Đồ án Môn học máy diện - Tính toán thiết kế động cơ không đồng bộ roto lồng sóc

Lêi nãi ®Çu HiÖn nay trong sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña ®Èt n­íc, cïng víi sù c«ng nghiÖp ho¸ vµ hiÖn ®¹i ho¸ ®ang diÔn ra rÈt m¹nh. Do ®ã nhu cÇu ®ßi hái vÒ m¸y ®iÖn rÊt lín vµ ®a d¹ng víi nhiÒu chñng lo¹i kh¸c nhau. V× vËy yªu cÇu ®èi víi c¸c kü s­ “ThiÕt BÞ §iÖn “ lµ ph¶i thiÕt kÕ ra nh÷ng m¸y ®iÖn ®Ó ®¸p øng nhu cÇu cña x· héi. Tuy vÊn ®Ò thiÕt kÕ m¸y ®iÖn kh«ng cßn míi nh­ng ®Ó thiÕt kÕ ra nh÷ng m¸y ®iÖn ®¹t hiÖu xuÊt cao vµ hÖ sè cosj lín ®Ó tiÕt kiÖm cho ng­ßi tiªu dïng còng nh­ n©ng cao hiÖu suÊt cho l­íi ®iÖn Quèc gia hay ®¸p øng mét nhu cÇu nµo ®ã cña kh¸ch hµng th× lóc nµo còng lµ vÊn ®Ò rÊt míi ®ßi hái ng­ßi thiÕt kÕ ph¶i n¾m v÷ng c¸c kiÕn thøc lý thuyÕt kÕt hîp víi t­ duy s¸ng t¹o ®Ó t¹o ra nh÷ng s¶n phÈm tèi ­u nhÊt cã thÓ ®­îc. Trong bµi thiÕt kÕ m«n häc nµy: ThiÕt kÕ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha r« to lång sãc. Víi sù h­íng dÉn tËn t×nh cña c« gi¸o NguyÔn Hång Thanh kÕt hîp víi t­ duy c¶u m×nh vµ mét sè tµi liÖu tham kh¶o em ®· hoµn thµnh bµi thiÕt kÕ nµy theo ®óng môc tiªu vµ thêi gian ®Ò ra. Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ch¾c ch¾n vÉn cßn nh÷ng thiÕu sãt, rÊt mong ®­îc sù giãp ý cña thÇy c« vµ c¸c b¹n. Hµ Néi 20 - 10 – 2004 ThiÕt kÕ m¸y ®IÖn I. Chän vËt liÖu trong thiÕt kÕ m¸y ®iÖn: Trong thiÕt kÕ m¸y ®iÖn vÊn ®Ó chän vËt liÖu ®Ó chÕ t¹o m¸y cã vai trß rÊt quan träng vµ ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn gi¸ thµnh vµ tuæi thä cña m¸y. Cã thÓ chia vËt liÖu dïng ®Ó chÕ t¹o m¸y ®iÖn ra lµm ba lo¹i: VËt liÖu t¸c dông: lµ nh÷ng vËt liÖu dÉn ®iÖn vµ dÉn tõ. VËt liÖu kÕt cÊu: lµ nh÷ng vËt liÖu chÕ t¹o c¸c chi tiÕt liªn kÕt c¸c m¹ch ®iÖn vµ m¹ch tõ hoÆc c¸c bé phËn chuyÒn ®éng cña m¸y. VËt liÖu c¸ch ®iÖn: lµ nh÷ng vËt liÖu kh«ng dÉn ®iÖn dïng ®Ó c¸ch ly c¸c bé phËn dÉn ®iÖn vµ c¸c bé phËn kh¸c cña m¸y, ®ång thêi c¸ch ly c¸c bé phËn mang ®iÖn víi nhau. Theo ®Ò tµi ta chän ®éng c¬ kiÓu kÝn : IP 44 VËt liÖu dÉn tõ ta chän lo¹i thÐp c¸n nguéi ký hiÖu: 2212 M¹ch tõ ®­îc ghÐp b»ng nh÷ng l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn cã ®é dµy Dlt = 0,5 mm. VËt liÖu c¸ch ®iÖn chän lo¹i vËt liÖu cã cÊp c¸ch ®iÖn : B Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ em chñ yÕu sö dông c¸c c«ng thøc vµ sè liÖu tra trong tµi liÖu ThiÕt KÕ M¸y §iÖn cña t¸c gi¶ TrÇn Kh¸nh Hµ & NguyÔn Hång Thanh ®Ó ®¬n gi¶n viÕt t¾t lµ (TKM§). II. TÝnh to¸n kÝch th­íc chñ yÕu : X¸c ®Þnh chiÒu cao t©m trôc: Víi ®éng c¬ c«ng suÊt P = 30 Kw ta chän chiÒu cao t©m trôc theo TCVN-1987-94 víi c¸ch ®iÖn cÊp B ta cã: h = 200 mm §­êng kÝnh ngoµi Stato: Theo b¶ng 10-3 (TKM§) víi h = 200 mm ta cã: Dn = 34,9 mm §­êng kÝnh trong Stato: D = Dn.kD Trong ®ã kD x¸c ®Þnh theo b¶ng 10-2 (TKM§) víi 2p = 4 ta cã: kD = 0,66 D = 34,9.0,66 = 23 cm ChiÒu dµi phÇn øng: l = Trong ®ã: ks= 1,11 : hÖ sè d¹ng sãng. kd= 0,91 : hÖ sè d©y quÊn. a = : hÖ sè cung cùc tõ. P’ : c«ng suÊt tÝnh to¸n. P’ = ke: hÖ sè x¸c ®Þnh heo h×nh 10-2 (TKM§) víi 2p = 4 ta cã: ke = 0,978 P’ = Kw T¶i ®­êng A vµ mËt ®é tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ Bd ®­îc x¸c ®Þnh theo h×nh 10-3a víi 2p =4 vµ h= 200 mm ta cã: A = 360 A/cm Bd = 0,77 T Tèc ®é ®ång bé cña m¸y lµ: n = v/ph Ta cã chiÒu dµi phÇn øng lµ: l = mm VËy chiÒu dµi phÇn øng ®­îc cÊu t¹o tõ nlt l¸ thÐp : nlt = l¸ B­íc cùc cña m¸y: cm XÐt tØ sè: Tû sè nµy n»m trong vïng cho phÐp ë ®å thÞ l=f(2p) h×nh 10-3 (TKM§) .VËy c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n lµ tho¶ m·n. KiÓm tra kÝch th­íc so víi c¸c ®éng c¬ trong cïng d·y: So s¸nh víi m¸y trong cïng d·y cã c«ng suÊt P = 30 Kw , 2p = 4 Ta cã hÖ sè t¨ng c«ng suÊt lµ : l37 = HÖ sè nµy n»m trong vïng cho phÐp trong ®å thÞ l = f(2p) VËy ph­¬ng ¸n chän tho¶ m·n. III. TÝnh to¸n d©y quÊn, r·nh stato vµ khe hë kh«ng KhÝ. Sè r·nh Stato d­íi mçi b­íc cùc: Khi thiÕt kÕ d©y quÊn Stato cÇn ph¶i x¸c ®Þnh sè r·nh d­íi mçi b­íc cùc q1: Nã ®­îc chän trong kho¶ng tõ ( 2¸6 ) vµ phô thuéc vµo kÝch th­íc m¸y nã ¶nh h­ëng ®Õn sè l­îng r·nh Stato vµ nÕu chän qu¸ nhiÒu nã sÏ ¶nh h­ëng ®Õn ®é bÒn c¬ cña m¸y. Víi bµi thiÕt kÕ nµy ta chän: q1 = 4 Sè r·nh Stato: Z1 = 2.m.p.q1 = 2.3.2.4 = 48 r·nh m=3 : sè pha cña m¸y B­íc r¨ng cña Stato: t1 = cm Sè vßng d©y t¸c dông cña 1 r·nh lµ: ur = I®m = A a1 : sè m¹ch nh¸nh song song cña d©y quÊn ®­îc chän ®Ó phï hîp víi c­êng ®é dßng ®iÖn: a1 = 4 ur = vßng Ta chän : ur = 38 v. Sè vßng nèi tiÕp cña mét pha lµ: w1 = p.q1 vßng TiÕt diÖn vµ ®­êng kÝnh d©y dÉn: MËt ®é dßng ®iÖn ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: J1= TÝch sè AJ1 ®­îc x¸c ®Þnh theo h×nh vÏ 10-4b (TKM§) ta cã: AJ1 =1880 A2/cm.mm2 VËy mËt ®é dßng ®iÖn : J1 = A/mm2 TiÕt diÖn d©y dÉn x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: S1 = n1: sè sîi chËp song song chän n1 phô thuéc c­êng ®é dßng ®iÖn vµ tiÕt diÖn d©y dÉn nªn ta chän: n1 = 2 S1 = mm2 Theo phô lôc VI-1 ta chän d©y dÉn PETV cã: TiÕt diÖn kÓ c¶ c¸ch ®iÖn : S = 1,539 mm2 §­êng kÝnh kh«ng cã c¸ch ®iÖn : d = 1,4 mm2 §­êng kÝnh kÓ c¶ c¸ch ®iÖn : dc® = 1,485 mm2 Chän kiÓu d©y quÊn: Chän d©y quÊn 2 líp b­íc ng¾n víi b­íc d©y quÊn: y = 10 Sè r·nh trªn 1 b­íc cùc lµ: HÖ sè b­íc ng¾n lµ: b = Ta cã s¬ ®å d©y quÊn nh­ h×nh vÏ: HÖ sè d©y quÊn: HÖ sè b­íc ng½n x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: ky = HÖ sè b­íc r¶i x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: kr = Víi a x¸c ®Þnh tõ biÓu thøc: kr = HÖ sè d©y quÊn lµ: kd = ky.kr =0,966.0,958 = 0,925 Tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ: Wb MËt ®é tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ: Bd = T MËt ®é tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ s¬ bé chän ban ®Çu lµ 0,77 vËy sai sè so víi thùc tÕ lµ: % VËy gi¸ trÞ Bd chän s¬ bé ban ®Çu lµ phï hîp víi yªu cÇu. T¶i ®­êng thùc tÕ: A = A/cm S¬ bé tÝnh chän t¶i ®­êng lµ 360 A/cm vËy sai sè gi÷a t¶i ®­êng thùc tÕ vµ tÝnh chän lµ: % Sai sè nhá h¬n 5% vËy t¶i ®­êng chän lµ hîp lý. S¬ bé tÝnh chiÒu réng r¨ng Stato: Bz1 = S¬ bé chän mËt ®é tõ c¶m r¨ng Stato theo b¶ng 10-5b (TKM§) : Bz1=1,75 T. HÖ sè Ðp chÆt chän kc = 0,95. VËy chiÒu réng r¨ng lµ: bz1 = cm S¬ bé chän chiÒu cao g«ng Stato: hg = Chän mËt ®é tõ c¶m trong g«ng theo b¶ng 10-5a : Bg =1,55 T hg = cm Chän r·nh Stato lo¹i nöa kÝn h×nh qu¶ lª cã: BÒ dµy miÖng r·nh theo (TKM§) ta chän: h41 = 0,5 mm BÒ réng miÖng r·nh : b41 = dc® + (1,541,7)mm Víi dc® =1,485 chän : b41 = 3 mm TÝnh d1 , d2 : d1 = cm d2 = cm Chän : d1 = 0,88 cm = 8,8 mm d2 = 1,12 cm = 11,2 mm KiÓm nghiÖm r¨ng Stato : BÒ réng r¨ng Stato phÝa d­íi lµ: bz’= cm BÒ réng r¨ng Stato phÝa trªn lµ: bz”= cm NhËn xÐt: Ta thÊy bz’ b”z do vËy bÒ réng r¨ng hÇu nh­ kh«ng ®æi. BÒ réng r¨ng trung b×nh lµ: bz1= cm S¬ bé chän bÒ réng r¨ng lµ 0,695 cm vËy sai sè so víi thùc tÕ lµ: % Sai sè rÊt nhá vË kÝch th­íc r¨ng, r·nh chän lµ hîp lý. DiÖn tÝch r·nh Stato : Sr1= = mm2 DiÖn tÝch c¸ch ®iÖn trong r·nh: Chän c¸ch ®iÖn r·nh vµ nªm ë phô lôc VIII (TKM§) ta cã: C¸ch ®iÖn r·nh: c = 0,4 mm C¸ch ®iÖn nªm: c’ = 0,5 mm Vµ: (d1+d2): lµ bÒ réng c¸ch ®iÖn gi÷a hai líp. : lµ bÒ réng nªm c¸ch ®iÖn . DiÖn tÝch c¸ch ®iÖn lµ: Sc® = = mm2 DiÖn tÝch r·nh cã Ých lµ: Sr = Sr1-Sc® = 272,6 – 37,4 = 235,2 mm2 HÖ sè lÊp ®Çy cña r·nh lµ: kd = HÖ sè lÊp ®Çy n»m trong kho¶ng (0,740,75) vËy kÝch th­íc r·nh tÝnh chän lµ hîp lý. Khe hë kh«ng khÝ: mm Theo nh÷ng m¸y ®· chÕ t¹o trong b¶ng 10.8 (TKM§) ta chän: mm =0,07 cm IV.TÝnh to¸n D©y quÊn, r·nh, g«ng r«to. Sè r·nh Roto : Chän sè r·nh Roto theo b¶ng 10.6 (TKM§) ta cã: Víi : Z1 = 48 r·nh Chän: Z2 = 38 r·nh §­êng kÝnh ngoµi R«to: D’= D – 2.d = 23 – 2.0,07 = 22,86 cm B­íc r¨ng R«to : t2 = cm S¬ bé tÝnh chiÒu réng r¨ng R«to: bz2’= Chän mËt ®é tõ c¶m trong r¨ng theo b¶ng: Bz2 =1,75 T bz2’ = cm §­êng kÝnh trôc R«to : Dt = 0,3.D = 0,3.23 = 6,9 cm LÊy : Dt = 7 cm Dßng ®iÖn trong thanh dÉn R«to: Itd = I2 = kI : hÖ sè phô thuéc cos Theo h×nh 10-5 (TKM§) víi cos = 0,9 ta cã : kI = 0,93 Itd = 0,93.55,8. A Dßng ®iÖn trong vµnh ng¾n m¹ch lµ: Iv = Itd. A TiÕt diÖn thanh dÉn b»ng nh«m trong R«to : Std = J2: mËt ®é dßng ®iÖn trong thanh dÉn R«to chän trong kho¶ng (2,543,5) A/mm2. Chän: J2 = 3 A/mm2 Std = mm2 TiÕt diÖn vµnh ng¾n m¹ch: Chän mËt ®é dßng ®iÖn trong vµnh ng¾n m¹ch thÊp h¬n trong thanh dÉn tõ (20%425%) vËy chän: Jv = 2,5 A/mm2 TiÕt diÖn vµnh lµ: Sv = mm2 Chän r·nh R«to : Chän lo¹i r·nh h×nh ¤van nh­ h×nh vÏ: Theo (TKM§) trang 248 Chän : h42 = 0,5 mm b42 = 1,5 mm X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh r·nh vµ chiÒu cao r·nh theo hÖ ph­¬ng tr×nh sau: Sr = Std = bz2 = bz1/3 = = d2: lµ nghiÖm cña ph­¬ng tr×nh 38,9d22 – 382,2d2 + 803,8 = 0 Gi¶i ra ta cã : d2 = 6,8 mm h2 = mm hz2 = h2 + h42 + d2 = 22,9 + 0,5 + 6,8 = 30,2 mm TÝnh l¹i tiÕt diÖn thanh dÉn: Sr’ = mm2 Sai sè gi÷a diÖn tÝch r·nh thùc vµ diÖn tÝch r·nh tÝnh chän lµ : Sai sè rÊt nhá 0,01% do vËy kÕt qu¶ tÝnh chän lµ tho¶ m·n. TÝnh to¸n vµnh ng¾n m¹ch: Vµnh ng¾n m¹ch cã d¹ng nh­ h×nh vÏ: a: chiÒu réng vµnh ng¾n m¹ch. b: chiÒ cao vµnh ng¾n m¹ch. Ta cã: Sv = a*b = 700 mm2 Chän: b > 1,2.hz2 b > 1,2.30,2 = 36,24 mm Chän : b = 37 mm Nªn : a = 700/37 = 18,9 mm Chän: a = 19 mm DiÖn tÝch vµnh ng¾n m¹ch thùc tÕ lµ: Svtt = a*b =19.37 = 703 mm2 Sai sè cña diÖn tÝch vµnh thùc tÕ vµ tÝnh chän lµ: % Sai sè rÊt nhá vËy kÝch th­íc chän hîp lý. TÝnh bÒ réng r¨ng thùc tÕ: bz1/3 = =mm Sai sè bÒ réng r¨ng thùc tÕ so víi tÝnh chän lµ: Dbz% = 0,22% n»m trong ph¹m vi cho phÐp ( <5% ) vËy s¬ bé chän bÒ réng r¨ng lµ tho¶ m·n yªu cÇu. ChiÒu cao g«ng R«to : hg2 = cm B­íc nghiªng r·nh R«to : §é nghiªng cña r·nh R«to chän b»ng mét b­íc r·nh Stato : bn = t1 = 1,5 cm V. TÝnh to¸n m¹ch tõ. HÖ sè khe hë kh«ng khÝ: kd = kd1.kd2 kd1 : hÖ sè khe hë kh«ng khÝ do r¨ng r·nh Stato g©y nªn. kd2: hÖ sè khe hë kh«ng khÝ do r¨ng r·nh R«to g©y nªn. kd1 = kd1 = kd2 = VËy hÖ sè khe hë kh«ng khÝ lµ: kd = 1,1.1,024 = 1,126 Søc tõ ®éng khe hë kh«ng khÝ: Fd = 1,6.Bd.kd.d.104 = 1,6.0,77.1,126.0,07.104 = 971 A MËt ®é tõ th«ng s¬ bé ë Stato : Bz1 = T C­êng ®é tõ tr­êng trªn r¨ng Stato : Víi thÐp 2212 Tra b¶ng V-6 (TKM§) ta ®­îc c­êng ®é tõ tr­êng trªn r¨ng Stato lµ: Hz1 = 22,5 A/cm Søc tõ ®éng trªn trªn r¨ng Stato : Fz1 = 2.hz1’.Hz1 Trong ®ã: hz1’ = hz1 - = 2,93 - = 2,56 cm Fz1 = 2.2,56.22,5 =115,2 A MËt ®é tõ th«ng ë r¨ng R«to: Bz2 = T Theo b¶ng V-6 (TKM§) ta ®­îc c­êng ®é tõ tr­êng ë r¨ng R«to : Hz2 = 22,6 A/cm Søc tõ ®éng trªn r¨ng R«to : Fz2 = 2.hz2’.Hz2 Trong ®ã: hz2’= hz2 - = 30,2 - = 27,9 mm Fz2 = 2.27,9.22,6 = 126,1 A MËt ®é tõ th«ng trªn g«ng Stato : hg1 = cm Bg1 = T C­êng ®é tõ tr­êng ë g«ng Stato lµ: Theo phô lôc V-9 (TKM§) víi Bg1 = 1,464 T ta cã: H1 = 8 A/cm ChiÒu dµi m¹ch tõ g«ng Stato lµ: lg1 = cm Søc tõ ®éng ë g«ng Stato: Fg1 = lg1.H1 = 24,88.8 = 199,04 A MËt ®é tõ th«ng trªn g«ng R«to : Bg2 = T C­êng ®é tõ tr­êng trªn g«ng R«to : Theo phô lôc V-9 (TKM§) víi Bg2 =0,933 T ta cã: H2 = 2,44 A/cm ChiÒu dµi m¹ch tõ R«to : lg2 = cm Søc tõ ®éng trªn g«ng R«to : Fg2 = lg2.H2 = 9,44.2,44 = 23 A Tæng søc tõ ®éng cña m¹ch tõ lµ: F = Fd + Fz1 +Fz2 + Fg1 + Fg2 = 971 + 115,2 +126,1 +199,04 + 23 =1434,34 A HÖ sè b·o hoµ m¹ch tõ lµ: km = Dßng ®iÖn tõ ho¸: Im = 15 A Dßng ®iÖn tõ ho¸ phÇn tr¨m: Im% = VI.Tham sè cña ®éng c¬ ë chÕ ®é ®Þnh møc. ChiÒu dµi phÇn ®Çu nèi d©y quÊn Stato : l®1 = k®1.τy +2.B Trong ®ã: τy = cm k®1,B tra b¶ng 3-4 (TKM§) ta cã: k®1 =1,3 B = 1 VËy chiÒu dµi phÇn ®Çu nèi lµ: l®1 = 1,3.16,96 + 2.1 = 24,05 cm ChiÒu dµi trung b×nh cña nöa vßng d©y Stato: ltb = l1 + l®1 = 15,5 + 24,05 = 39,55 cm ChiÒu dµI d©y quÊn mét pha cña Stato lµ: L1 = 2.ltb.w1.10-2 = 2.39,55.76.10-2 = 60,12 m §iÖn trë t¸c dông cña d©y quÊn Stato: r1 = : lµ ®iÖn trë suÊt cña ®ång ë nhiÖt ®é 75o = Vmm2/m r1 = V TÝnh ®iÖn trë theo ®¬n vÞ t­¬ng ®èi ta cã: r1* = r1. §iÖn trë t¸c dông cña thanh dÉn R«to: §iÖn trë suÊt cña nh«m lµ: Vmm2/m VËy ®iÖn trë cña thanh dÉn R«to lµ: rtd = V §iÖn trë vµnh ng¾n m¹ch R«to: rv = Trong ®ã : Dv lµ ®­êng kÝnh trung b×nh cña vµnh ng¾n m¹ch. Dv = D – (b+0,1) = 23 – (3,7+0,1) = 19,2 cm §iÖn trë vµnh lµ: rv = V TÝnh ®iÖn trë R«to : R2 = rtd + Ta cã ®iÖn trë R«to lµ: R2 = 3,51.10-5 + = 5,32.10-5 V §iÖn trë quy ®æi cña d©y quÊn R«to: r2’ = V TÝnh theo ®în vÞ t­¬g ®èi ta cã: r2* = r2’. HÖ sè tõ dÉn t¶n r·nh Stato: h1 = hz1 – 0,1d2 – 2c – c’= 29,3 – 0,1.11,2 – 2.0,4 – 0,5 = 26,88 mm h2 = -(-2.c-c’) = -(-2.0,4-0,5) = -3.1 mm HÖ sè tõ dÉn t¶n t¹p Stato: rt1 = 0,72 : hÖ sè tra trong b¶ng 5.3 (TKM§) s1 = 0,0062 : tra trong b¶ng 5.2a (TKM§) kt = 1-0,033= HÖ sè tõ t¶n t¹p lµ: HÖ sè tõ t¶n phÇn ®Çu nèi Stato: = HÖ sè tõ dÉn t¶n Stato lµ: l1 = lr1+ lt1+ l®1 = 1,298 + 1,017 + 1,263 = 3,578 §iÖn kh¸ng d©y quÊn Stato: x1 = = V TÝnh theo ®¬n vÞ t­¬ng ®èi ta cã: x1* = x1 HÖ sè tõ dÉn t¶n r·nh R«to: Trong ®ã: h1=h2+ cm HÖ sè tõ dÉn t¶n t¹p R«to: Víi : q2 = st2 = 0,0092: x¸c ®Þnh theo b¶ng C¸c hÖ sè kt2, rt2,kd2 lÊy theo tµi liÖu (TKM§) trang 130 ta cã: kt2 = 1 ; rt2 = 1 ; kd2 = 1 VËy ta cã: HÖ sè tõ dÉn t¶n phÇn ®Çu nèi: HÖ sè tõ dÉn t¶n do r·nh nghiªng: HÖ sè tõ dÉn t¶n cña R«to lµ: l2 = lr2 + lt2 + ld2 + lrn = 1,913 + 1,991 + 0,7474 + 0,627 = 5,2784 ®iÖn kh¸ng t¶n R«to: x2 = 7,9.f1.l2.l2.10-8=7,9.50.15,5.5,2784.10-8 = 3,23.10-4 V ®iÖn kh¸ng d©y quÊn R«to quy ®æi: x2’ = x2. V TÝnh theo ®¬n vÞ t­¬ng ®èi ta cã: x2’* = x2’. ®iÖn kh¸ng hç c¶m: x12 = V TÝnh theo ®¬n vÞ t­¬ng ®èi ta cã: x12* = x12. TÝnh l¹i hÖ sè kE theo thùc tÕ: KE’ = Sai sè cña hÖ sè kE: Sai sè DkE rÊt nhá vµ cã thÓ bá qua vËy c¸c th«ng sè tÝnh chän ban ®Çu lµ hîp lý. Vii.tÝnh to¸n tæn hao s¾t vµ tæn hao c¬. Träng l­îng r¨ng Stato: Gz1 = gFe.Z1.bz1.hz1’.l1.kc.10-3 Trong ®ã gFe lµ khèi l­îng riªng cña s¾t: gFe = 7,8 Kg/m3 VËy träng l­îng r¨ng cña Stato lµ: GFe = 7,8.0,693.2,57.15,5.0,95.10-3 = 9,82 Kg Träng l­¬ng g«ng Stato: Gg1 = gFe.l1.Lg1.hg1.2p.kc.10-3 = 7,8.15,5.24,88.3,2.4.0,95.10-3 = 36,58 Kg Tæn hao trong lâi s¾t Stato: Tæn hao trong r¨ng lµ: PFeZ1 = kgc.pFeZ.Bz12.Gz1.10-3 pFeZ : lµ xuÊt tæn hao cña thÐp tÇn sè f = 50 Hz , B = 1 T Tra phô lôc V-14 (TKM§) cña thÐp 2211 ta ®­îc: pFeZ = 2,5 W/Kg kgc: hÖ sè gia c«ng vËt liªu lÊy kgc = 1,8. VËy tæn hao trong r¨ng lµ: PFeZ = 1,8.2,5.1,7542.9,82.10-3 = 0,136 Kw Tæn hao trong g«ng Stato lµ: PFeg = kgc.pFeg.Bg2.Gg1.10-3 pFeg = 2,5 W/Kg PFeg = 1,8.2,5,1,4642.36,58.10-3 = 0,353 Kw Tæng tæn hao trong lâi s¾t Stato lµ: PFe’ = PFeZ + PFeg = 0,136 + 0,353 = 0,489 Kw Tæn hao trªn bÒ mÆt r¨ng R«to: Pbm = 2.p.τ. Trong ®ã: pbm: lµ suÊt tæn hao trung b×nh trªn 1 ®¬n vÞ bÒ mÆt. pbm = 0,5.ko. ko: hÖ sè kinh nghiÖm chän tõ (1,742) ta chän: ko = 2 Bo: lµ biªn ®é dao ®éng cña mËt ®é tõ th«ng t¹i khe hë kh«ng khÝ. Bo = bo.kd.Bd bo: tra trong h×nh 6-1 (TKM§) theo tØ sè ta ®­îc. bo = 0,26 VËy ta cã: Bo = 0,26.1,126.0,77 = 0,225 T SuÊt tæn hao bÒ mÆt lµ: pbm = W = 0,22 Kw Ta cã tæn hao trªn bÒ mÆt r¨ng R«to lµ: Pbm = 4.18,06. Kw = 23 W Tæn hao ®Ëp m¹ch trªn r¨ng R«to: P®m = Trong ®ã: B®m2 = T Gz2 = gFe.Z2.hz2’.bz2’.l2.kc.10-3 = 7,8.38,2,68.0,875.15,5.0,95.10-3 = 10,2 Kg VËy tæn hao ®Ëp m¹ch lµ: P®m = Kw = 23,8 w VËy tæng tæn hao trong trong thÐp lµ: PFe = PFe’ + Pbm +P®m = 0,489 + 0,023 + 0,0238 = 0,5358 Kw Tæn hao c¬: Pc¬ = Víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé kiÓu kÝn IP44 th× : k = 1 Pc¬ = Kw Tæng tæn hao kh«ng t¶i lµ: Po = PFe + Pc¬ = 0,5358 + 0,3338 = 0,8696 Kw VIIi.TÝnh to¸n ®Æc tÝnh lµm viÖc cña m¸y. HÖ s« tr­ît ®Þnh møc: S®m HÖ sè tr­ît cùc ®¹i: Sm = Trong ®ã: C1 = 1 += VËy hÖ sè tr­ît cùc ®¹i lµ: Sm = Thµnh phÇn ph¶n kh¸ng vµ t¸c dông cña dßng ®iÖn : I®bx = Im = 15 A I®br = A Béi sè m« men cùc ®¹i: mmax = Víi c¸c th«ng sè ®­îc x¸c ®Þnh bªn b¶ng ®Æc tÝnh lµm viÖc ta cã: I’2®m = 52,03 A I’2max = 175,65 A VËy ta cã béi sè m« men cùc ®¹i lµ: mmax = So s¸nh víi béi sè m« men cùc ®¹i cho phÐp lµ: mmaxcp =2,2 vËy béi sè m« men hoµn toµn tho¶ m·n víi yªu cÇu ®Æt ra: B¶ng ®Æc tÝnh lµm viÖc vµ khëi ®éng cña ®éng c¬: STT BiÓu Thøc §V HÖ sè tr­ît 0,005 0,01 0,015 0,020 0,021 0,025 0,030 0,102 1 V 17,477 8,777 5,888 4,443 4,237 3,576 2,998 0,958 2 V 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 0,8496 3 V 17,468 8,818 5,949 4,523 4,321 3,675 3,116 1,280 4 A 12,87 25,5 37,78 49,71 52,03 61,18 72,16 175,65 5 0,9988 0,995 0,990 0,982 0,980 0,973 0,962 6 0,049 0,096 0,143 0,188 0,196 0,231 0,272 7 A 13,50 25,74 37,53 48,68 50,81 59,12 68,84 8 A 15,62 17,4 20,29 24,14 24,99 28,83 34,21 9 A 20,65 31,07 42,66 54,34 56,62 65,77 76,87 10 0,654 0,828 0,88 0,896 0,90 0,90 0,896 11 Kw 8,91 16,99 24,77 32,13 33,53 39,02 45,43 12 Kw 0,136 0,307 0,578 0,939 1,019 1,375 1,879 13 Kw 0,041 0,162 0,355 0,615 0,674 0,932 1,296 14 Kw 0,044 0,084 0,124 0,161 0,167 0,195 0,227 15 Kw 0,8696 0,8696 0,8696 0,8696 0,8696 0,8696 0,8696 16 Kw 1,091 1,423 1,927 2,585 2,73 3.372 4,272 17 0,877 0,916 0,922 0,919 0,918 0,913 0,906 18 Kw 7,819 15,567 22,84 29,545 30,8 35,648 41,158 §å thÞ ®Æc tÝnh lµm viÖc cña ®éng c¬. Ix.tÝnh to¸n ®Æc tÝnh khëi ®éng. Tham sè cña ®éng c¬ khi xÐt tíi hiÖu øng mÆt ngoµi: øng víi hÖ sè tr­ît s = 1 ChiÒu cao t­¬ng ®èi cña hÖ lµ: Trong ®ã a: lµ chiÒu cao r·nh ®óc nh«m. a = h2 + d2 = 22,9 + 6,8 = 29,7 mm VËy ta cã: HÖ sè tõ dÉn r·nh R«to khi xÐt ®Õn hiÖu øng mÆt ngoµi ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Trong ®ã c¸c hÖ sè c vµ w x¸c ®Þnh theo ®­êng cong 10-13 (TKM§) : Víi ta cã: w = 1 c = 0,75 kR = 1 + w = 1 + 1 = 2 §iÖn trë thanh dÉn R«to khi tÝnh ®Õn dßng ®iÖn mÆt ngoµi lµ: V §iÖn trë R«to khi xÐt ®Õn hiÖu øng mÆt ngoµi: V §iÖn trë R«to khi quy ®æi: Ta cã hÖ sè quy ®æi lµ: VËy ®iÖn R«to quy ®æi lµ: V Ta cã hÖ sè tõ dÉn r·nh R«to khi xÐt ®Õn hiÖu øng mÆt ngoµi lµ: Tæng hÖ sè tõ dÉn R«to khi xÐt ®Õn hiÖu øng mÆt ngoµi: = 1,518 + 1,991 + 0,7474 + 0,627 = 4,8915 §iÖn kh¸ng R«to khi xÐt ®Õn hiÖu øng mÆt ngoµi: V Tæng trë ng¾n m¹ch khi xÐt ®Õn hiÖu øng mÆt ngoµi: V V V Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch khi xÐt ®Õn hiÖu øng mÆt ngoµi lµ: A Tham sè cña ®éng c¬ khi xÐt c¶ hiÖu øng mÆt ngoµi vµ sù b·o hoµ m¹ch tõ t¶n khi s = 1: Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch khi xÐt ®Õn c¶ hiÖu øng mÆt ngoµi vµ sù b·o hoµ m¹ch tõ ®­îc x¸c ®Þnh: Víi R«to r·nh nöa kÝn chän hÖ sè b·o hoµ m¹ch tõ theo (TKM§) trang 259 lµ: kbh = 1,4 A Søc tõ ®éng trung b×nh mét r·nh Stato: Frtb = = A Trong ®ã: kb : hÖ sè tÝnh ®Õn søc tõ ®éng do quÊn b­íc ng¾n. Víi b = tra theo ®å thÞ h×nh 10-4 (TKM§) th×: kb = 0,88 ky= 0,966 : lµ hÖ sè b­íc ng¾n. MËt ®é tõ th«ng quy ®æi trong khe hë kh«ng khÝ lµ: H»ng sè b·o hoµ ®­îc x¸c ®Þnh : Cbh = VËy ta cã: T Víi Bdf = 4,484 theo ®å thÞ 10-15 ta t×m ®­îc hÖ sè Xd = 0,54 H»ng sè C1 ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: C1 = (t1 – b41)(1 - Xd) = (1,5 – 0,3)(1 – 0,54) = 0,552 Ta cã ®é gi¶m cña hÖ sè tõ dÉn do b·o hoµ lµ: h3 = cm HÖ sè tõ dÉn t¶n ë r·nh Stato khi xÐt ®Õn b·o hoµ m¹ch tõ: HÖ sè tõ t¶n t¹p khi xÐt ®Õn b·o hoµ m¹ch tõ: lt1bh = lt1.Xd = 1,017.0,54 = 0,549 Tæng hÖ sè tõ t¶n r·nh Stato khi xÐt ®Õn b·o hoµ m¹ch tõ: l1bh = lr1bh + lt1bh + ld1 = 0,738 + 0,549 + 1,263 = 2,55 §iÖn kh¸ng Stato khi xÐt ®Õn b·o hoµ m¹ch tõ : x1bh = V H»ng sè: C2 = (t2 – b42).(1 - Xd) C2 = (1,896 – 0,15)(1 – 0,54) = 0,8 §é gi¶m hÖ sè tõ dÉn cña R«to do b·o hoµ m¹ch tõ: HÖ sè tõ t¶n r·nh R«to khi xÐt ®Õn b·o hoµ m¹ch tõ vµ hiÖu øng mÆt ngoµi lµ: HÖ sè tõ t¶n t¹p R«to khi xÐt tíi b·o hoµ m¹ch tõ: lt2bh = lt2.Xd = 1,991.0,54 = 1,08 HÖ sè tõ t¶n do r·nh nghiªng khi xÐt tíi b·o hoµ m¹ch tõ: lrnbh = lrn.Xd = 0,627.0,54 = 0,339 Tæng hÖ sè tõ t¶n R«to khi xÐt ®Õn b·o hoµ m¹ch tõ vµ hiÖu øng mÆt ngoµi: = 1,238 + 1,08 + 0,7474 + 0,339 = 3,404 §iÖn kh¸ng R«to khi xÐt ®Õn hiÖu øng mÆt ngoµi vµ b·o hoµ m¹ch tõ: V §iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng ng¾n m¹ch khi xÐt tíi hiÖu øng mÆt ngoµi vµ sù b·o hoµ m¹ch tõ lµ: rnj = r1 + r’2j = 0,106 + 0,138 = 0,244 V xnj = xbh + x2j’ = 0,225 + 0,325 = 0,55 V znj = V Dßng ®iÖn khëi ®éng: Ik® = A Sai sè cña dßng ®iÖn khëi ®éng thùc tÕ vµ s¬ bé chän lµ: Sai sè DI% = 2,29% < 5% vËy s¬ bé chän hÖ sè b·o hoµ m¹ch tõ lµ tho¶ m·n yªu cÇu . Béi sè dßng ®iÖn khëi ®éng: ik® = Béi sè dßng khëi ®éng nhá h¬n gi¸ trÞ cho phÐp cña ®Çu bµi lµ (ik® = 7,5) vËy tho¶ m·n vÒ ®iÒu kiÖn dßng khëi ®éng. Béi sè m« men khëi ®éng: mk® = §iÖn kh¸ng hç c¶m khi xÐt ®Õn b·o hoµ m¹ch tõ: x12bh = x12.km = 14,35.1,48 = 21,24 V H»ng sè b·o hµo C2jgbh = 1 + Ta cã: I2k®’ = A VËy béi sè m« men khëi ®éng lµ: mk® = Béi sè m« men khëi ®éng lín h¬n yªu cÇu cña ®Çu bµi (mk® = 1,4) vËy tho¶ m·n vÒ ®iÒu kiÖn m« men khëi ®éng. x.kÕt luËn. VËy bµi to¸n thiÕt kÕ m¸y ®iÖn nµy ®· hoµn thµnh víi c¸c th«ng sè hoµn toµn tho¶ m·n ®­îc yªu cÇu cña nhiÖm vô thiÕt kÕ ®­a ra. Tuy bµi thiÕt kÕ cã thÓ ch­a t×m ra ph­¬ng ¸n tèi ­u nhÊt cho tr­êng hîp nµy. §iÒu ®ã cã thÓ lµ møc ®é bµi ®å ¸n m«n häc nµy ch­a ®ßi hái ®Õn møc qu¸ cao còng nh­ thêi gian thiÕt kÕ cã h¹n. V× vËy em rÊt mong ®­îc sù chØ b¶o thªm cña c¸c thÇy c« cïng c¸c b¹n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n. Môc lôc i. chän vËt liÖu kÕt cÊu vµ c¸ch ®iÖn. 2 ii. tÝnh to¸n kÝch th­íc chñ yÕu. 3 iii. tÝnh to¸n d©y quÊn, r·nh stato 4 vµ khe hë kh«ng khÝ. iv. tÝnh to¸n d©y quÊn, r·nh, g«ng r«to. 9 v. tÝnh to¸n m¹ch tõ. 12 vi. tham sè cña ®éng c¬ ë chÕ ®é ®Þnh møc. 14 vii. tÝnh to¸n tæn hao s¾t vµ tæn hao c¬. 18 viii. tÝnh to¸n ®Æc tÝnh lµm viÖc cña ®éng c¬. 20 xi.tÝnh to¸n ®Æc tÝnh khëi ®éng. 22 x. KÕt lô©n. 26