Đồ án Máy điện Thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha

.4807 [3263.41] 169.2425 [4298.76] 48.6689 [1236.19] 62.3694 [1584.18] hr1 d1 d2 b41 h41 h 2 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 13  Diện tích có ích của rãnh S r = S’ r - S cđ = 256,1 - 32,6 =223,5 mm2  Hệ số lấp đầy rãnh k đ = U r.n 1.d2 cđ S r = 57.2.1,2 2 223,5 = 0,734 13. Bề rộng răng stato b’ Z1 = (D+2h 41+d 1) Z 1 - d 1 = (23,5+2.0,05+0,91) 48 - 0,91 = 0,694 cm b’’ Z1 =  (D+2(h 41+h 12)) Z1 - d 2 = (23,5+2(0,05+2,19)) 48 - 1,11 = 0,711 cm  b Z1 = b’ Z1+b’’ Z1 2 = 0,694+0,711 2 = 0,703 cm 14. Chiều cao gông stato h g1 = D n-D 2 - h r1 + d 2 6 = 34,9-23,5 2 - 2,75 + 11,1 6 = 3,14 cm 15. Khe hở không khí + Theo kết cấu 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 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 14 + Nếu chọn khe hở không khí nhỏ thì dòng điện không tải và cos cao, nhưng khe hở quá nhỏ làm cho việc chế tạo và lắp ráp thêm khó khăn, stato dể chạm với rôto làm tăng thêm tổn hao phụ và điện kháng tản tạp của máy cũng tăng.  = D1200(1 + 9 2p ) = 235 1200(1 + 9 4 ) = 0,644 mm Theo những máy đã chế tạo tra bảng 10.8 sách “TKMĐ” ta lấy :  = 0,7 mm = 0,07cm B.TÍNH TOÁN THÔNG SỐ RÔTO 1. số rãnh rôto Việc chọn số rãnh rôto lồng sóc Z2 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. Tra bảng 10.6 sách “ TKMĐ” ta chọn số rãnh rôto: Z 2 = 38 2. Đường kính ngoài rôto D’ = D - 2 = 23,5 - 2.0,07 = 23,36 cm Trong đó: + D: đường kính trong stato + : khe hở không khí 3. Bước răng rôto t 2 = D’ Z 2 = .23,3638 = 1,931 cm Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 15 4. Sơ bộ định chiều rộng của răng rôto b Z2 = B .L 2.t 2 B Z2.L 2.k c = 0,765.17,6.1,9311,8.17,6.0,93 = 0,882 cm Lấy B Z2 = 1,8 T theo bảng 10.5b sách “TKMĐ” Trong đó : + BZ2: Mật độ từ thông ở răng rôto + kc : Hệ số ép chặt lõi sắt, kc = 0,93 + Bδ : Mật độ từ thông khe hở không khí + t2 : Bước răng rôto + L2 : Chiều dài lõi sắt rôto 5. Đường kính trục rôto D t = 0,3D = 0,3.23,5 = 7,05 cm Lấy D t = 7 cm 6. Dòng điện trong thanh dẫn rôto I td = I 2 = k I.I pđm 6.w 1.k d1 Z 2 = 0,94.39,63. 6.114.0,92538 = 620,25 A Trong đó: + Hệ số kI lấy theo hình 10-5 lấy kI = 0.89 + kd : Hệ số dây quấn stato + Z2 : Số rãnh rôto 7. Dòng điện trong vành ngắn mạch I v = I td 1 2sin.pZ 2 = 620,5. 1 2sin.238 = 1884,17 A Trong đó : + p : Số đôi cực + Z 2 : Số rãnh rôto Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 16 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 độ dòng điện trong thanh dẫn rôto thích hợp. S’ td = I td J 2 = 620,253 = 206,75 mm 2 Với J 2 = 3 A mm 2 J2 là mật độ dòng điện thanh dẫn rôto 9. Tiết diện vành ngắn mạch Chọn J v = 80%J td = 2,4 A mm 2 S v = I v J v = 1884,172,4 = 785,07 mm 2 Với I v là dòng điện trong vành ngắn mạch 10. Kích thước rãnh rôto và vành ngắn mạch Khi chiều cao tâm trục là h = 200mm ta cọn rãnh rôto hình ôvan với đường kính d 1 = d 2 = 7,2mm  h 22 = 4.S’ td- d2 4 d = 4.206,75-7,2 2 4 7,2 = 23,1 mm h r2 = h 22 + h 42 + d = 23,1 + 0,5 + 7,2 = 30,8mm + Chọn b 42 = 1,5mm h 42 = 0,5mm + Các kích thước là : h r2 = 30,8 mm h 22 = 23,1mm h 42 = 0,5mm b 42 = 1,5 mm Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 17 a a 3 1. 981 4 [8 12. 33] b Dv = 197 mm hr2 h22 d2 h42b42 a = 1,2h r2 = 37mm , b = S v a = 785,07 37 = 21,3 mm * Đường kính trong vành ngắn mạch D v = D - (a + 1) = 235 - (37+1)= 197 mm 11. Diện tích rãnh rôto S r2 =  4.d 2 + h 22.d =  4.7,2 2 + 23,1.7,2 = 207 mm2 12. Diện tích vành ngắn mạch S v = a.b = 21,3.37 = 784,4 mm2 13. Cánh quạt trên vành ngắn mạch + Tra bảng 10.7 sách TKMĐ ta được : số cánh 14 cánh , và kích thước cánh Như hình vẽ. 30mm 40,9 mm21,3 mm 3 6 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 18 14. Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng B Z2 1 3 = (D’-2h 42- 4 3(h 22+d)-d) Z 2 = (23,36-2.0,05-43(2,31+0,72)-0,72) 38 = 0,869 cm 15. Chiều cao gông rôto h g2 = D’-D t 2 - h r2 + 1 6.d 2 = 23,36-7 2 - 30,8 + 1 6.0,7 = 5,22 cm 16. Làm nghiêng rãnh rôto Lấy độ nghiêng rãnh bằng 1 bước rãnh stato b n = t 1 = 1,54 cm III TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 1. Hệ số khe hở không khí + Hệ số khe hở không khí nói lên ảnh hưởng của răng stato và rato tới khe hở. + k 1 = t 1 t 1-υ 1 với υ 1 = (b 41  )2 5+b 41  = ( 30,7) 5+ 30,7 = 1,978 + k 2 = t 2 t 1-υ 1 với υ 2 = (b 42  )2 5+b 42  = (1,50,7) 2 5+1,50,7 = 0,643  k 1 = 1,538 1,538-1,978.0,07 = 1,099 k 2 = 1,931 1,931-0,643.0,07 = 1,024 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 19  k  = k 1.k 2 = 1,099.1,024 = 1,125 2. Chọn loại thép Chọn loại thép kỹ thuật diện cán nguội loại 2212 3. Sức từ động khe hở không khí F  = 1,6.B .k .104 = 1,6.0,765.1,125.104 = 964 A 4. Mật độ từ thông ở răng stato B Z1 = B .L 1.t 1 b Z1.L 1.k c = 0,765.1,5380,694.0,93 = 1,823 T Trong đó : + B: Mật độ từ thông khe hở không khí + t1: Bước rãnh stato + bZ1 : Bề rộng răng stato + L1 : Chiều dài lõi sắt stato 5. Cường độ từ trường trên răng stato Theo bảng V-6 phụ lục V ta có : H Z1 = 29,5 A cm 6. Sức từ động ở răng stato F Z1 = 2.h’ Z1.H Z1 = 2.23,8.29,5 = 140,42 A Trong đó : h’ Z1 = h Z1 - d 2 3 = 27,5 - 11,1 3 = 23,8 mm 7. Mật độ tư thông răng rôto B Z2 = B .L 2.t 2 b Z2 1 3 .L 2.k c = 0,765.17,6.1,9310,869.17,6.0,93 = 1,812 T Trong đó : + B: Mật độ từ thông khe hở không khí Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 20 + t2: Bước rãnh rôto + bZ21/3 : Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao rãnh + L2 : Chiều dài lõi sắt rôto 8. Cường độ từ trường trên răng rôto Theo bảng V-6 phụ lục V ta có : H Z2 = 30 A cm 9. Sức từ động trên răng rôto F Z2 = 2.h’ Z2.H Z2 = 2.2,84.30 = 170 A Với : h’ Z2 = h r2 - d 3 = 30,8 - 7,2 3 = 28,4 mm 10. Hệ số bão hoà răng k Z = F +F Z1+F Z2 F  = 964+140,42+170964 = 1,32 Trong đó: - F : Sức từ động khe hở không khí. - FZ1: Sức từ động trên răng stato. - FZ2: Sức từ động trên răng rôto 11. Mật độ từ thông ở gông stato B g1 = .104 2.h g1.L 1.k c = 0,0159.10 4 2.3,14.17,6.0,93 = 1,547 T Trong đó: +  : Từ thông khe hở không khí + hg1: Chiều cao gông stato Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 21 + kC: Hệ số ép chặt lõi thép 12. Cường độ từ trường ở gông stato Tra bảng V-9 phu lục V ta được : H g1 = 10,6 13. Chiều dài mạch từ ở gông stato L g1 = (D n-h g1) 2p = (34,9-3,14) 2.2 = 24,94 cm 14. Sức từ động ở gông stato F g1 = L g1.H g1 = 24,94.10,6 = 264,4 A 15. Mật độ từ thông trên gông rôto B g2 = .104 2.h g2.L 2.k c = 0,0159.10 4 2.5,22.17,6.0,93 = 0,93 T Trong đó: +  : Từ thông khe hở không khí + hg2: Chiều cao gông rôto + kC: Hệ số ép chặt lõi thép 16. Cường độ từ trường trên gông rôto Tra bảng V-9 phụ lục V ta được : H g2 = 2,43 A cm 17. Chiều dài mạch từ của gông rôto L g2 = (D t+h g2) 2p = (7+5,22) 4 = 9,6 cm Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 22 18. Sức từ động trên gông rôto F g2 = L g2.H g2 = 9,6.2,43 = 23,3 A 19. Tổng sức từ động của mạch từ F = F  + F Z1 + F Z2 + F g1 + F g2 = 964 + 140,42 + 170 + 264,4 + 23,3 = 1562,12 A Trong đó: + F : Sức từ động khe hở không khí + FZ1 : Sức từ động trên răng stato + FZ2: Sức từ động trên răng rôto + Fg1 : Sức từ động trên gông rôto + Fg2 : Sức từ động trên gông stato 20. Hệ số bão hoà toàn mạch k µ = F F  = 1562,12964 = 1,62 Trong đó: + F : Tổng sức từ động của mạch từ. + F : Sức từ động khe hở không khí 21. Dòng điện từ hóa I  = p.F 2,7.w 1.k d1 = 2.1562,122,7.114.0,925 = 11 A 22. Dòng điện từ hoá phần trăm I % = I  I đm .100 = 1139,63 .100 = 28 % Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 23 III. 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 vóng vào cả hai cuộn dây stato và roto 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 x1 đối với stato và x2 đới với roto, x1+x2 là điện kháng tổng 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. 1. Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 24 l đ1 = k đ1.τ y + 2B Với τ y là chiều rộng trung bình của phần tử τ y = (D+h r1)y Z 1 = (23,5+2,75)1048 = 17,18 cm k đ1 = 1,3 , B = 1 cm theo bảng 3.4 sách “TKMĐ”  l đ1 = 1,3.17,18 + 2.1 = 24,334 cm 2. Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato l tb = L 1 + l đ1 = 17,6 + 24,334 = 41,934 cm 3. Chiều dài dây quấn một pha stato L 1p = 2.l tb.w 1.10-2 = 2.41,934.114.10-2 = 95,61 m Trong đó : w 1 là số vòng dây nói tiếp cuả một pha 4. Điện trở tác dụng dây quấn stato r 1 =  75 L 1p n 1.a 1.S 1 = 146. 95,61 2.4.0,985 = 0,2638 Ω  75 : Điện trở suất của đồng ở 75o C Tính theo đơn vị tương đối : r 1* = r 1 I 1 U 1 = r 1 I pđm U 1 = 0,263839,63380 = 0,0275 5. Điện trở tác dụng dây quấn rôto r td =  Al L 2.10-2 S r2 = 123 17,6.10-2 207 = 0,3967.10 -4 Ω Trong đó +  Al : Điện trở suất của nhôm + S r2 : Tiết diện thanh dẫn rôto 6. Điện trở vành ngắn mạch Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 25 r V =  Al D v.10-2 Z 2.S v = 123 .19,7.10-2 38.784,4 = 0,00903.20 -4 Ω Trong đó : + D v : Đường kính vành ngắn mạch S v : Diện tích vành ngắn mạch 7. Điện trở rôto r 2 = r td + 2r V Δ2 Trong đó : Δ = 2sin.pZ 2 = 2sin2.18038 = 0,329  r 2 = (0, 3967 + 2.00903 0,3292 ).10-4 = 0,5635.10-4 Ω Với : + r v : Điện trở vành ngắn mạch + r td : Điện trở dây quấn rôto 8. Hệ số quy đổi  = 4.m 1(w 1.k d1)2 Z 2 = 4.3.(114.0,925) 2 38 = 3511 Trong đó : + m 1 : Số pha + w 1 : Số vòng dây nối tiếp của một pha + k d1 : Hệ số dây quấn stato + Z 2 : Số rãnh rôto 9. Điện trở rôto đã quy đổi r 2’ = .r 2 = 3511.0,5635.10-4 = 0,1978 Ω Tính theo đơn vị tương đối : r 2* = r 2’. I 1 U 1 = r 2’. I pđm U 1 = 0,1978. 39,63380 = 0,021 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 26 10. Hệ số từ dẫn tản rãnh stato  r1 = h 1 3b.k  + (0,785- b 41 2b - h 2 b + h 41 b 41 )k’  Với  = 0,833 , k ’ = 1+3 4 = 0,875 k  = 1 4(1+3k ’) = 1 4(1+3.0,875) = 0,906 h 1 = h r1 - 0,1d 2 - 2c - c’ = 27,5 - 0,1.11,1 - 2.0,4 - 0,5 = 25,08 mm h 2 = -( d 1 2 - 2c - c’) = -( 9,1 2 - 2.0,4 - 0,5) = - 3,25 mm   r1 = 25,08 3.9 . 0,906 + (0,785 - 3 2.9,1 - 3,2 9,1 + 0,5 3 ).0,875 = 1,208 11. Hệ số từ dẫn tạp stato  t1 = 0,9 t 1(q.k d)2 . t1.k 41 k . .σ 1 Với : k 41 = 1 - 0,03 b 412 t 1. = 1 - 0,03. 0,3 2 1,538.0,07 = 0,9724  1t = 0,72 và σ 1 = 0,0062 theo bảng 5.3 và bảng 5.2b sách “TKMĐ”   t1 = 0,9 1,538(4.0,925)2 .0,72.0,9724 1,125.0,07 . 0,0062 = 1,045 12. Hệ số từ tản phần đầu nối  đ1 = 0,34. q 1 L  (l đ1 - 0,64.τ) = 0,34 417,6 (24,256 - 0,64.0,833.18,46) = 1,114 Trong đó : + q 1: Số rãnh của một pha dưới một cực Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 27 + L  : Chiều dài tính toán của lõi sắt stato + L đ1 : Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato +  : Tỉ số giữa y và bước cực τ 13. Hệ số từ dẫn tản stato  1 =  r1 +  t1 +  đ1 = 1,208 + 1,045 + 1,114 = 3,367 Trong đó: + r1 : Hệ số từ dẫn tản + t1 : Hệ số từ dẫn tạp + đ1 : Hệ số từ tản dầu nối 14. Điện kháng dây quấn stato x 1 = 0,158. f 1 100 ( w 1 100 ) 2 . L  p.q 1  1 = 0,158. 50100 ( 114 100 ) 2 . 17,6 2.4 .3,392 = 0,760 Ω Tính theo đơn vị tương đối : x 1* = x 1 I 1 U 1 = x 1 I pđm U 1 = 0,760 39,63380 = 0,0793 Trong đó : + f 1 : Tần số lưới điện đưa vào + w 1 : Số vòng dây nối tiếp của một pha + L  : Chiều dài tính toán của lõi sắt stato + p : Số đôi cực + q : Số rãnh của một pha dưới một cực + I 1 : Dòng điện pha định mức 15. Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto  r2 =      h 1 3b(1- .b2 8.h r )+0,66-b 42 2b .k + h 42 b 42 Với : h 1 = h r2 = 30,8 mm k = 1 do rãnh ôvan Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 28 b = d r = 7,2 mm S r = S r2 = 207 mm2 (tiết diện thanh dẫn rôto)   r2 =      30,8 3.7,2(1- .7,22 8.207) 2 +0,66- 1,5 2.7,2 .1 + 0,5 1,5 = 2,048 16. Hệ số từ dẫn tạp rôto  t2 = 0,9.t 2(q 2.k d2)2 . t2.k 42 k . .σ 2 Trong đó : + k d2 = 1 do dây quấn lồng sóc + q 2 = Z 2 m.2p = 1 +  t2 = 1 , k 42 = 1 do rãnh nửa kín +  2 = 0,0092 theo bảng 5.2c sách “TKMĐ”   t2 = 0092,0.07,0.125,1 1.1.1.931,1.9,0 2 = 2,036 17. Hệ số từ tản phần đầu nối  đ2 = 2,3.D V Z 2.L 2.Δ2 .lg4,7.D V a+2b Trong đó : Δ = 2sinpZ 2 = 0,329   đ2 = 2,3.19,7 38.17,6.0,3292 lg 4,7.19,73,7+2.2,13 = 0,667 18. Hệ số từ tản do rãnh nghiêng  rn = 0,5. t2( b n Z 2 )2 = 0,5.2,036( 1,54 1,931 ) 2 = 0,647 Với b n là đoạn rãnh nghiêng 19. Hệ số từ tản rôto 2 =  r2 +  t2 +  đ2 +  rn = 2,048 + 2,036 + 0,667 + 0,647 = 5,398 20. Điện kháng tản dây quấn rôto Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 29 x 2 = 7,9.f 1.L 2.2.10-8 = 7,9.50.17,6.5,398.10-8 = 3,753.10-4 Ω 21. Điện kháng rôto đã quy đổi x 2’ = .x 2 = 3511.3,753.10-4 = 1,3177 Tính theo đơn vị tương đối : x 2’* = x 2’. I 1 U 1 = x 2’. I pđm U 1 = 1,3177. 39,63380 = 0,137 22. Điện kháng hỗ cảm x 12 = U 1-I µ.x 1 I µ = 380-11.0,76611 = 33,79 Ω Tính theo đơn vị tương đối : x 12’ = x 12 I 1 U 1 = x 12 I pđm U 1 = 33,79 39,63380 = 3,52 23. Tính lại k E k E = U 1-I µ.x 1 U 1 = 380-11.0,76380 = 0,978 Do trị số này không khác nhiều so với giả thiết ban đầu (0,98) nên không cànn phải tính lại V.TÍNH TOÁN TỔN HAO Tổn hao trong máy động cơ điện có thể phân thành những loại sau: + Tổn hao trong sắt ở stato và rôto do từ trễ và dòng điện xoáy khi từ thông chính biến thiên. Ngoài ra trong tổn hao sắt còn tính đến các tổn hao phụ gọi là tổn hao bề mặt và tổn hao đập mạch do sự thay đổi từ trễ và sự thay đổi lần lượt vị trí tương đối của rãnh stato và rôto. + Tổn hao trong đồng do hiệu ứng Jun gây nên trong dây quấn và ở nơi tiếp xúc giữa chổi than và vành góp hoặc vành trượt. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 30 + Tổn hao phụ khi có tải do sự đập mạch của từ thông tản ở động cơ điện xoay chiều hoặc do sự biến dạng của từ trường phản ứng phần ứng và từ trường của phần tử đổi chiều ở động cơ điện một chiều. + Tổn hao cơ: do ma sát ở vòng bi, ma sát giữa chổi than với vành góp hay vành trượt và ma sát giữa không khí với các bộ phận quay. Tổn hao trên quạt gió cũng kể vào tổn hao cơ. 1. Khối lượng răng stato G Z1 = Fe.Z1.bz1.h,z1..kc1. L 1.103 Với : h Z1’ = h r1 - d 2 3 = 2,75 - 1,11 3 = 2,377 cm  Fe = 7,8  G Z1 = 7,8.48.0,703.2,377.17,6.0,93.10-3 = 10,24 kg Trong đó: + Z1 : Số răng stato + bZ1 : Chiều rộng răng stato + kc : Hệ số ép chặt lõi thép 2. Khối lượng gông từ stato G g1 =  Fe.L 1.L g1.h g1.2p.k c.10-3 = 7,8.17,6.24,94.3,14.2.2.0,93.10-3 = 40 kg Trong đó: + l1 : Chiều dài lõi sắt + Lg1: Chiều dài mạch từ ở gông stato + hg1 : Chiều cao gông stato + kc : Hệ số ép chặt lõi théP + p : Số đôi cực từ 3. Tổn hao sắt trong lõi sắt stato + Tổn hao chính trong thép vì từ trễ và dòng điện xoáy xuất hiện đồng thời. Nguyên nhân là do dòng điện từ hoá chạy trong thép khi từ trường biến đổi . Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 31 + Tổn hao phụ trong thép sinh ra bởi dòng điện xoáy và hiện tượng từ trễ trong máy trong thép ở phần răng và trên bề mặt stato và rôto tạo nên bởi các sóng điều hoà bậc cao và sóng điều hoà răng của từ trường stato và rôto a. Trong răng P Fe Z1 = k gcr.p FeZ 1.B Z12 .G Z1.10-3 Với : k gc Hệ số gia công đối với máy không đồng bô lấy hệ số gia công lấy k gcr = 1,8 trong gông lấy k gcg = 1,6 p FeZ1 Suất tổn hao của thép tra bảng V-14 phụ lục V tra được p FeZ1 = 2,5 W/kg  p FeZ1 = 1,8.2,5.1,8232 .10,24.10-3 = 0,153 kW b. Trong gông P Feg1 = k gc.p Feg1.B g12 .G g1.10-3 = 1,6.2,5.1,5472 .40.10-3 = 0,383 kW  Tổn hao trong cả lõi sắt stato : p’ Fe = p FeZ1 + p Feg1 = 0,153 + 0,383 = 0,536 kW 4. Tổn hao bề mặt trên răng rôto + Khi máy điện quay, đối diện với răng roto của máy không đồng bộ lần lượt xuất hiện sự dao động của mật độ từ thông, biên độ dao động của từ thông càng lớn thì khe hở không khí càng nhỏ và miệng rãnh càng to. Tần số dao động phụ thuộc vào số răng và tốc độ quay . + Vì tần số dao động cao nên các dòng điện xoáy cảm ứng trong thép đều tập trung lên lớp mỏng trên bề mặt lõi thép, vì vậy tổn hao gây nên bởi các dòng điện xoáy này được gọi là tổn hao bề mặt. + Ở máy điện không đồng bộ, tổn hao bề mặt lớn vì khe hở không khí nhỏ. Tổn hao chủ yếu đập trung trên bề mặt roto còn trên bề mặt stato ít hơn do miệng rãnh roto bé. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 32 p bm = 2pτ t 2-b 42 t 2 . L 2.p’ bm.10-7 Với p’ bm = 0,5k 0.( Z 1.n 1 10000) 1,5 (10B ot 1)2 B 0 =  0.k .B  = 0,24.1,125.0,765 = 0,2066 Khi b 41  = 30,7 = 4,285 thì  0 = 0,24 theo hình 6-1 sách “TKMĐ” k 0 = 0,85 là hệ số kinh nghiệm  p’ bm = 0,5.1,85( 48.1500 10000 ) 1,5 (10.0,2066.1.538)2 = 180,43 W  p bm = 2.4.18,46 1,931-0,15 1,931 .180,43.17,6.10 -7 = 0,043 kW 5. Tổn hao đập mạch trên răng rôto + Ở động cơ điện không đồng bộ ngoài tổn hao bề mặt còn có tổn hao đập mạch do hiện tượng đập mạch đáng kể của mật độ từ thông trong các răng. Nguyên nhân của sự đập mạch này là do dao động của từ trường trong vùng liên thông răng hoặc rãnh stato và rôto theo vị trí tương đối của rãnh stato và rôto. p đm = 0,11( Z 1.n 1 10000 .10B đm)2 . G Z2.10-3 Với B đm = υ 1. 2t 2 . B Z2 = 1,987.0,07 2.1,931 .1,828 = 0,066 T υ 1 = 1,987 Tính ở III.1 G Z2 =  Fe.Z 2.h’ Z2.b Z2 1 3 .L 2.k c.10-3 h’ Z2 = h r2 - d 2 3 = 2,84 cm B Z2 1 3 Là bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng  p đm = 0,11 ( 48,1500 10000 .10.0,066) 2 .11,97.10-3 = 0,030 kw 6. Tổng tổn hao thép Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 33 P Fe = p’ Fe + p bm + p đm = 0,536 + 0,0430 + 0,030 = 0,609 kw trong đó: + P'Fe: Tổn hao cả lõi sắt stato + Pbm : Tổn hao bề mặt trên răng rôto + Pđm : Tổn hao đập mạch trên răng rôto 7. Tổn hao cơ + Tổn hao cơ (tổn hao ma sát ) phụ thuộc vào áp suất trên bề mặt ma sát, hệ số ma sát và tốc độ chuyển động tương đối của bề mặt ma sát. P cơ = k ( n 1 1000 ) 2 ( D n 10 ) 4 .10-3 = 1 ( 1500 1000 ) 2 ( 34,9 10 ) 4 .10-3 = 0,344 kw Trong đó : + k : Xác định theo phần ứng Dn tính ở IV-15 + n1 : Tốc độ đồng bộ + Dn : Đường kính ngoài stato 8. Tổn hao không tải p 0 = p Fe + p cơ = 0,609 + 0,334 = 0,943 kw VI. TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH A. ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC + Sau khi đã chọn các kích thước và dây quấn của động cơ điện, tính toán các tham số, dòng điện từ hoá và các tổn hao, có thể tìm được đặc tính của máy ở chế độ làm việc bình thường. Các thông số đã tính được : r 1 = 0,2638 Ω , x 1 = 0,76 Ω r’ 2 = 0,1978 Ω , x’ 2 = 1.3177 Ω x 12 = 33,79 Ω 1. Thành phần phản kháng và tác dụng của dòng điện ở tốc độ đồng bộ Các hệ số : Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 34 C 1 = 1 + x 1 x 12 = 1 + 0,7633,79 = 1,0225 C21 = 1,046 I đbx = I µ = 11 A I đbr = p Fe.103 +3I µ2 .r 1 3U 1 = 609+3.11 2 .0,2638 3.380 = 0,62 A E 1 = U 1 - I µ.x 1 = 380 - 11.0,76 = 371,64 V k I = 6.w 1.k d1 Z 2 = 6.114.0,92538 = 16,65 I’ 2 = I 2 k I = I td k I = 620,2516,65 = 37,25 A Hệ số trượt định mức : s đm = I’ 2.r’ 2 E 1 = 37,25.0,1978371,64 = 0,0198 Hệ số trượt cực đại : s m = r’ 2 x 1 c 1 +x’ 2 = 0,19780,76 1,0225+1,3177 = 0,096 2. Bảng đặc tính làm việc s Đơn vị 0,005 0,01 0,015 0,0198 0,025 0,096           s r C rCrns 2 ' . 1 12 1  41,65 20,96 14,06 10,72 8,55 2,49          2 '. 1 12 1 x C xCxns  2,156 2,156 2,156 2,156 2,156 2,156   22 nsnsns xrZ  41,71 21,07 14,22 10,93 8,81 3,29  A nsZ UCI 11 ' 2 . A 9,32 18,44 27,30 35,55 44,10 118,10 nsZ nsrCos '2 0,9986 0,9948 0,9887 0,9799 0,9705 0,7568 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 35 ns Z ns x Sin '2 0,0517 0,1023 0,1516 0,1973 0,2447 0,6553  A C I II dbrr ' 2 1 ' 2 1 cos.  A 9,72 18,56 27,01 34,69 42,48 88,03  A C I II dbXX ' 2 1 ' 2 1 sin.  A 11,47 12,84 15,05 17,86 21,55 86,68  AIII Xr 21211  A 15,03 22,57 30,92 39,02 47,41 123,54 1 1 I ICos r 0,647 0,822 0,874 0,889 0,896 0,713  KWIUP r 3111 10...3  kW 11,081 21,158 30,791 39,547 48,427 100,354  KWRIPCu 31211 10...3  kW 0,179 0,403 0,757 1,205 1,779 12,078  KWRIPCu 3'2 2' 22 10..3  kW 0,052 0,201 0,442 0,750 1,154 8,227 Pf =0,005,P1 [KW] kW 0,055 0,106 0,154 0,197 0,241 0,499 P0 =PFe +Pc¬ [KW] kW 0,943 0,943 0,943 0,943 0,943 0,943 P=PCu1+ PCu2+Pf+P0 [KW] kW 1,229 1,653 2,326 3,095 4,117 21,797 P2=P1- P kW 9,852 19,505 28,465 36,452 44,010 77,930 η = p 2 p 1 .100 % 88,91 91,18 92,44 92,10 90,88 78,14 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 36 3. Đồ thị đặc tính làm việc 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 10 20 30 40 50 0,5 1 1,5 2 s(%) 10 20 30 37 p (kW) I (A) cos COS I s 1 1 2 HÌNH A_Đồ thị biểu thị đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc 37kW , 2p = 4 + Bội số mômen cực đại m max = M max M đm =( I’ 2m I’ 2đm )2 . s đm s m = (118,135,55) 2 . 0,0198 0,096 = 2,26 B. TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 1. Tham số động cơ khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1  Chiều cao tương đối của rãnh rôto ξ = 0,067a s Trong đó : a = h r2 - h 42 = 30,8 - 0,5 = 30,3mm  ξ = 0,067.30,3 = 2 mm Theo hình 10-3 với ξ = 2 Ta tra được : ψ = 0,75 ,  = 1 Hệ số : k r = 1 +  = 1 + 1 =2 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 37 * Điện trở tác dụng trên dây quấn rôto khi xét đến hiệu ứng mặt Ngoài : r tdξ = k r.r td = 2.0,3967.10-4 =o,7934.10-4 Ω  Điện trở trên cả rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1 r 2ξ = r tdξ + 2r V Δ2 = (0,7934 + 2.0,009030,3292 ) = 0,9602.10-4 Ω  Điện trở rôto đã quy đổi : r’ 2ξ = r 2ξ = 3511.0,9602.10-4 = 0,337 Ω  Hệ số từ dẫn rãnh rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s = 1 42 4242 22 1 2 ..2 66,0 .8 .1. .3 b h b b S b b h C r                    =      30,8 3.7,2(1- .7,22 8.207) 2 +0,66- 1,5 2.7,2 .0,75 + 0,5 1,5 = 1,602 Trong đó: + Sc = Sr2 : Diện tích rãnh rôto + b = d1r : Đường kính phần đầu rãnh + h42 : Bề dày miệng rãnh + b42 : Bề rộng miệng rãnh  Tổng hệ số từ dẫn rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s =1 2 = r2 + t2 + đ2 = 1,620 + 2,036 + 0,329 + 0,647 = 4,632 Trong đó : + t2 : Hệ số từ dẫn tạp rãnh rôto +  đ2 : Hệ số từ dẫn phần đầu nối dây quấn rôto  Điện kháng rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 38 x’ 2ξ = x 2 2  2 = 1,3177. 4,632 5,398 = 1,1307 Ω  Tổng trở ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài khi s = 1 r nξ = r 1 + r’ 2ξ = 0,2638 + 0,337 = 0,6008 Ω x nξ = x 1 + x’ 2ξ = 0,76 + 1,1307 = 1,8907 Ω  z nξ = r nξ2 +x nξ2 = 0,60082 +1,89072 = 1,9839 Ω Trong đó: + r1 : Điện trở tác dụng của dây quấn stato + x1: Điện kháng dây quấn stato  Dòng điện ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài I nξ = U 1 Z nξ = 3801,9839 = 192 A 2. Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản với s =1 Sơ bộ của hệ số bão hoà kbh = 1,4 [1] trang 259 sách “TKMĐ”  Dòng điện ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản : Inbh = kbh . In = 1,4.192 = 268,8 A Sức từ động trung bình của một rãnh stato: 1 1 2 . 0, 7 . .nbh rZbh y d I u ZF k k k a Z           = 0,7. 268,8.574 (0,85 + 0,96 6.0,925. 48 38) = 5305,4 A Trong đó : + k  = 0,85 tra hình 10-14 là hệ số tính đến sức từ động Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 39 nhỏ do bước ngắn. + ky : Hệ số bước ngắn + kd : Hệ số dây quấn + ur1 : Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh Cbh = 0,64 + 2,5 . 1 2t t   = 0,64 + 2,5 0,071,538+1,931 = 0,995  Mật độ từ thông quy đổi trong khe hở không khí : B = F Zbh.10-4 1,6.C bh. = 5305,4.10 -4 1,6.0,995.0,07 = 4,761 T  Hệ số tỉ số giữa từ thông tản khi bão hoà và không bão hoà tra hình 10-5 ta có : δ = 0.43 C1 = (t1 – b41) . (1 - δ) = (1,538-0,3)(1-0,43) = 0,706  Hệ số từ thông tản do bão hoà đối với rãnh stato Δh 1bh = h 41+0,58h 3 b 41 . C 1 C 1+1,5b 41 Trong đó h 3 = d 1 3 = 0,91 3 = 0,3   1bh = 0,05+0,58.0,3 0,3 . 0,706 0,706+1,5.0,3 = 0,101  Hệ số từ dẫn tản rãnh stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản:  r1bh =  r1 - Δ 1bh = 1,208 - 0,101 =1,107  Hệ số từ dẫn tạp stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản:  t1bh =  t1.δ = 1,045.0,43 = 0,450  Tổng hệ số từ tản stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản  1bh =  r1bh +  t1bh +  đ1 = 1,107 + 0,450 + 1,114 = 2,671 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 40 Trong đó : + r1bh : Hệ số từ dẫn tản rãnh stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản + t1bh : Hệ số từ dẫn tạp stato khi xét đến bảo hòa mạch từ tản + đ1 : Hệ số từ tản phần đầu nối  Điện kháng stato khi xét đến bão hoà mạch từ tản x 1bh = x 1.  1bh  1 = 0,76 2,6713,367 = 0,603 + Hệ số biến đổi tương đương miêng rãnh rôto: C 2 = (t 2 - b 42 )(1 - δ ) = (1,931 - 0,15)(1 - 0,43) = 1,015 + Đối với rãnh ½ kín sự giảm nhỏ từ dẫn tản rãnh rôto do bão hoà là : Δ 2bh = h 42 b 42 C 2 C 2+b 42 = 0,50,15 1,015 1,015+0,15 = 0,2904  Hệ số từ dẫn tản rãnh rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài :  r2ξbh =  r2ξ - Δ 2bh = 1,620 - 0,2904 = 1,3296  Hệ số từ dẫn tạp rãnh rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản :  t2bh =  t2.χ  = 2,036.0,43 = 0,875  Hệ số từ tản do rãnh nghiêng rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản  rnbh =  rn.χ  = 0,647.0,43 = 0,278  Tổng hệ số từ tản rôto khi xét đến bão hoà mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài:  2ξbh =  r2ξbh +  t2bh +  đ2 +  rnbh = 1,3296 + 0,875 + 0,329 + 0,278 = 2,8116  Điện kháng rôto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản : Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 41 x’ 2ξbh = x’ 2  2ξbh  2 = 1,3177 2,81165,398 = 0,686 Ω Trong đó: + x'2 : Điện kháng rôto đã quy đổi + 2 : Hệ số từ tản rôto 3. Các tham số ngăn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản r nξ = r 1 + r’ 2ξ = 0,2638 + 0,337 = 0,6008 Ω x nξbh = x 1bh + x’ 2ξbh = 0,603 + 0,686 = 1,289 Ω  z nξbh = r nξ2 +x nξbh2 = 0,60082 +1,2892 = 1,422 Ω  Dòng điện khởi động I k = U 1 z nξbh = 3801,422 = 267,2 A Trị số này không sai khác nhiều với I nξbh tính ở VII-2 nên không cần tính lại  Bội số dòng điện khởi động i k = I k I đm = 267,239,63 = 6,74  Điện kháng hỗ cảm khi xét đến bão hoà x 12n = x 12.k  = 33,79.1,62 = 54,740 Ω k  là hệ số bão hoà toàn mạch C 2ξbh = 1 + x’ 2ξbh x 12n = 1 + 0,68654,74 = 1,0125 I’ 2k = I k C 2ξbh = 267,21,0125 = 263,9 A Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 42  Bội số Mômen khởi động m k = ( I’ 2k I’ 2đm )2 r’ 2ξ r’ 2 .s đm = ( 263,9 35,55 ) 2 . 0,337 0,1978.0,0198 = 1,85 Trong đó : + sđm : Tính ở bảng đặc tính làm việc. + r'2: Điện trở đã quy đổi khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài + r'2 : Điện trở đã quy đổi VII . TÝNH TO¸N NHIÖT + Khi là việc trong máy điện sinh ra các tổn hao, năng lượng tiêu tốn biến thành nhiệt năng và làm nóng các bô ph của máy. Khi trạng thái nhiệt trong máy đã ổn định thì toàn bộ nhiệt lượng phát ra từ máy đều toả ra môi trường xung quanh nhờ sự chênh lệch nhiệt độ giữa các bộ phận của máy bị đốt nóng với môi trường + Nguồn nhiệt chú yếu trong máy điện là tổn hao trong dây quấn và lõi sắt…… Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 43 Sơ đồ thay thế nhiệt của động cơ như sau : p p R R R R Q Q Q R Q Cu Fe Fe Fe d'd' Fe Cu cd cdCu pr p  TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ TRÊN SƠ ĐỒ : 1. Các nguồn nhiệt trên sơ đồ thay thế 1.1 Tổn hao đồng trên stato Q cu1 = P cu1 + 0,5P f = 1205 + 0,5.197 = 1303,5 W Trong đó : P cu1 : Tổn hao đồng trên dây quấn stato P f : Tổn hao phụ Các giá trị tổn hao được tính toán ở phần đặc tính (s=s đm) 1.2 Tổn hao sắt trên stato Q Fe = P’ Fe = 536 W 1.3 Tổn hao trên rôto Q R = P cu2 + 0,5P f + P cơ + P bm + P đm = 750 + 0,5.197 + 344 + 43 + 30 = 1265,5 W 1.4 Nhiệt trở trên mặt lõi sắt stato R Fe = R Feg + R g = 1 S D1 ( 1  g1 + 1  g ) Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 44 Trong đó : S D1 = D n.L 1 = .34,9.17,6 = 1930 cm2  g1 =  Fe h g1 = 26.10 -2 3,14 = 0,083 W cm2 o C  Fe là hệ số dẫn nhiệt của lõi thép tra bảng 8.2 sách “TKMĐ” (chọn loại thép kỹ thuật điện có mật độ silic trung bình)  g = 0,09 w cm2o C là hệ số truyền nhiệt kinh nghiệm thường lấy từ (0.09-0,1)  R Fe = 1 1930( 1 0,083 + 1 0,09 ) = 1,2.10 -2 o C W 1.5 Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn stato R đ =  c  c.S đ + 1  đ.S đ  c = 0,02 cm (Cách điện đầu nối bằng vải) Với cách điện cấp B tra bảng 8-1 sách “TKMĐ” ta tra được :  c = 0,16.10-2 w o C  đ = (1 + 0,54V R2 ).10-3 Trong đó : V R là tốc độ đường phần ứng V R = .D.n 6000 = .D.(1-s đm)n đm 6000 = .23,5(1-0,0198)15006000 = 18,09 m s   đ = (1 + 0,54.18,092 ).10-3 = 0,178 W cm2o C Và : S đ = 2Z 1.C b.l đ Trong đó : C b là chu vi bối dây C b = C 1 + C 2 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 45 C 2 =  d 2 2 =  1,11 2 = 1,744 cm d 2 = 1,1 cm là đường kính lớn rãnh stato đặt : b’ = h12 - d 1 2 = 2,19 + 0,91 2 = 2,645 cm c’ = d 1+d 2 2 = 1,11+0,91 2 = 1,01 cm a’ = b’+c’ = 2,645+1,01 = 1,912 cm  C 1 = d 1 + 2.a’ = 0,91 + 2.1,912 = 4,734 cm  C b = C 1 + C 2 = 4,734 + 1,744 = 6,478 cm l đ = 24,334 cm ( chiều dài phần đầu nối dây quấn)  S đ = 2.48.6,478.24,334 = 15233 cm2 Vậy ta có : R đ = 0,02 1,6.10-2 .15233 + 10,178.15233 = 4,51.10 -4 o C W 1.6 Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh nhiệt độ giữa không khí nóng bên trong máy và vỏ máy R’  = 1 .S’  Trong đó :  =  0(1 + k 0.v R)10-3 k 0 : Hệ số tính đến sự dịch chuyển dòng không khí thường lấy k 0 = 0,05-0,07 ta lấy k 0 = 0,06 +  0 : hệ số bề mặt ở môi trường tĩnh theo bảng 8-3 ta Tra được :  0 = 1,42.10-3 W o C.cm2 ( Mặt ngang thép có trát phủ chỗ gồ ghề và sơn) V R = 18,09 m s   = 1,42(1 + 0,06.18,09).10-3 = 0,296.10-2 W cm2o C Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 46 Và : S’ Là bề mặt bên trong máy bao gồm những phần không tiếp xúc với bề mặt ngoài lõi sắt stato và bề mặt trong của hai nắp máy S’  = (2f..Dn) + ( 2..Dn.2 + 4 2.D. 2n ) Với : f = kf . y + B y = 17,12 cm : là chiều rộng trung bình của phần tử (III.1) B = 1 , k f = 0,4 theo bảng 3-4 trang 69 sách “TKMĐ”  f = 0,4.17,12 + 1 = 7,848 cm Vậy S’  = (2.7,848..34,9) + (2.34,9.2 + .34,92 .2 4 ) = 4073 cm2  R’  = 1 0,303.10-3 .4073 = 0,81 Wcm2 o C 1.7 Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy R  = 1  V.S V+’ nS’ n+’’ n.S’’ n Ở đây :  v = K g.’ v ( hệ số tản nhiệt) K g = c b+c +  g ’ v . bb+c Trong đó : c = 1,5-2 cm ( khoảng cách trung bình giữa các gân) + Chọn c = 1,5 cm + b  3 mm đối với nhôm đúc . + Chọn b = 3 mm = 0,3 cm ’ v = 3,6.d-0,2 .v0,8 .10-4 + với đường kính tương đương : d = 2,4 cm = 0,024 m Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 47 1,5 cm 0,3 cm 2, 5 cm 1 cm + v v : tốc độ gió thổi ngoài vỏ máy đã tính đến sự suy giảm 50% theo chiều dài gân tản nhiệt . Đường kính ngoài cánh quạt lấy bằng: D n + 2cm Suy ra : v v = 0,5..(D n+2)n 6000 = 0,5..(34,9+2)1470 6000 = 14,2 m s Suy ra : ’ v = 3,6.0,024-0,2 .14,20,8 .10-4 = 6,34.10-3 W cm2o C 180 mm +  g = .th(h) Trong đó : +  = 4.10-2 W o C ( Hệ số dẫn nhiệt) + b = 0,3 cm + h = 2,5 cm ( chiều cao gân) Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 48  = 2’ v .b = 2.6,5.10-3 0,3.4.10-2 = 1 th(.h) = sh(.h)ch(.h) = e.h -e-.h e.h +e-.h = 0,986 Vậy :  g = 1.4.10-2 .0,986 = 3,95.10-2 W cm2 o C  K g = 1,5 1,5+0,3 + 3,95.10-2 6,34.10-3 . 0,30,3+1,5 = 1,87  v = k g.’ v = 1,87.6,5.10-3 = 12,155.10-3 W cm2 o C + Ở nắp sau tốc dộ gió của cánh quạt không bị suy giảm nên hệ số tản nhiệt Trên nắp có gió thổi bằng : ’ n = 3,6.d-0,2 .v0,8 .10-4 = 3,6.0,024-2 .270,8 .10-4 = 10,5.10-3 W cm2o C  Hệ số tản nhiệt trên nắp không có gió thổi : ’’ n = 3,6.d-0,2 .10-4 = 3,6.0,024-2 .10-4 = 1,42.10-3 W cm2o C  Diện tích tản nhiệt của nắp : S’ n = S’’ n = .(D n+2a)2 4 + Ln(D n+2) = (34,9+2.1)2 4 ln(34,9+2 ) = 1128 cm2 + Ở đây chọn chiều dày vỏ : a = 1 cm  Diện tích tản nhiệt của vỏ máy : S v = L vỏ(b+c+h.N gân ) + 2S’ n + Trong đó : + L vỏ = 30,5 cm tra theo bảng 1.1 phụ lục I + N gân = .(D n+2.a) b+c .85% = 56 gân  S v = 30,5(1,5+0,3+56.2,5) + 2.1128 = 6581 cm2 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 49 Vậy R  = 1  V.S V+’ nS’ n+’’ n.S’’ n = 112,155.10-3 .6518+10,5.10-3 .1128+1,42.10-3 .1128 = 1,1.10-2 o C W 1.8 Nhiệt trở trên lớp cách điện rãnh R c =  c  c.S c Trong đó :  c = 0,03 cm  c = 0,85 .10-2 W o C ( Theo bảng 8.1 sách “TKMĐ” ) S c = Z 1.C b.L 1 = 48.6,478.17,6 = 5701 cm2 C b chu vi bối dây  R c = 0,03 0,85.10-2 .5701 = 0,62.10-2 o C W 1.9 Độ chênh nhiệt độ giữa vỏ máy và môi trường   = (Q cu1+Q Fe+Q R)R  = (1303,5+536+1265,5)1,1.10-2 = 34,15o C 1.10 Độ tăng nhiệt độ của dây quấn stato  1 = Q cu1(R Fe+R c)+Q Fe.R Fe+Q R.R’  R Fe+R c R đ+R’  1+R Fe+R c R đ+R’  +   Trong đó : R Fe + R C = 1,2.10-2 + 0,62.10-2 = 0,744.10-2 o C W Q cu1(R Fe+R c) = 1303,5.0,744.10-2 = 9,70 o C Q Fe.R Fe = 536.1,2.10-2 = 6,432 o C Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 50 Q R.R’  R Fe+R c R đ+R’  = 1265,5.0,81.1,2.10 -2 +0,62.10-2 4,51.10-4 +0,81 = 23,02 1 + R Fe+R c R đ+R’  = 1 + 1,2.10 -2 +0,62.10-2 4,51.10-4 +0,81 = 1,0225 Vậy :  1 = 9,7+6,432+23,02 1,0225 + 34,37 = 73 o C 1.11 Độ tăng nhiệt độ của lõi thép stato  Fe = P’ Fe.R Fe+( 1- ) 1+ R c R Fe +   Trong đó : P’ Fe = 536 W Là tổn hao sắt trên stato + R Fe= 1,2.10-2 o C W Là nhiệt trở trên lõi sắt stato + R c = 0,62.10-2 o C W Là nhiệt trở trên lớp cách điện rãnh   Fe = 536.1,2.10-2 +(73-34,15) 1+0,621,2 + 34,15 = 64o C Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 51 KẾT LUẬN Bản đồ án đã hoàn thành các nhiệm vụ đặt ra cho việc tính toán thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc công suất 37kW; 2p = 4. Kết quả đạt được của bản đồ án thỏa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật như: - cos = 0,889 yêu cầu là Cos = 0,9 -  = 92,1 % yêu cầu là 91 % - Bội số mômen khởi động mk = 1,85 ; yêu cầu là 1,4 - Bội số mômen max mmax = 2,26 ; yêu cầu là 2,2 - Bội số dòng điện khởi động i k = 6,74 ; yêu cầu là i k = 7 Các chỉ tiêu về vật liệu tác dụng đạt được cũng nằm trong phạm vi cho phép so với các máy đã chế tạo ở Việt Nam. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 52 MỤC LỤC I. TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1. Xác định tốc độ quay đồng bộ……………………………………. 4 2. Đường kính ngoài stato……………………………………………. 4 3. Đường kính trong stato……………………………………………. 4 4. Công suất tính toán………………………………………………… 5 5. Chiều dài tính toán…………………………………………………. 5 6. Bước cực …………………………………………………………. 6 7. Lập phương án so sánh ……………………………………………. 6 8. Dòng điện pha định mức…………………………………………... 6 II. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ STATO-RÔTO A. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ STATO 1. Số rãnh stato……………………………………………………… 7 2. Bước rãnh stato……………………………………………………… 7 3. Số cạnh tác dụng của một rãnh…………………………………….. 7 4. Số vòng dây nối tiếp của một pha…………………………………. 8 5. Tiết diện và đường kính dây dẫn…………………………………… 8 6. Kiểu dây quấn………………………………………………………. 9 7. Hệ số dây quấn…………………………………………………… 9 8. Từ thông khe hở không khí………………………………………… 10 9. Mật độ từ thông khe hở không khí………………………………... 10 10. sơ bộ định chiều rộng của răng……………………………………. 10 11. sơ bộ định chiều cao gông stato……………………………………. 11 12. Kích thước rãnh và cách điện…………………………………… 11 13. Bề rộng răng stato…………………………………………………. 13 14. Chiều cao gông stato………………………………………………. 13 15. Khe hỏ không khí……………………………………………………13 B. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ RÔTO 1. Số rãnh rôto ………………………………………………………..... 14 2. Đường kính ngoài rôto ……………………………………………… 14 3. Bước răng rôto ……………………………………………………… 14 4. Sơ bộ định chiều rộng của răng rôto ……………………………….. 14 5. Đường kính trục rôto ………………………………………………. 15 6. Dòng điện trong thanh dẫn rôto ……………………………………...15 7. Dòng điện trong vòng ngắn mạch …………………………………... 15 8. Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm ……………………………………... 15 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 53 9. Tiết diện vành ngắn mạch .................... ……………………………...16 10. Kích thước rãnh rôto và vành ngắn mạch ………………………… 16 11. Diện tích rãnh rôto ………………………………………………… 17 12. Diện tích vành ngắn mạch………………………………………….. 17 13. Cánh quạt trên vành ngắn mạch…………………………………….. 17 14. Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng …………………………… 17 15. Chiều cao gông rôto………………………………………………… 17 16. Làm nghiêng rãnh rôto……………………………………………… 17 III. TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 1. Hệ số khe hở không khí…………………………………………… 18 2. Chọ loại thép……………………………………………………… 18 3. Sức từ động khe hở không khí……………………………………… 18 4. Mật độ từ thông ở răng stato……………………………………… 18 5. Cường độ từ trường trên răng stato………………………………… 19 6. Sức từ động ở răng stato…………………………………………… 19 7. Mật độ từ thông ở răng rôto………………………………………… 19 8. Cường độ từ trường trên răng rôto………………………………… 19 9. Sức từ động ở răng rôto…………………………………………… 19 10. Hệ số bão hoà răng……………………………………………… 20 11. Mật độ từ thông ở gông stato……………………………………… 20 12. Cường độ từ trường ở gông stato………………………………… 20 13. Chiều dài mạch từ ở gông stato…………………………………… 20 14. Sức từ động ở gông stato………………………………………… 20 15. Mật độ từ thông ở gông rôto……………………………………… 21 16. Cường độ từ trường ở gông rôto………………………………….. 21 17. Chiều dài mạch từ gông rôto……………………………………… 21 18. Sức từ động ở gông rôto…………………………………………… 21 19. Tổng sức từ động của mạch từ…………………………………… 21 20. Hệ số bão hoà toàn mạch………………………………………… 22 21. Dòng điện từ hoá ………………………………………………… 22 22. Dòng điện từ hoá phần trăm……………………………………… 22 III. THAM SỐ ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 1. Chiều dài phần đầu nối dây quấn stato…………………………… 23 2. Chiều dài trung bình nửa vòng dây của dây quấn stato…………… 23 3. Chiều dài dây quấn một pha stato………………………………… 23 4. Điện trở tác dụng dây quấn stato………………………………… 24 5. Điện trở tác dụng dây quấn rôto………………………………….. 24 6. Điện trử vành ngắn mạch………………………………………… 24 7. Điện trở rôto……………………………………………………… 24 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 54 8. Hệ số quy đổi…………………………………………………………..... 25 9. Điện trơ rôto đã quy đổi…………………………………….. …………. 25 10. Hệ số từ dẫn tản rãnh stato……………………………………………... 25 11. Hệ số từ dẫn tạp stato………………………………………..………… 26 12. Hệ số từ tản phần đầu nối……………………………………………… 26 13. Hệ số từ dẫn tản stato………………………………………………….. 26 14. Điện kháng dây quấn stato…………………………….………………... 26 15. Hệ số từ dẫn tản rôto…………………………………………….……….. 27 16. Hệ số từ dẫn tạp rôto……………………………………………………... 27 17. Hệ số từ tản phần đầu nối………………………………………………… 28 18. Hệ số từ tản do rãnhn ghiêng…………………………………................... 28 19. Hệ số từ tản rôto………………………………………………………….. 28 20. Điện kháng tản dây quấn rôto…………………………………………….. 28 21. Điện kháng rôto đã quy đổi……………………………………………….. 28 22. Điện kháng hỗ cảm………………………………………………………… 28 30. Tính lại k E ………………………………………………………………… 28 V. TÍNH TOÁN TỔN HAO 1. Khối lượng răng stato……………………………………………….………… 29 2. Khhối lượng gông từ stato……………………………………………………..30 3. Tổn hao sắt trong lõi sắt stato………………………………………………….30 4. Tổn hao bề mặt trên răng rôto………………………………………………….31 5. Tổn hao đập mạch trên răng rôto………………………………………………31 6. Tổng tổn hao thép…………………………………………………………… 32 7. Tổn hao cơ……………………………………………………………………..32 8. Tổn hao không tải…………………………………………………………… 32 VI. TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH A. ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC 1. Thành phần phản kháng và tác dụng của dòng điện ở tốc độ đồng bộ………. 33 2. Bảng dặc tính làm việc………………………………………………………. 34 3. Đồ thị đặc tính làm việc……………………………………………………... 35 B. TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞ ĐỘNG 1. Tham số động cơ khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s =1………………… 36 2.. Tham số động cơ khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản………………………………………………………………………………. 37 3. Các tham số ngắn mạch khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hoà của mạch từ tản……… ……………………………………………………… … 40 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 55 VII. TÍNH TOÁN NHIỆT 1. Các nguồn nhiệt trên sơ đồ thay thế………………………………………..….. 42 1.1 Tổng tổn hao đồng trên stato………………………………………... 43 1.2 Tổn hao sắt trên stato……………………………………………...… 43 1.3 Tổn hao trên rôto……………………………………………………… 43 1.4 Nhiệt trở trên mặt lõi sắt stato………………………………………… 43 1.5 Nhiệt trở phần đầu nối dâyquấn stato………………………………… 43 1.6 Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh nhiệt độ giữa không khí nóng Bên trong máy và vỏ máy ……….……………….…………........................ 44 1.7 Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy …………..……………………………… 45 1.8 Nhiệt trở trên lớp cách điện rãnh ……………………………………….. 48 1.9 Độ chênh nhiệt độ giữa vỏ máy và môi trường ………………………… 48 1.10 Độ tăng nhiệt độ của dây quấn stato…………………………………… 48 1.11 Độ tăng nhiệt độ của lõi thép stato……………………………………… 49 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN SINH VIÊN: NGUYỄN VĂN NGỌC GVHD: NGÔ ĐỨC KIÊN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trần Khánh Hà, Nguyễn Hồng Thanh; Thiết kế máy điện; Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà nội, 2006. 2. Trần Khánh Hà; Động cơ không đồng bộ một pha và ba pha công suất nhỏ; Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà nội, 1993. 3. Nguyễn Đức Sỹ; Công nghệ chế tạo máy điện và máy biến áp; Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà nội, 1995. 4. Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan tử thụ, Nguyễn Văn Sáu; Máy điện 1; Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà nội, 2003. 5. Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh; Kỹ Thuật Điện; Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà nội, 2007. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (