Thiết kế động cơ không đồng bộ roto dây quấn

-Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung
Cư


1

Thiết kế động cơ không đồng bộ roto
dây quấn

Lời nói đầu

Hiện nay đất nước ta đang tiến lên thời kỳ công nghiệp hoá
hiện đại hoá với mục đích tiến kịp và hội nhập vào nền kinh tế của
các nước trong khu vực và trên thế giới.Như ta đã biết ngành công
nghiệp năng lượng chiếm một vị trí rất quan trọng trong sự phát
triển của nền kinh tế đất nước. Do đó ngành chế tạo máy điện đòi
hỏi phải luôn đi trước một bước về công nghiệp và chất lượng nhằm
đảm bảo tốc độ phát triển chung của toàn ngành và yêu cầu của nền
kinh tế. Ngành chế tạo máy điện sản xuất ra các thiết bị điện phục
vụ cho nền kinh tế như máy biến áp, động cơ điện dùng làm nguồn
động lực cho các loại thiết bị, công suất từ vài (W)
đến hàng trăm
(KW).
Với các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật trong bảng số liệu qua tính
toán đã đạt được các yêu cầu của đề ra. Trong quá trình thiết kế em
đã được thầy Nguyễn Trung Cư chỉ dẫn tận tình , em xin chân thành
cảm ơn thầy. Trong thời gian ngắn, với kiến thức học được trên lóp

-Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung
Cư

2
trong đồ án này không tránh khỏi những sai sót, em mong sự thông
cảm và ý kiến đánh giá của thầy và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn.



CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU.
1:
PHÂN THIÊT KÊ DÔNG CO KHÔNG DÔNG BÔ
:
1. Xác định chiều dài đường kính D,chiều dài l
δ
:
Yêu cầu có kích thước để máy được chế tạo tinh tế nhất và
tính năng phù hợp với tiêu chuẩn.
Theo công thức:
C
A
=
'
2
..
p
nlD
δ
=
δ

α
BAKKs
dq
....
10.1,6
0
7
( Hằng số máy điện)
+ p:số đôi cực với n=750v/p:
p=
n
f
1
60
=
45
50.60
=4
⇒2p=8
Với P = 45 (Kw) và 2p = 8 ta chọn K
d
= ÷
Chọn K
d
=

-Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung
Cư

3
+ D
n
:là đường kính ngoài của lõi sắt Stato.D
n
có quan hệ mật
thiết với kết cấu máy, cấp cách điện và chiều cao tâm trục h đã
chuẩn hoá.Vì vậy thường chọn D
n
theo h và từ đó tính ngược lại D.
Với công suất cho P
đm
=45(kw)tra bảng IV.1(tr601)sách thiết
kế máy điện .Dãy công suất chiều cao tâm trục của động cơ điện
không đồng bộ Rôto dây quân kiểu IP23 theo TCVN-1987-94 cấp
cách điện B ta có:
h=280(mm)
Với chiều cao h=280(mm) qua bảng 10.3 chọn :
Dn = 52(cm)s
+ D: đường kính trong của lõi sắt Stato, giữa hai đường kính
trong và ngoài của lõi sắt Stato có một quan hệ nhất định:
K
D
=
n
D
D

Tra bảng 10.2(tr230) trong sách“TKMĐ” ta có: k
D

= 0,74 ÷ 0,77
⇒D=k
D
.D
n
=(0,74÷0,77).52 = 38,48÷40,04 (cm)
Chọn D=40,04 (cm)
+ P’ công suất tính toán:P’=
ϕη
cos.
.
mE
Pk
®

Với P
đm
=45(kw),từ bảng 10.1(tr228)Sách thiết kế máy điện
máy điện ta có η=91,5%;cosϕ=0,84 ;theo hình 10.2 (tr 231) trong
” TKMĐ” ta có trị số k
E
=0,96.
Vậy P’=
84,0.91,0
45.96,0
=11,5 (kw)

-Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung
Cư

4
+Chọn A và B
δ
:A là tải đường đặc trưng cho mạch điện; B
δ
là
mật độ từ thông δ khe hở không khí đặc trưng cho mạch từ.Việc
chọn A và B
δ
ảnh hưởng rất nhiều đến kích thước chủ yếu D và l .
A, B
δ
được chọn phụ thuộc nhiều vào vật liệu. Nếu dùng vật liệu sắt
từ tốt (tổn hao thấp hay độ từ thẩm cao), thì chọn B
δ
lớn.Trong máy
điện không đồng bộ thì tỉ số
δ
B
A
ảnh hưởng rất lớn đến kích thước
máy điện, đặc tính khởi động cũng như đặc tính làm việc của máy điện.
Dùng dây đồng có cấp cách điện cao cấp B nhiệt độ cho phép
là 130
0
có thể chọn A lớn. Với h=280(mm); Dn = 52(cm); 2p = 8và
kiểu bảo vệ IP23 từ bảng 10.3(tr234)sách “TKMĐ” ta chọn
A = 400 (A/cm) và B
δ

= 0,82(T) .
Với a
5
là hệ số cụm cực từ lấy
64,0
2
5
=
π
=α
; k
δ
là hệ số sóng
lấy
1,1
22
K
s
=
π
=
;chọn D=40,04 (cm).
+Vậy chiều dài lõi sắt là:
l
δ
=
nDBAkka
P
ds
......

10..1,6
2
7'
δδ
=
750.04,40.82,0.400.96,0.1,1.64,0
10.5,11.1,6
2
7
=10,5(cm)
.Lay l’
δ
= l
1
=10(cm)
3. Lập phương án so sánh : λ =
τ
δ
l
=
7,15
10
=0,6
Theo hình 10.3b (tr235)sách “TKMĐ” thì để thiết kế chế tạo
máy có tính năng tốt và tính kinh tế cao thì λ nằm trong phạm vi cho

-Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung
Cư

5
phép. Với 2p = 12, h ≥ 250 (mm),kiểu bảo vệ IP23 ;đối chiếu với
Hình 10-3b(tr235Sách TKMĐ) ta chọn phương án này là hợp lý .
4. Dòng điện định mức:
I
1đm
=
ϕη
cos...
10.
11
3
Um
P
=
8,0.92,0.220.3
1000.45
=185(A)



CHƯƠNG II.
DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ.
6.Bước rãnh Stato:
t
1
=
1
.
Z

D
π
=
72
04,40.
π
=1,7(cm)
7. Số thanh dẫn tác dụng trong một rãnh:
Chọn số mạch nhánh song song là: a = 3
Ta có : u
r1
=
dm
I
atA
1
11
..
=
185
3..7,1..400
=11,05
Lấy u
r1
=11svòng
8. Số vòng dây nối tiếp của 1 pha:
W
1
=
ma

Zu
r
..2
.
1
11
=
3.3.2
72.11
=44(vòng)
9. Kiểu dây quấn :
chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y=10

-Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung
Cư


6
β =
τ
y
=
12
10
=0,833(Với τ tra bảng 10.4 tr239 sách
“TKMĐ”)
10. Hệ số dây quấn:
Ta tính : k
y1
=sinβ

2
π
=sin
2.12
.10
π
=0,966
k
r1
=
2
sin.
2
sin
1
1
α
α
q
q
=
2
30
sin.2
2
30
.2sin
=0,965
Trong đó α=
1

360.
Z
P
=
72
360..4
=20
Vậy ta có: k
d1
=k
y1
.k
r1
=0,966.0,965 =0,932
11. Từ thông khe hở không khí:
φ =
1
1
....4
.
wfKK
UK
d
E
δ
=
64.50.932,0.1,1.4
220.92,0
=0,015(Wb)
12. Mật độ từ thông khe hở không khí:

B
δ
=
20..12.64,0
10.015,0
..
10.
4
1
4
=
l
τα
φ
δ
=0,9 (T)
13. Chiều rộng của răng Stato nơi nhỏ nhất:
b
z1min
=
cZm
klB
ltB
..
..
1·
1
δδ
=
95,0.20.2

20.2,2.881,0
=1,02(cm)
Trong đó theo bảng 10-5c trang 241 sách “TKMĐ”
lấy B
z1max
=2(T).Chọn tôn silic 2312,hệ số ép chặt k
c
=0,95.
14.Chiều rộng rãnh hìng chữ nhật(sơ bộ):

-Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung
Cư


7
b
r1
=t
1
- b
z1min
=1,7 - 1,02=0,68(cm)
15. Tiết diện dây (sơ bộ):
Theo hình 10-4e(tr237 sách “TKMĐ”)ta có trị số:
AJ =2000(A
2
/cm.mm
2
)
Ta tính được J

1
=
A
AJ
=
400
2000
=5(A
2
/mm
2
)
Chọn hai sợi ghép song song n
1
=2.Vậy tiết diện mỗi sợi dây :
s’
1
=
111
1
.. Jan
I
=
5.3.2
185
=6 (mm
2
)
16. Kích thước rãnh stato và sự điền đầy rãnh như hình và bảng
sau:

Các mục Kích thước rãnh,mm
Chiều rộng Chiều cao
- Dây dẫn KSDKT của Nga cỡ: 4,78.2=9,56 1,82.16=29,12

2
6
78,4.82,1
5,4.6,1
mm
s
(tra bảng VI.2 trang 620
và bảng VII.b)
-Cách điện rãnh(bảng VII.5) 2,2 4,5
không kể dung sai.
-Kích thước rãnh trừ nêm 11,76 33,62


-Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung
Cư


8



17.Mật độ dòng điện dây quấn stato:
J
1
=
111

1
.. san
I
=
6.3.2
185
=15,4 (A/mm
2
)
18. Khe hở không khí :
δ =
)
2
9
1(
1200 p
D
+
=
)
12
9
1(
1200
04,40
+
=0,05 (mm)
Chọn δ =0,05 mm
19.Đường kính ngoài của Rôto:
D’ =D - 2δ = 40,04 – 2.0,05 =39,94(cm)

20.Chiều dài lõi sắt Rôto:
l
2
= l
1
+ 0,5 =20 + 0,5 =20,5(cm)
21.Số rãnh của Rôto:
Z
2
=2p.m.q
2
=8.3.2,5 =60
Trong đó lấy q
2
=2,5
22. Bước răng Rôto:
t
2
=
2
'
.
z
D
π
=
60
94,39.
π
=2,09(cm)

23. Dùng dây quấn kiểu thanh dẫn :
Số vòng dây của một pha Rôto;

-Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung
Cư


9
W
2
=2p.q
2
=8..2,5 =20
24.Điện áp trên vành trược lúc không tải:
U
2
=
1
2
1
..3
W
W
U
=
44
20
.220.3
=173,2(V)
25. Dòng điện trong thanh dẫn roto:

I
2
=k
1.
I
1
.ν
1
=0,85.185.2=314,5(A)
Trong đó: + K
1
là hệ số phụ thuộc vào cosϕ của máy, qua hình
10-5(tr244 sách “TKMĐ”) ta có K
1
= 0,85.
+ K
d1
: hệ số dây quấn Stato, K
d1
= 0,932
k
đ2
= k
r2
=
Nm
N
..2
sin.
5,0

π
=
5.3.2
sin.5
5,0
π
=0,956
(Với N =4.2 + 1 =9,ở đây q =2,5)
Vậy ta có : V
1
=
222
111
..
..
d
d
kwm
kwm
=
956,0.20.3
894,0.44.3
=2,04
26. Tiết diện thanh dẫn Rôto;
s’
2
=
2
2
J

I
=
6
5,314
=52,4(mm
2
)
Trong đó ta chọn J
2
=6 (mm
2
)
27.Kích thước rãnh Rôto:
Sơ bộ lấy chiều rộng rãnh :
b
r2
=0,4.t
2
=0,4.18 =7,2(mm)
Chọn thanh dẫn : a = 4,75(mm) , b =16(mm) với tiết diện
s
2
=52,4(mm
2
)(tra bảng VI.2 tr622,623-“TKMĐ”)

-Sinh viên: GVHD:Nguyễn Trung
Cư

10
28. Mật độ dòng điện Rôto:

J
2
=
2
2
s
I
=
4,52
5,314
=6(mm
2
)
29.Kích thước rãnh Rôto và sự điền đầy rãnh:
Các mục Kích thước rãnh,mm
Chiều rộng Chiều cao
-Thanh dẫn bằng đồng : 4,75
16.2=32
4,75.16 mm
2

-Cách điện rãnh : 1,7 4,0
-Kích thước rãnh không kể nêm 6,45 36
và dung sai:

Rãnh Rôto

30. Đường kính trong Rôto:
D
2
≈ 0,3.40,04 =12,01 (cm)
Lấy D
2
=12s (cm)
Trong gông Rôto có một dãy lỗ thông gió dọc trục có
đường kính lỗ d
g2
=30(mm)