Đồ án Thiết kế động cơ không đồng bộ roto lồng sóc công suất 3 - 100kW

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY ĐIỆN Nhiệm vụ thiết kế. 1. Đầu đề thiết kế: Thiết kế động cơ không đồng bộ roto lồng sóc 2. Các số liệu ban đầu: - Công suất đinh mức: 3 kW - Điện áp định mức: 380/220 V đấu Y/∆ - Tần số: 50 Hz - Số cực: 2p = 6 - Cosφ = 0.76 - Hiệu suất: η = 79,5% - Kiểu máy: Kín, tự làm lạnh bằng quạt gió, cách điện cấp B 3. Nội dung tính toán: - Tính toán kích thước chủ yếu. - Tính toán điện từ. - Tính toán nhiệt. - Bản vẽ tổng lắp ráp A0. Bài làm Máy điện KĐB do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, sử dụng bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân. Nhất là loại công suất dưới 100 kW. Động cơ điện KĐB roto lồng sóc cấu tạo đơn giản nhất lên chiếm một số lượng khá lớn trong loại động cơ điện công suất nhỏ và trung bình. Vì thế trong nhiệm vụ tính toán và thiết kế môn học máy điện này em tính toán và thiết kế với động cơ điện KĐB roto lồng sóc. Với các thông số định mức như sau: - Uđm = 380/220 V đấu Y/∆ - Công suất định mức: 3 kW - Tần số f1 = 50 Hz - Số đôi cực 2p = 6 hay tốc độc đồng bộ nđb = 1000 (Vòng/phút) - Cấp cách điện cấp B - Kiểu máy: Kiểu kín - Kiểu làm mát: Tự làm lạnh bằng quạt gió Nội dung thiết kế: A – Xác định kích thước chủ yếu. 1. Tốc độ đồng bộ của động cơ: 2. Xác định đường kính ngoài của Stato: Với công suất định mức 3 kW theo phụ lục IV.1/Tr 601 – TKMĐ ta có chiều cao tâm trục h = 112 mm, theo bảng 10.3/Tr 230 – TKMĐ ta xác định được đường kính ngoài của Stato tiêu chuẩn là Dn = 19,1 cm (Theo tiêu chuẩn 4A của Nga). 3. Đường kính trong của Stato: Theo bảng 10.2/Tr 230 – TKMĐ có với 2p = 6 thì kD = 0,7 ÷ 0,72. Chọn kD = 0,7 => D = kD.Dn = 0,7.19,1 = 13,4 (cm) 4. Chiều dài Stato: Chiều dài của Stato được tính theo công thức (10-2)/Tr 230 – TKMĐ Trong đó: P’: Công suất tính toán. Được xác định theo công thức (10-3)/Tr 230 – TKMĐ: Với : kE = 0,93 : Lấy theo hình 10-2/Tr 231 - TKMĐ P = 3 kW η = 0,795 Cos φ = 0,76 αδ = = 0,64 : Hệ số xung cực từ ks = : Hệ số dạng sóng kdq = 0,925 : Hệ số dây quấn (Chọn) Theo hình 10-3a-b/ Tr 232 - TKMĐ lấy A = 210A/cm và Bδ = 0,85 T. D = 13,4 cm : Đường kính trong của Stato (tính toán ở phần 3 của quyển thiết kế này) nđb = 1000 V/ph : Tính toán ở phần 1 của quyển thiết kế này. Vậy ta thu được chiều dài của Stato là: Lấy lS = 13,3 cm. Chọn chiều dài lõi sắt stato và roto bằng l1 = l2 = 13,3 cm 5. Bức cực: 6. Xét hệ số chỉ từ thông tản: Theo hình 10-3b/Tr 235 -TKMĐ thì λ nằm trong phạm vi kinh tế cho phép do đó chọn phương án trên là hợp lý. 7. Dòng điện pha định mức: Tính toán Stato 8. Số rãnh của Stato: Ta có theo yêu cầu thiết kế có Uđm: 380/220V đấu Y/∆ và theo phần 2 trong quyển thiết kế này ta đã có h = 112 mm. Vậy ta dùng dây quấn 1 lớp đồng tâm đặt vào ½ kín Chọn q1 = 2 => Số rãnh của Stato bằng Z1 = 2m.p.q1 = 2.3.3.2 = 36 (Rãnh). 9. Bước rãnh của Stato: 10. Số vòng dây tác dụng của một rãnh: Trong đó: A = 210 A/cm : Theo phần 4 của quyển thiết kế này t1 = 1,17 cm: Theo phần 9 của quyển thiết kế này a1 = 2: Số mạch nhánh song song (Chọn) I1 = 7,52 A : Theo phần 7 của quyển thiết kế này. Lấy ur1 = 65 – Do đây là dây quấn 1 lớp đồng tâm. 11. Số vòng dây nối tiếp của một pha: 12. Tiết diện và đường kính dây dẫn: Tra đồ thị 10-4b/Tr 237 - TKMĐ ta thấy AJ = 1690 (A2/cm.mm2) => Mật độ dòng điện là: Tính toán thiết diện sơ bộ: Chọn số sợi là: n1 = 2 => Tiết diện dây sẽ là (Sơ bộ): => Theo phụ lục VI bảng VI.1/Tr 619 chọn dây đồng tráng men PETV có đường kính d/dcđ = 0,55/0,605 và s1 = 0,238 mm2 13. Kiểu dây quấn: Chọn dây quấn bước ngắn có β = 5/6 = 0,833 Hay có y = 10. Do τ = 12 14. Hệ số dây quấn: + Hệ số bước ngắn: + Hệ số bước rải: Trong đó: => Hệ số dây quấn kd1 = ky.kr = 0,966.0,958 = 0,925 15. Từ thông qua khe hở không khí: 16. Mật độ từ thông qua khe hở không khí: => Phù hợp với Bδ = 0,85 T đã chọn ở trên 17. Xác định sơ bộ chiều rộng của răng: Trong đó: Bδ = 0,85 T – Đã xác định trong phần 16 quyển t.k này. t1 = 1,17 – Bước rãnh của Stato. BZ1 = 1,75 – Tra bảng 10.5b/Tr 241 – TKMĐ kC = 0,91 – Hệ số ép chặt lõi chọn theo bảng 2.2/Tr 23 18. Xác định sơ bộ chiều cao của gông Stato: Trong đó Bg1 = 1,45 ÷ 1,60 T - Theo bảng 10.5a/Tr 240 – TKMĐ Ở đây ta chọn Bg1 = 1,45 T. Φ = 0,00255 Wb – theo phần 15 quyển thiết kế này. l1 = 13,3 cm – theo phần 4 quyển thiết kế này. 19. Kích thước rãnh và cách điện: d2 hr1 h12 d1 Chọn các kích thước của rãnh Stato như sau: h12 = 8.5 mm hr1 = 18.5 mm d1 = 6 mm b41 = 3,0 mm d2 = 9 mm h41 = 0,5 mm Theo bảng VIII-1 ở phục lục VIII/Tr 629 –TKMĐ chiều dày của cách điện rãnh là 0,25mm – 0,25mm – 0,55mm Diện tích rãnh trừ nêm: Chiều rộng của miếng cát tông nêm là ; của tấp cách điện giữa 2 lớp là d1 + d2 Diện tích cách điện của rãnh là: Diện tích có ích của rãnh là: Sr = S’r - Scđ = 219 – 37 = 183 mm2 Hệ số lấp đầy của rãnh theo công thức 3-27/Tr 66 – TKMĐ: Trong đó: ur : Số dây dẫn trong 1 nhánh ur = 65 theo phần 10 trong quyển thiết kế này n1 = 2 dcđ = 0,605 mm theo phần 12 trong quyển thiết kế này. 20. Bề rộng răng của Stato: Đối với rãnh hình quả lê như đã chọn theo công thức 4-32/Tr 101 – TKMĐ ta có thể tính đc: 21. Chiều cao gông Stato: 22. Khe hở không khí: Theo công thức 10-21/Tr 253 – TKMĐ: Theo máy đã chế tạo bảng 10-8/Tr 253 chọn δ = 0,3 mm = 0,03cm Tính toán Roto 23. Số rãnh của Roto: Theo bảng 10.6/Tr 246 – TKMĐ ta có số rãnh của Roto là Z2 = 26 rãnh 24. Đường kính ngoài của Roto: DR = D - 2δ = 13,4 – 2.0,03 = 13,34 cm 25.Bước răng của Roto: 26. Xác định sơ bộ chiều rộng của răng Roto: 27. Đường kính trục Roto: Dtr = 0,3D = 0,3.13,4 = 4,02 (cm) Lấy Dtr = 4cm 28. Dòng điện qua thanh dẫn Roto: Theo công thức 10-17/Tr 149 – TKMĐ: Trong đó: k1 = 0,83 – Tra hình 10.5/Tr 244 – TKMĐ với cosφ = 0,76 I1 = 7,52 A w1 = 390 Vòng Z2 = 38 => I2 = 241,5 (A) 29. Dòng trong vành ngắn mạch: Theo công thức 10-18/Tr 249 – TKMĐ: 30. Tiết diện thanh dẫn bằng Nhôm Ở đây ta chọn J2 = 3 A/mm2 31.Tiết diện vòng Ngắn mạch: Chọn sơ bộ mật độ dòng trong vành là Jv = 2,5 A/mm2 h12 b41 b42 h42 a b Dv 32. Kích thước rãnh Roto và vành ngắn mạch: Với chiều cao tâm trục h = 112mm ta chọn rãnh roto hình ôvan như hình vẽ bên. Trong đó các thông số như sau: b42 = 1,5 mm h42 = 0,5 mm d1 = d2 = 7 mm hr2 = 31 mm h12 = 24 mm axb = 32x24 Đường kính vành: Dv = D – (a + 1) = 134 – (32 + 1) = 101 mm 33. Diện tích rãnh roto: 34. Diện tính vành ngắn mạch: a.b = 32.24 = 768 mm2 35. Bề rộng của răng Roto ở 1/3 chiều cao răng: 36.Chiều cao gông của Roto: 37. Độ nghiêng của rãnh ở Roto: Để giảm lực kí sinh tiếp tuyến và hướng tâm và triệt tiêu sóng điều hòa răng người ta thường làm rãnh nghiêng ở Roto hoặc Stato. Trong quyển thiết kế này ta làm rãnh nghiêng trên Roto. Theo công thức 10-16b/Tr 245 – TKMĐ: B – Tính toán điện từ. 38. Hệ số khe hở không khí: Thực tế do mặt Stato và Roto đều có răng nên đường sức từ phân bố không đều ở khe hở không khí , chúng tập chung nhiều ở răng còn ở rãnh thì thưa. Vì vậy có thể coi khe hở không khí thực tế bằng δ’ = kδ.δ Trong đó kδ > 1 là hệ số khe hở không khí. Trị số của nó được tính theo công thức 4-17/Tr 97 – TKMĐ kδ = kδ1.kδ2 Với kδ1 và kδ2 lần lượt là khe hở do răng rãnh của Stato và Roto gây nên: Theo công thức 4-16a/ Tr 96 – TKMĐ Với : t1 = 1,531 cm δ = 0,07 cm Với : t2 = 1,923 cm δ = 0,07 cm Vậy kδ = 1,10.1,02 = 1,13 39. Vật liệu dùng thép cán nguội loại 2211 40. Sức từ động qua khe hở không khí: Theo công thức 4-18/Tr 97 – TKMĐ Fδ = 1,6.Bδkδδ.104 = 1,6.0,75.1,13.0,07.104 = 945,66 A 41. Mật độ từ thông ở răng Stato: 42. Cường độ từ trường trên răng của Stato: Theo bảng V-6 phụ lục V/Tr 608 – TKMĐ Hz1 = 19 A/cm 43. Sức từ động trên răng của Stato: Theo công thức 4-19/Tr 98 – TKMĐ Fz1 = 2hz1Hz1 Trong đó: hz1 = hr1 - d2 = 28,5 – 11/3 = 24,83 cm 44. Mật độ từ thông ở răng Roto: 45. Cường độ từ trường trên răng của roto: Theo bảng V-6 phụ lục V/Tr 608 – TKMĐ Hz2 = 19 A/cm 46. Sức từ động trên răng của Rôto: Theo công thức 4-19/Tr 98 – TKMĐ Fz2 = 2hz2Hz2 Trong đó: hz2 = hr2 - d2 = 31 – 7/3 = 28,67 mm 47. Hệ số điều hòa răng: Do sự bão hòa thép ở mạch từ nên đường cong từ trường ở khe hở không khí khác dạng hình sin và có dạng bằng đầu, thường dùng hệ số bão hòa răng để biểu thị (kz). Theo công thức 4-10/Tr 93 – TKMĐ 48. Mật độ từ thông trên gông của Stato: 49. Cường độ từ trường ở gông Stato: Theo bảng V.9 phụ lục V/ Tr 611 – TKMĐ Hg1 = 7,40 A/cm 50. Chiều dài mạch từ ở gông Stato 51. Sức từ động ở gông Stato: Fg1 = Lg1.Hg1 = 25.7,40 = 184,82 A 52. Mật độ từ thông trên gông của Rôto: 53. Cường độ từ trường ở gông Rôto: Theo bảng V.9 phụ lục V/ Tr 611 – TKMĐ Hg1 = 2,65 A/cm 54. Chiều dài mạch từ ở gông Rôto: 55. Sức từ động trên gông Rôto: Fg2 = Lg2.Hg2 = 9,63.2,65 = 25,5 A 56. Tổng sức từ động của mạch từ: F = Fδ + Fz1 + Fz2 + Fg1 + Fg2 = = 945,66 + 94,37 + 108,93 + 184,82 + 25,5 ~ 1359,30 A 57. Hệ số bão hòa toàn mạch: 58. Dòng từ hóa: Theo công thức 4-83/Tr 114 - TKMĐ Trong đó: kd1 = 0,925 – Theo phần 14 trong quyển thiết kế này Dòng từ hóa phầm trăm: 59. Chiều dài trung bình của ½ vòng dây Stato: Theo công thức 3-28/Tr 68 – TKMĐ: ltb = l1 + lđ Trong đó: l1 = 13,3 cm lđ – chiều dài phần đầu nối . Theo công thức 3-29/Tr 68 – TKMĐ lđ = Kd1.τy + 2B τy – Chiều rộng trung bình của phần tử: Các hệ số Kd1 và B được tra theo bảng 3.4/Tr 69 – TKMĐ. Với 2p=4 ta chọn Kd1 = 1,3 và B = 1 cm => ltb = 17,8 + 1,3.17,17 + 2.1 = 42,123 cm 60. Chiều dài dây quấn của 1 pha Stato: L1 = 2.ltb.w1 = 2.0,42123.68 = 57,29 m 61. Điện trở tác dụng của dây quấn tác dụng Stato: Theo công thức 5-6/Tr 118 – TKMĐ: r1 = kr.ρ. Trong đó: ρ – Điện trở suất của dây quấn Stato (ở đây ta chọn dây đồng) với nhiệt độ làm việc tính toán là 750C vì máy làm việc với cấp cách điện B. Theo bảng 5.1/Tr 117 – TKMĐ s1 – tiết diện của dây quấn Stato theo phần 12 quyển thiết kế này ta có s1 = 1,131 mm2 a1 – Số mạch nhánh song song n1 – Số sợi Theo đơn vị tương đối: 62. Điện trở tác dụng của dây quấn Roto (Thanh dẫn): rtd = 63. Điện trở vành ngắn mạch: rv = 64. Điện trở Roto: Theo công thức 5-14/Tr 121 – TKMĐ Trong đó: 65. Điện trở Roto đã quy đổi: Theo công thức 5-17/Tr 121 –TKMĐ r’2 = γ.r2 Trong đó: γ – Hệ số quy đổi được tính theo công thức 5-16/Tr 121 – TKMĐ => r’2 = 1250,55.0,055.10-3 = 0,0686 Ω Tính theo đơn vị tương đối: 66. Hệ số từ tản rãnh Stato: Đối với rãnh hình quả lê ta tính theo công thức 5-27/Tr 125 – TKMĐ: Trong đó: Với β = 0,833 nên theo công thức 5-25 và 5-24/Tr 125 –TKMĐ => k’β = 0,875 và kβ = 0,9063 h1 = hrs – 0,1.d2 – 2c – c’ = 28,5 – 0,1.11 – 2.0,4 – 0,5 = 26,1 mm h2 = - 67. Hệ số từ dẫn tản tạp Stato: Theo công thức 5-39/Tr 130 – TKMĐ Trong đó : t1 = 1,531 cm q1 = Z1/2mp = 48/12 = 4 kd1 = 0,925 ρt1 – Theo bảng 5.3/Tr 137 – TKMĐ ρt1 = σt1 – Theo bảng 5.2a/Tr 134-TKMĐ σt1 = 0,0062 kδ = 1,13 – Theo phần 38 của quyển thiết kế này 68. Hệ số từ tản phần đầu nối: Với dây quấn 2 lớp hệ số từ tản tạp ở phần đầu nối dây quấn stato được tính theo công thức 5-45/Tr 131 – TKMĐ 69. Hệ số từ tản của Stato: 70. Điện kháng dây quấn Stato: Theo công thức 5-47/Tr 132 – TKMĐ Tính theo đơn vị tương đối 71. Hệ số từ dẫn tản rãnh Roto: Theo công thức 5-30/Tr 126 TKMĐ ta xét rãnh roto hình ôvan 72. Hệ số từ dẫn tạp Roto: Trong đó: t2 = 1,923 cm q2 = Z2/2mp = 38/12 kd2 = 1 ρt2 = 1;k42 = 1 Theo bảng 5.2c/Tr 136 – TKMĐ ta có σt2 = 0,0092 73. Hệ số từ tản ở phần đầu nối (vành) Roto: Theo công thức 5-46a/Tr 131 – TKMĐ 74. Hệ số từ tản do rãnh nghiêng: 75. Hệ số từ tản của Roto: 76. Điện kháng tản của dây quấn Roto: Quy đổi điện kháng của Roto về phía stato: x'2 = γ.x2 = 1250,55.3,7.10-4 = 0,46 Ω Tính theo đơn vị tương đối: 77. Điện kháng hỗ cảm: Tính theo đơn vị tương đối: 78. Tính lại kE: Trị số này chấp nhận được so với kE = 0,98 ban đầu Tổn hao thép và tổn hao cơ. 79. Trọng lượng răng Stato: Gz1 = γFe. Z1..bz1.h’Z1.l1.kC.10-3 = 7,8.48.0,70.2,483.17,8.0,95.10-3 = 11,07 Kg Trong đó: γFe = 7,8 Trọng lượng riêng của sắt từ chọn làm lõi thép Z1 = 48 rãnh l1 = 17,8 cm bz1 = 0,70 cm kC = 0,95 h’z1 = 24,83 mm 80. Trọng lượng gông từ Stato: Gg1 = γFe.l1.Lg1.hg1.2p.kC.10-3 = 7,8.17,8.24,98.3,08.4.0,95.10-3 = = 40,63 kg 81. Tổn hao sắt trong lõi thép Stato: Theo công thức 6-2/Tr 140 – TKMĐ tổn hao thép trong răng là: PFeZ1 = kgc.pFeZ1.B2Z1.GZ1.10-3 Trong đó: kgc : Hệ số gia công. Với máy điện KĐB lấy kgc = 1,8 pFeZ: Suất tổn hao thép – Tra bảng V.14/ Tr 618 – TKMĐ Với thép 2211 đã chọn ở trên thì pFeZ1 = 2,5 W/kg BZ1 = 1,72 T GZ1 = 11,07 kg => PFeZ1 = 0,147 kW Theo công thức 6-3/Tr 140 – TKMĐ tổn hao thép trong gông Stato là: PFeg1 = kgc.pFeg1.B2g1.Gg1.10-3 Trong đó: Bg1 = 1,48 T Gg1 = 40,63 kg => PFeg1 = 0,354 kW Tổn hao thép trong cả lõi sắt Stato: P’Fe = PFeZ1 + PFeg1 = 0,147 + 0,354 = 0,501 kW 82. Tổn hao bề mặt: Ở máy điện không đồng bộ, tổn hao bề mặt lớn vì khe hở không khí nhỏ. Tổn hao tập chung chủ yếu trên bề mặt roto còn trên bề mặt Stato ít hơn do miệng rãnh roto bé. Theo công thức 6-7/Tr 142 – TKMĐ: Trong đó: pbm: Suất tổn hao bề mặt được tính theo CT6-5/Tr 141 – TKMĐ B0: Biên độ dao động của mật độ từ thông của khe hở kk B0 = β0.kδ.Bδ = 0,29.1,13.0,75 = 0,245 T β0: Theo đường cong 6-1/Tr 141 – TKMĐ với kδ = 1,13 Bδ = 0,75 T k0 : Hệ số kinh nghiệm với máy điện KĐB thì k0 = 1,8 n = 1500 Vòng/phút Z1 = 48 rãnh t1 = 1,531 cm 83. Tổn hao đập mạch trên răng Roto: Sự đập mạch do dao động của từ trường trong vùng liên thông răng(rãnh) stato và roto theo vị trí tương đối của từ của rãnh Stato và roto. - Biên độ dao động của mật độ từ thông trong răng Roto được tính theo công thức 6-10/Tr 142 –TKMĐ: Trong đó: γ1 = 1,98 – Theo phần 38 trong quyển thiết kế này - Trọng lượng răng roto: Gz2 = γFe.Z2.h’Z2.b’Z2.l2.kC.10-3 = 7,8.38.2,867.0,87.17,8.0,95.10-3 = 12,53 kg Tổn hao đập mạch trên răng Roto theo công thức 6-13/Tr 143 – TKMĐ: 84. Tổng tổn hao thép: PFe = P’Fe + Pbm + Pđmh = 0,501 + 0,0295 + 0,0281 = 0,559 kW 85. Tổn hao cơ: Đối với động cơ KĐB kiểm kín theo công thức 6-19/tr 145 – TKMĐ: 86. Tổn hao không tải: P0 = PFe + Pc = 0,559 + 0,334 = 0,893 kW Đặc tính làm việc Các số liệu đã tính toán được r1 = 0,092 Ω x1 = 0,28 Ω x12 = 13,47 Ω r’2 = 0,0686 Ω x’2 = 0,46 Ω Xét các hệ số: Xây đựng đặc tính làm việc như bảng dưới đây STT Công thức Đ.vị s 0,005 0,010 0,0203 0,02095 0,025 0,093 1 Ω 14,39 7,24 3,62 3,51 2,95 0,85 2 Ω 0,768 0,768 0,768 0,768 0,768 0,768 3 Ω 14,41 7,28 3,70 3,59 3,05 1,15 4 A 15,58 30,84 60,66 62,57 73,60 194,7 5 0,999 0,994 0,978 0,977 0,968 6 Sinφ’2 0,053 0,105 0,207 0,217 0,252 7 A 16,20 30,99 59,09 60,83 70,73 8 A 16,81 19,18 28,32 29,11 34,14 9 A 23,35 36,45 65,53 67,44 78,54 10 Cosφ 0,69 0,85 0,90 0,90 0,90 11 P1 kW 10,69 20,45 39,00 40,15 46,68 12 pCu1 kW 0,15 0,37 1,18 1,25 1,70 13 pCu2 kW 0,05 0,20 0,76 0,81 1,11 14 pf kW 0,05 0,10 0,19 0,20 0,23 15 p0 kW 0,89 0,89 0,89 0,89 0,89 16 Σp = pCu1+ Cu2+pf+p0 kW 1,15 1,56 3,03 3,15 3,94 17 P2 kW 9,54 18,90 35,97 37,00 42,75 18 η % 89,28 92,39 92,24 92,15 91,56 87. Bội số mômen cực đại Tính toán đặc tính khởi động: 88. Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1: - Chiều cao tương đối của rãnh. Theo công thức 10 – 25/Tr 255 – TKMĐ: = 0,067.30,5.1 = 2,04 Trong đó: a = hr2 – b42 = 31-0,5 = 30,5 mm - Theo công thức 10-26/Tr 255 – TKMĐ khi ζ ≥ 2 thì: φ = ζ – 1 = 1,04 ψ = 1,5/ζ = 1,5/2 = 0,783 - Điện trở của thanh dẫn khi tính đến dòng điện mặt ngoài rtdζ. Theo công thức 10-27/Tr 256 – TKMĐ : rtdζ = rtd.kR = 3,7.10-5.2,04 = 8,0.10-5 Ω Với kR = 2,04 - Điện trở roto khi xét tới hiệu ứng mặt ngoài với s = 1: - Quy đổi về phía Stato: r'2ζ = γ.r2γ = 1250,55.0,9.10-4 = 0,1175 Ω - Hệ số từ dẫn rãnh roto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s =1 - Tổng hệ số từ dẫn của Roto khi xét tới hiệu ứng mặt ngoài với s =1 - Điện kháng của Roto khi xét tới hiệu ứng mặt ngoài: - Tổng trở ngắn mạch khi xét tới hiệu ứng mặt ngoài khi s =1 - Dòng điện ngắn mạch khi chỉ xét tới hiệu ứng mặt ngoài: 89. Tham số của động cơ điện khi xét đến cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản khi s = 1: - Với rãnh Stato ½ kín ta chọn sơ bộ kbh = 1,425. Theo công thức 10-35 ta có: Inbh = kbh.Inξ = 1,4.296,36 = 422,32 A - Sức từ động trung bình của một rãnh Stato: Theo công thức 10-36/Tr 259 – TKMĐ Trong đó: ur: Số thanh dẫn tác dụng trong rãnh Stato a1: Số mạch nhánh song song kβ: Tra đường cong 10-14/Tr 259 – TKMĐ ky: Hệ số bước ngắn. Theo phần 13 quyển thiết kế này kd1: Hệ số dây quấn -Mật độ từ thông quy đổi trong khe hở không khí : Theo công thức 10-37/Tr 259 – TKMĐ Với: Theo mật độ từ thông quy đổi BΦδ, căn cứ vào đường cong trong hình 10-15 trang 260 giáo trình TKMĐ tim ra hệ số χδ đặc trưng cho tỷ số giữa từ thông tản khi xét tới bão hòa và không bão hòa: χδ = 0,50 Do bão hòa phần trên của răng, hệ số từ dẫn của từ trường tản rãnh giảm xuống. Căn cứ vào đó tìm ra sự biến đổi tương đương của rãnh hở. Đối với Stato sự biến đổi tương đương đó bằng. Theo công thức 10-39/Tr 260 – TKMĐ: C1 = (t1 – b41)(1- χδ) = (1,531 – 0,3)(1 – 0,5) = 0,6 Với rãnh ½ kín như thiết kế đã chọn: - Hệ số từ tản rãnh stato khi xét tới đến bão hòa mạch từ tản: λr1bh = λr1 – Δλ1bh = 1,25 – 0,6 = 0,65 - Hệ số từ tản tạp Stato khi xét tới bão hòa mạch từ tản λt1bh = λt1.χδ = 1,089.0,5 = 0,544 - Tổng hệ số từ tản Stato khi xét tới bão hòa mạch từ tản: - Điện kháng của Stato khi xét tới bão hòa mạch từ tản: Với roto lòng sóc sự biến đổi tương đương bằng: C2 = (t2 – b42)(1 - χδ) = (1,923 – 0,15)(1 – 0,5) = 0,886 Với rãnh ½ kín theo công thức 10-47/Tr 261 – TKMĐ: - Hệ số từ tản rãnh roto khi xét tới bão hòa mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài: - Hệ số từ tản tạp Rôto khi xét tới bão hòa mạch từ tản: λt2bh = λt2.χδ = 2,03.0,5 = 1,013 - Hệ số từ tản do rãnh nghiêng Rôto khi xét tới bão hòa mạch từ tản: λrnbh = λrn.χδ = 0,64.0,5 = 0,321 - Tổng hệ số từ tản Rôto khi xét tới bão hòa mạch từ tản và hiệu ứng mặt ngoài: - Điện kháng Rôto lúc đó sẽ là: 90. Các tham số ngắn mạch khi xét tới hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa mạch từ tản: 91. Dòng điện khởi động: Trị số này không sai khác nhiều so với Inbh = 422,32 A. Nên không cần giả thiết lại. 92. Bội số dòng điện khởi động: ik = Điện kháng hỗ cảm khi xét đến bão hòa: x12n = x12.kμ = 13,47.1,44 = 19,4 Ω pR pCu pFe RCu QCu Rd’ Rcđ RFe Rα Qd’ Qcđ QFe θα θCu θFe 93. Bội số mômen khởi động: C - Tính toán nhiệt. Động cơ điện không đồng bộ kiểu kính này được tính toán nhiệt theo sơ đồ thay thế bên: hv cv bv Trong máy điện kiểu kín, để tăng cường bề mặt tản nhiệt. Ngoài vỏ máy người ta còn chế tạo thêm nhiều gân dọc trục. Như vậy nhiện lượng sẽ tỏa ra ở phần vỏ giữa gân và bề mặt của gân: Chọn cv = 1,5 cm; bv = 0,3 cm; h = 2,5 cm 94. Các nguồn nhiệt trong sơ đồ thay thế bao gồm: - Tổn hao đồng trên Stato: QCu1 = PCu1 + 0,5Pf = 1252 + 0,5.201 = 1352,36 W - Tổn hao sắt trên Stato QFe = PFe = 558,83 W - Tổn hao trên Rôto: QR = PCu2 + 0,5Pf + PC + Pbm + Pđmh = = 806 + 0,5.201 + 334 + 28,1 + 28,5 = 1297,58 W 95. Nhiệt trở trên mặt lõi Stato: Theo công thức 8-28/Tr 179 – TKMĐ: RFe = Trong đó: SD1 = π.Dn.l1 = π.34,9.17,8 = 1951 cm2 W/cm2 0C αδg = 0,09 (Chọn) W/cm2 0C => RFe = 1,096.10-2 96. Nhiệt trở phần đầu nối dây quấn Stato: Theo công thức 8-29/Tr 179 – TKMĐ: Trong đó δC: Cách điện đầu nối bằng vải δC = 0,04 cm λC: Đối với cáh điện cấp B Theo bảng 8-2/Tr 170 –TKMĐ: λC = 0,16.10-2 W/0C αđ: Hệ số tản nhiện đầu dây quấn: αđ = (1+0,56.v2)10-3 = (1 + 0,56.18,002).10-3 = 0,182 v: Tốc độ gió thổi ở đầu dây quấn lấy bằng tốc độ bề mặt rôto: Sđ: Diện tích tản nhiệt đầu dây quấn: Sđ = 2.Z1.Cb.lđ = 2.48.5,4.24,3 = 12609 cm2 0C/W 97. Nhiệt trở đặc trưng cho độ chênh nhiệt giữa không khí nóng bên trong máy và vỏ máy: Trong đó: α = α0(1+k0.VR) = 1,42.(1+0,06.17,98).10-3 = 0,295 W/cm2 0C S’α = 4000 cm2 Chọn gần đúng theo kết cấu máy 98. Nhiệt trở bề mặt ngoài của vỏ máy: Theo công thức 8-34/Tr 181 – TKMĐ: Trong đó: αV = Kg.α’V α’V = 3,6.d-0,2v0,8.10-4 v – Tốc độ gió thổi ở bề mặt ngoài vỏ máy đã tính tới sự suy giảm 50% theo chiều dài gân tản nhiệt. Đường kính ngoài cách quạt lấy bằng Dn d – Đường kính rãnh thông gió tương đương d = 0,024 m => α’v = 6,06.10-3 W/cm2 0C Với αgân = βλth(βh) = 1.4.10-2.th(1.2,5) = 3,95.10-2 W/cm2 0C Ở đây => Kg = 1,92 => αV = 11,6.10-3 W/cm2 0C Ở nắp sau, tốt độ gió của cánh tỏa nhiệt là ko bị suy giảm nên hệ số tỏa nhiệt trên nắp có gió thổi bằng: α’n = 20,8.α’v = 10,5.10-3 W/cm2 0C Hệ số tản nhiệt trên nắp không có gió thổi: α"n = 1,42.10-3 W/cm2 0C Các diện tích tản nhiệt Sv = 6000 cm2 S’n = S”n = 1000 cm2 => Rα = 1,226.10-2 0C/W 99. Nhiệt trở trên lớp cách điện của rãnh: Trong đó: δC – Chiều dày lớp cách điện: δC = 0,04 cm Sc – Tiết diện truyền nhiệt của lớp cách điện Sc = Z1.l1.Cb = 48.25.5,4 = 6480 cm2 λC – Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách điện λC = 0,16.10-2 100. Độ chênh nhiệt vỏ máy với môi trường: 101. Độ tăng nhiệt của dây quấn Stato: Theo công thức 8-36/Tr 181 TKMĐ Trọng lượng vật liệu tác dụng và chỉ tiêu sử dụng. 102. Trọng lượng thép Silic cần chuẩn bị. 103. Trọng lượng đồng của dây quấn Stato: - Khi không tính tới cách điện: - Khi kể cả cách điện: 104. Trọng lượng của Nhôm Rôto (không kể cách quạt ở vành ngắn mạch). - Trọng lượng nhôm ở thanh dẫn: - Trọng lượng nhôm ở vành ngắn mạch: - Trọng lượng của nhôm ở Rôto: GAl = Gtd + GV = 3,6 + 2,5 = 6,15 kg 105. Chỉ tiêu kinh tế về vật liệu tác dụng: - Thép kỹ thuật điện: gFe = 4,51 kg/kW - Đồng gCu = 0,57 kg/kW - Nhôm gAl = 0,17 kg/kW