độ từ thông gông rôto:
BgR=
24,21
= 1,36 (T)
=
2.hgR .l.kc 2.14,2.65.0,97.10 2
Mật độ từ thông răng rôto:
BzR=
B .l.t R 0,5.6,4845.11,81
=
= 1,1707 (T)
bZR .l.kc 5,2.6,4845.0,97
4.16.Kết quả kích thớc răng rãnh rôto:
d1R = 5,6 mm
hrR = 10,9 mm hzR =10,54 mm b4R=1,5 mm
d2R = 3,6 mm
hgR = 14,2 mm BzR = 1,17 T
SrR= 45 mm2
h12R = 6 mm
bzR = 5,2 mm
BgR = 1,36 T
Itd=38,69 A
4.17.Dòng điện trong vành ngắn mạch
I td
38,69
=
= 117,53
.p
Iv =
(A)
1.
2.Sin
2 sin
ZR
19
trong đó:
- Itđ: dòng điện thanh dẫn rôto, đợc xác định ở 4.4
- p: số đôi cực
4.18.Tiết diện vành ngắn mạch
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
Sv =
I V 117,53
=
= 58,765 (mm2)
JV
2
trong đó chọn mật độ dòng điện vành ngắn mạch JV = 2 A/mm2
4.19.Kích thớc vành ngắn mạch
Chiều cao vành ngắn mạch:
bV 2.h12R 2.6 12 (mm), chọn bv=12 mm
Bề rộng vòng ngắn mạch:
av =
Sv
58,765
=
= 4,9 (mm), chọn av=5 mm
bv
12
4.20.Tính lại tiết diện vành ngắn mạch
Sv = av.bv =5.12= 60 (mm2)
4.21.Đờng kính vành ngắn mạch
Dv = D bv 2. =71,45 12 2.0,3=58,85 (mm)
4.22.Hình dạng rãnh rôto
h4R
b4R
b1zR
d1R
d2R
b2zR
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
ChƯơng 5
xác định trở kháng dây quấn Stato và rôto
Độ chính xác của tính toán động cơ điện dung phụ thuộc vào độ chính
xác của tính toán tham số. Vì vậy, việc đợc xác định điện trở và điện kháng
dây quấn stato, rôto là rất quan trọng.
5.1.Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato
lđ =k1.Y+ 2.B
=1,2.9,279 +2.1= 13,135 cm
trong đó:
- Hệ số kinh nghiệm: k1 = 1,2
- Hệ số kinh nghiệm: B = (0,5ữ1,5), chọn B =1
- y=
=
( D + 2.hrs )
.
2p
(7,205 + 2.0,83) 2
. = 9,279 (cm),
2.1
3
Với: + là hệ số bớc ngắn.
+ hrs chiều cao rãnh stato, đợc xác định ở 3.12.
5.2.Chiều dài trung bình 1/2 vòng dây quấn stato
ltb = lđ+l
=13,135 + 6,5 = 19,64 (cm)
trong đó l là chiều dài lõi sắt stato
5.3.Tổng chiều dài dây dẫn của dây quấn Stato
LSA = 2.ltb .wSA.10-2
=2.19,64.449.10-2 =176,2 (m)
trong đó wSA là số vòng của cuộn dây chính, đợc xác định ở 2.19
5.4.Điện trở tác dụng của dây quấn Stato
RSA = 75
o
LSA
S SA a
= 2,13.10 2
176,2
= 13,26 ()
0,283.1
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
trong đó:
-
75 o =2,13.10-2 . mm2/m: Điện trở suất của đồng dùng trong động
cơ.
- a: số mạch nhánh song song.
5.5.Điện trở stato tính theo đơn vị tơng đối
*
RSA
=
RSA
13,26
=
= 0,1015 ()
Rdm 130,64
trong đó:
Rđm =
U dm
220
= 130,64 (): Điện trở định mức
=
I dm
1,684
5.6.Hệ số từ dẫn của từ tản rãnh: rs
Nó phụ thuộc vào kích thớc và hình dạng rãnh. Khi ta tính toán chỉ xét
đến từ tản ở thành rãnh và miệng rãnh, không xét đến từ tản ở ngoài rãnh.
Hệ số từ dẫn rãnh hình quả lê đợc đợc xác định theo công thức sau
h
b
h
h
rs = 1 k + 0,785 4 s + 2 + 4 s k 1
2d1s d1s b4 s
3d 1s
=
2
0,25 0,6 2
4,63 1
3.6,4 . 3 + (0,785 2.6,4 6,4 + 2 ). 3 = 0,674
trong đó:
- k, k 1 : là các hệ số đợc chọn theo kiểu dây quấn, với dây quấn
hai lớp bớc ngắn ta có k =1/3 và k 1 =2/3
- h2 = hn + bcd
d1s
2
= 2 + 0,2 2,45 = 0,25 (mm)
Với: + hn = 2 mm: chiều cao của nêm
+ bcd: chiều dày của giấy cách điện
+ d1s: đờng kính dới của rãnh stato, đợc xác định ở 3.10
- h1 = hrs h4 s
d1s
d
bcd h2 2 s
2
10
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
= 8,3 0,6 2,45 0,2 + 0,25 0,67 = 4,63 (mm)
Với: + d1s: đờng kính trên của rãnh stato, đợc xác định ở 3.11
+ hrs: chiều cao của rãnh stato, đợc xác định ở 3.12.
5.7.Hệ số từ dẫn của từ tản tạp: t
Xét đến ảnh hởng từ trờng bậc cao (sóng điều hoà răng và sóng điều
hoà dây quấn) gây lên từ thông móc vòng tản trong dây quấn Stato, có khi còn
gọi là từ tản trong khe hở không khí, và từ trờng tơng ứng chủ yếu phụ thuộc
vào sự dẫn từ của các đờng sức từ trong khe hở không khí.
Hệ số t phụ thuộc vào kích thớc máy điện (bớc răng, khe hở không
khí) và các số hiệu dây quấn. Bề rộng miệng rãnh Stato và Rôto cùng có ảnh
hởng nhất định đến từ tản tạp.
ts =
=
ts
11,9.k .
9,427
= 2,17
11,9.1,2152.0,3
trong đó:
- : chiều dài khe hở không khí, đợc xác định ở 2.8.
- tS: bớc răng stato, đợc xác định ở 2.23
- k=kS .kR =1,138.1,0678 =1,2152 : Hệ số khe hở không khí
Với:
b4 S
2
5+
0,3
= 1,138
+ kS = b
=
t S b4 S
2 9,427 2
4s
5+
+(
) 5+
(
)
tS
0,3 9,427
5+
trong đó: b4s là chiều rộng miệng rãnh stato, đợc xác định ở
3.5
1,5
b4 R
5+
0,3
= 1,0678
+ kR = b t b
=
1,5 11,81 1,5
4S
R
4R
5+
(
)
5+
(
)
tR
0,3 11,81
5+
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
trong đó:
+ b4R: chiều rộng miệng rãnh rôto, đợc xác định ở
4.2
+ tR: bớc răng rôto, đợc xác định ở 2.24
5.8.Hệ số từ tản phần đầu nối dây cuốn stato
2 p.Q
Q
A
A
đS = 0,28.(1-0,6. Z ). l (l d 0,64. . )
S
= 0,28(1- 0,6.
2.1.8 8
2
).
(13,135 0,64. .9,279)) = 0,845
24 6,5
3
trong đó:
- QA: số rãnh mỗi cực của pha chính
- ZS: số rãnh stato, đợc xác định ở 2.11.
- l: chiều dài lõi sắt stao, đợc xác định ở 2.7
- lđ: chiều dài phần đầu nối dây quấn stato, đợc xác định ở 5.1.1
5.9.Tổng hệ số từ dẫn stato
= rs + ts + ds =0,674 +2,17 +0,845 =3,689
S
5.10.Điện kháng tản dây cuốn chính stato
xSA = 0,158.
= 0,158.
f WS 2 l S
(
) . .2. S
100 100 pq
50 449 2 6,4845
(
) .
.2.3,689 = 9,525 ()
100 100
1.8
5.11.Điện kháng tản dây quấn chính stato tính theo đơn vị tơng đối
*
x
SA
=
x
SA
.
I
U
dm
= 9,525.
dm
1,684
= 0,073 ()
220
5.12.Điện trở của phần tử rôto lồng sóc
rpt = rt +
rv
p 2
( 2Sin
)
ZR
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
1 65 2.0,705.10 4
= 2,2.10 4
= 23 . 45 +
()
.1 2
(2 sin .
)
19
trong đó:
- rt: điện trở của thanh dẫn rôto
rt = 750 .
lR
1 65
=
S rR 23 45
Với: + SrR : tiết diện thanh dẫn rôto, đợc xác định ở 4.15
+ lR = ls =l : chiều dài thanh dẫn rôto
+ 75 =
0
1
: điện trở suất của nhôm ở 750C
23
- rv: điện trở vành ngắn mạch
rv = 75 .
.DV
1 3,14.58,85 2
.10 2 = .
.10 = 0,705.10 4 ()
Z R (a v .bv )
23 19.5.12
Với: + av, bv: chiều rộng và chiều cao vành ngắn mạch, đợc xác
định ở 4.19
+ Dv : đờng kính vành ngắn mạch, đợc xác định ở 4.21
+ ZR: số rãnh rôto, đợc xác định ở 2.11
5.13.Điện trở của rôto đã quy đổi sang stato
rR = k12 .rpt = 44,02.103.2,2.10-4 = 9,68()
trong đó: k12: Hệ số quy đổi điện trở rôto sang stato.
k12 =
2
2
8.m.wSA
.k dqA
2
Z R .k dqR
2
2
= 8.1.449 .0,718
= 44,02.10 3
19.0,997 2
Với: + m: số pha
+ wSA: số vòng của cuộn dây chính, đợc xác định ở 2.19
+ kdqA: hệ số dây quấn stato, đợc xác định ở 2.15
+kdqR: hệ số dây quấn rôto, đợc xác định ở 4.3
5.14.Điện trở rôto tính theo đơn vị tơng đối
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
rR* = rR .
I dm
U dm
= 9,68.
1,684
= 0,04
220
5.15.Hệ số từ tản rãnh rôto
h
h1R
.d12R 2
b
(
1
) + 0,66 4 R ]. k à + 4 R
rR=[ 3.d
b4 R
8.S rR
2.d1R
1R
9,24
3,14.5,6 2 2
1,5
0,3
=
.(1
) + 0,66
= 1,02
.1 +
8.45
2.5,6
1,5
3.5,6
trong đó:
- kà =1: Hệ số cản
- b4R: bề rộng miệng rãnh rôto, đợc xác định ở 4.2
- h4R: chiều cao miệng rãnh rôto, đợc xác định ở 4.1
- d1R: đờng kính trên của rãnh rôto, đợc xác định ở 4.8
- SrR : tiết diện thanh dẫn rôto, đợc xác định ở 4.15
- h1R = h12r + 0,9.d2R = 6 + 0,9.3,6 = 9,24 (mm)
Với: + d2R: đờng kính dới của rãnh rôto, đợc xác định ở 4.9
+ h12R: chiều cao phần thẳng rãnh rôto, đợc xác định ở
4.10
5.16.Hệ số từ tản tạp rôto
tR
tR = 11,9. .k
11,81
R
= 11,9.0,3.1,0678 = 3,1
trong đó:
- : chiều dài khe hở không khí, đợc xác định ở 2.8
- tR: bớc răng rôto, đợc xác định ở 2.24
- kR: hệ số hệ số khe hở không khí do ảnh hởng của phía rôto, đợc
xác định ở 5.1.8.
5.17.Hệ số từ dẫn phần đầu nối
đR
2,9.DV
4,7.DV
.l g .
= Z .l (2Sin . p ) 2 2( a + b)
R R
ZR
2
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ KĐB một pha với tụ khởi động
2,9.58,85
4,7.58,85
. lg
= 1,254
.1 2
2(2,5 + 12)
19.65(2 sin
)
19
=
trong đó:
- av, bv: chiều rộng và chiều cao vành ngắn mạch, đợc xác định ở
4.19
- Dv : đờng kính vành ngắn mạch, đợc xác định ở 4.21
- ZR: số rãnh rôto, đợc xác định ở 2.11
- p: số đôi cực
- lR: chiều dài thanh dẫn rôto
5.18.Tổng hệ số từ tản rôto
R
= dR + tR + rR
=1,254+3,1+1,02 =5,374
= R.
R
'
= 5,374.
l R .Z S k dqA 2
(
)
l S .Z R k dqR
64,845.24 0,718 2
.(
) = 3,52
64,845.19 0,997
5.19.Điện kháng rôto quy đổi sang stato
xRA
= xSA.
'
R
=. 9,525.
S
3,52
= 9,1 ()
3,689
5.20.Điện kháng stato tính theo đơn vị tơng đối
*
x
RA
=
x
RA
.
I
U
dm
dm
=. 9,1.
1,684
= 0,07 ()
220
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ kđb một pha với tụ khởi động
CHƯƠNG 6
TíNH TOáN MạCH Từ và tổn hao sắt
6.1 TíNH TOáN MạCH Từ
Tính toán mạch từ bao gồm tính dòng điện từ hóa I à, thành phần phản
kháng của dòng điện không tải và điện kháng tơng ứng với khe hở không khí
xm. Đối với động cơ một pha có phần tử khởi động (m = 1), dòng từ hóa đợc
tính theo sức từ động của pha chính.
6.1.1.Sức từ động ở khe hở không khí
F = 1,6.k..B.104
=1,6.1,2152.0,03.0,5.104 =291,648 (A)
trong đó:
- : chiều dài khe hở không khí, đợc xác định ở 2.8
- k: hệ số khe hở không khí, đợc xác định ở 5.7
- B: mật độ từ thông khe hở không khí, đợc xác định ở 2.4
6.1.2. Sức từ động ở răng và ở gông stato
- Sức từ động ở răng stato:
FZS=2.HZS.hZS=2.5,93.0,78 = 9,25 (A)
- Sức từ động ở gông stato:
FgS=Hgs.
( Dn hgs )
2. p
= 2,35.
3,14(13,1 2,115)
= 40,5 (A)
2.1
trong đó:
- hzs: chiều cao rãnh stato không kể chiều cao miệng rãnh, đợc xác
định ở 3.14
- hgs: chiều cao gông stato, đợc xác định ở 3.9
- p: số đôi cực
- Dn: đờng kính ngoài lõi sắt stato, đợc xác định ở 2.4.
- Hzs, Hgs: cờng độ từ trờng ở răng và gông stato đợc suy ra từ mật độ
từ thông ở răng và gông stato. Từ quan hệ H = f(B) ở phụ lục I của
[1]:
Với BZS =1,215 T ta có HZS=5,93 A/cm
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế động cơ kđb một pha với tụ khởi động
Với BgS = 0,91 T ta có HgS=2,35 A/cm
6.1.3.Tổng sức từ động stato
FS =FZS + FgS =9,25 + 40,5=49,75 (A)
6.1.4.Sức từ động ở răng và ở gông rôto
- Sức từ động ở răng rôto:
FZR = 2.HZR.hZR
= 2.5,59.1,054 = 11,78 (A)
- Sức từ động ở gông rôto:
FgR =HgR.
(dt + hgR )
= 5,85.
2. p
3,14( 2,1615 + 1,42)
= 32,9 (A)
2.1
trong đó:
- hzR: chiều cao rãnh rôto không kể chiều cao miệng rãnh, đợc xác
định ở 4.12
- hgR: chiều cao gông rôto, đợc xác định ở 4.7
- p: số đôi cực
- Dn: đờng kính ngoài lõi sắt stato, đợc xác định ở 2.4.
- Hzs, Hgs: cờng độ từ trờng ở răng và gông rôto đợc suy ra từ mật độ
từ thông ở răng và gông rôto. Từ quan hệ H = f(B) ở phụ lục I của
[1]:
Với BZR=1,17 T ta có HZR=5,59 A/cm
Với BgR=1,36 T ta có HgR=5,85 A/cm
6.1.5.Tổng sức từ động Rôto
FR = FZR+ FgR =11,78 + 32,9 = 44,68 A
6.1.6.Tổng sức từ động của mạch từ
Fm = F +FR +FS
=291,648 + 44,68 + 49,75 = 386,1 (A)
6.1.7.Dòng điện từ hoá
p.Fm
1.386,1
Ià = 1,8.m.w .k = 1,8.1.449.0,718 = 0,665 (A)
SA dqA
