Đồ án: Thiết kế động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha

Chia sẻ: Tran Van Hung Hung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:41

Thêm vào BST

Báo xấu

231
lượt xem 51
download

Đồ án: Thiết kế động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha

Mô tả tài liệu

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thiết kế động cơ điện không đồng bộ xoay chiều 3 pha roto lồng sóc. a/ Số liệu cho trước:Công suất định mức : P2= 15kW; vận tốc đồng bộ n1= 1500v/ph; Điện áp định mức 220/380V. Động cơ thuộc loại thông dụng kết cấu kín (IM1001) chịu nhiệt độ loại Y3. b/ Nội dung thực hiện đồ án: 1/ Tính toán các kích thước cơ bản và dây quấn của động cơ 2/ Tính toán kích thước vùng rãnh dây stator của động cơ. 3/ Tính toán khe hở không khí 4/ Tính toán roto5/ Tính toán mạch từ 6/ Tính toán các tham số động cơ ở chế độ định mức 7/ Tính toán tổn thất trong động cơ 8/ Tính toán đặc tính làm việc 9/ Tính toán quá trình tỏa nhiệt cho động cơ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án: Thiết kế động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha

Khoa Điện Bộ môn Kỷ thuật điện ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN. Họ và tên sinh viên: …………………………………Lớp: ……………………… Tên đề tài: Thiết kế động cơ điện không đồng bộ xoay chiều 3 pha roto lồng sóc. a/ Số liệu cho trước: Công suất định mức : P2 = 15kW; vận tốc đồng bộ n1 = 1500v/ph; Điện áp định mức 220/380V. Động cơ thuộc loại thông dụng kết cấu kín (IM1001) chịu nhiệt độ loại Y3. b/ Nội dung thực hiện đồ án: 1/ Tính toán các kích thước cơ bản và dây quấn của động cơ 2/ Tính toán kích thước vùng rãnh dây stator của động cơ. 3/ Tính toán khe hở không khí 4/ Tính toán roto 5/ Tính toán mạch từ 6/ Tính toán các tham số động cơ ở chế độ định mức 7/ Tính toán tổn thất trong động cơ 8/ Tính toán đặc tính làm việc 9/ Tính toán quá trình tỏa nhiệt cho động cơ. c/ Yêu câu: - Thuyết minh đồ án đánh máy kiểu chữ Times New Roman 13, giãn dòng 1,5. Các bản vẽ kết cấu động cơ, đặc tính làm việc của động cơ thực hiện trên khổ giấy A0 theo tiêu chuẩn bản vẽ kỹ thuât. Thời gian nhận đồ án: 25/02/2015 Thời gian hoàn thành 30/3/2015 d/ Tài liệu tham khảo: Trần khánh Hà, Thiết kế máy điện. NXBKHKT, Hà Nội 2002 Duyệt bộ môn Giáo viên hướng dẫn -1-
1. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN VÀ DÂY QUẤN CỦA ĐỘNG CƠ 1.1. Số cực: 60 f 60.50 p= = 2 ndm 1500 Dựa vào mối quan hệ chiều cao tâm trục h theo công suất va số đôi cực Bảng 10.1 (Tr.602 TKMĐ) ta chọn chiều cao tâm trục h = 160 mm = 16 cm. 1.2. Đường kính ngoài stator Theo bảng 10.3 (T230 TKMĐ) ta có đường kính ngoài stator. Dn = 27,2 cm 1.3. Đường kính trong stator Tra theo bảng 10.2 (trang 230 TKMĐ) trị số của kD, phụ thuộc vào số đôi cực, ta chọn: kD = 0,64  0,68 D = kD .Dn = (0,64 0,68).27,2= 17,408  18,496(cm)  chọn D = 18 Trong đó: kD là tỷ số giữa đường kính trong và đường kính ngoài của stator 1.4. Công suất tính toán: k E .P 0,975.15 P’ = =  = 18.67 (kw)  . cos  0,89.0,88 Trong đó, kE = 0,975. Hình 10-2 (trang 231 TKMĐ), là tỷ số sức điện động sinh ra trong máy và điện áp đặt vào. 1.5. Chiều dài tính toán của lõi sắt stator: Theo hình 10-3b (trang 233 TKMĐ), chọn A = 310A/cm; Bδ = 0,77 T , 6,1*10 7 * P ' 6,1 *18,67 *10 7 lδ= =  15,02   * k s * k d * A * B * D 2 * n1 0,64 *1,11* 0,92 * 310 * 0,77 *18 2 *1500 Lấy lδ = 15 Trong đó: -2-
  = 2  = 0,64 : hệ số tính toán cung cực từ. ks=  =1,11 : hệ số sóng 2 2 kd=0,92 : hệ số dây quấn A: tải đường n 1 =1500 v/ph : tốc độ đồng bộ. Bδ: cảm ứng từ trong khe hở không khí. Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối. Chiều dài lõi sắt stator, rotor là: l1 = l2 = lδ = 15cm 1.6.Bước cực:  *D  *18 τ= = = 14,14 cm 2* p 2*2 1.7. Lập phương án so sánh: Hệ số hình dáng λ: l 15    1,06  14,14 Trong dãy động cơ không đồng bộ 3K công suất P =15 kW, 2p = 4 có cùng đường kính ngoài (nghĩa là cùng chiều cao tâm trục h). Theo hình 10-3b (trang 235- TKMĐ) ta thấy hệ số  nằm trong phạm vi kinh tế do đó việc lựa chọn phương án trên là hợp lý. 1.8. Dòng điện pha định mức: P.10 3 15.103 I1 = = = 29 A 3.U 1 . . cos  3.220.0,89.0,88 Trong đó: U 1 =220V : điện áp đặt vào stator P =15 kW: công suất định mức  = 0,89 : hiệu suất ; cos  =0,88 : hệ số công suất -3-
2. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC VÙNG RÃNH DÂY STATOR CỦA ĐỘNG CƠ Chọn dạng rãnh stator. Stator máy điện nhỏ có thể dùng các rãnh có dạng hình quả lê, nửa quả lê hoặc hình thang, với các dạng rãnh này chiều rộng răng sẽ đều suốt cả chiều cao rãnh. Rãnh hình quả lê có khuôn dập đơn giản nhất, từ trở ở đáy rãnh so với hai dạng rãnh kia nhỏ hơn vì vậy giảm được sức từ động cần thiết trên răng. Rãnh hình nửa quả lê có diện tích rãnh lớn hơn dạng rãnh hình quả lê. Diện tích rãnh hình thang lớn nhất nhưng công nghệ kém hơn dạng rãnh nửa quả lê. Nếu không đặt vấn đề giảm giá thành khuông dập, có thể căn cứ vào diện tích rãnh và trị số sức từ động để tính toán, so sánh giữa 3 dạng rãnh sau đó chọn phương án tốt nhất. Đối với đề tài này chọn dạng rãnh hình quả lê. 2.1. Số rãnh stator Z1 Với máy công suất nhỏ thường lấy q 1=2. Máy tốc độ cao, công suất lớn có thể chọn q1=6. Thường lấy q 1=3  4 Khi q1 tăng thì Z1 tăng dẫn đến diện tích rãnh tăng làm cho hệ số lợi dụng rãnh giảm, răng sẽ yếu vì mãnh, quá trình làm lõi stator tốn hơn. Khi q1 giảm thì Z1 giảm, dây quấn phân bố không đếu trên bề mặt lõi thép nên sức từ động có nhiều sóng bậc cao. Trị số q1 nguyên có thể cải thiện được đặt tính làm việc và giảm tiếng ồn của máy. Lấy q1 = 3 .Khi đó:  Z1 = 2.m.p.q1 = 2.3.2.3= 36 rãnh Trong đó: m =3 là số pha. 2.2. Bước rãnh stator.  .D  .18 t1 = = = 1,57cm 36 36 2.3. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh ur1 Chọn số mạch nhánh song song : a1= 2 -4-
A.t1 .a1 310.1,57.2 u r1 = = =33,56 thanh I1 29 Chọn: ur1 = 33 thanh dẫn. 2.4. Số vòng dây nối tiếp của một pha u r1 33 w1 = p.q 1. = 2.3. = 99 vòng a1 2 Kiểm tra lại phụ tải đường A 2.m.w1 .I 1 2.3.99.29 A= = =304,6 A  .D 3,14.18 cm.mm 2 Sơ bộ chọn phụ tải đường là A=310 A .Vậy sai số thực tế và tính chọn là: cm.mm 2 304,6  310 .100%=1,74% 310 Ta thấy : Tải đường A không lớn hay nhỏ hơn 10% so với giá trị đã chọn ban đầu nên có thể sử dụng số liệu này để tính toán. 2.5. Tiết diện và đường kính dây dẫn - Tiết diện dây: I1 s1 = a1n1 j1' Theo hình 10-4b (trang 237 TKMĐ) chọn tích số: 2 A.J = 1850 A cm.mm 2 Mật độ dòng điện: A.J 1850 J1’ = = =6A A 310 mm 2 Tiết diện dây (tính sơ bộ): I1 29 S’1 = = = 2,41mm2 a1 .n1 .J '1 2.1.6 Trong đó : n1 = 1 là số sợi chập song song I 1 = 29 A a1 = 2 là số mạch nhánh song song -5-
Theo Phụ lục VI, bảng VI. 1 (trang 618 TKMĐ) chọn dây đồng tráng men PET- 155 có đường kính d/d cđ = 1,741,825 mm 2 Khi đó : s 1 = 2,38 mm2 2.6. Kiểu dây quấn Dây quấn stator đặt vào rãnh của lõi thép stator và được cách điện với lõi thép. Dây quấn có nhiệm vụ cảm ứng được sức điện động nhất định, đông thời cũng tham gia vào việc chế tạo từ trường cần thiết cho sự biến đổi năng lượng điện có trong máy. * Các yêu cầu của dây quấn: - Đối với dây quấn điện trở và điện kháng của các pha bằng nhau và của mạch nhánh song song cũng bằng nhau. - Dây quấn được thực hiện sao cho có thể đấu thành mạch nhánh song song một cách dễ dàng. Dây quấn được chế tạo và thiết kế sao cho tiết kiệm được lượng đồng, dễ chế tạo, sửa chữa, kết cấu chắc chắn, chịu được ứng lực khi máy bị ngắn mạch đột ngột. *Việc chọn dây quấn stator phải thỏa mãn tính kinh tế và kỹ thuật: - Tính kinh tế: tiết kiệm vật liệu, vật liệu cách điện, thời gian lồng dây. - Tính kỹ thuật: dễ thi công hạn chế những ảnh hưởng xấu đến đặc tính của động cơ. Từ yêu cầu trên ta chọn dây quấn một lớp đồng khuôn bối dây bước ngắn. Tác dụng là để làm giảm lượng đồng sử dụng, khử sóng bậc cao, giảm từ trường tản ở phần bối dây và trong rãnh stator, lám tăng cos, và cải thiện đặc tính mở máy của động cơ, giảm tiếng ồn điện từ lúc động cơ vận hành. Các hệ quả xấu tồn tại trong động cơ khi sóng bậc cao không bị khử. - Tính năng mở máy xấu do các trường trên đặc tuyến mômen (do sóng bậc 5 và 7 gây ra) làm cho động cơ không đạt đến tốc độ định mức. - Nếu số răng của statorvà rotor không phù hợp động cơ gây ra tiếng ồn khi vận hành, có khi rotor bị hút lệch tâm (do lực hút điện từ tạo nên). Sóng bậc cao gây tổn hao nhiệt trong lõi thép do tác dụng của dòng phucô. Thực ra việc chọn bước ngắn thích hợp không có tác dụng khử hoàn toàn sóng bậc cao mà -6-
chỉ có tác dụng giảm nhỏ chúng xuống đến một giá trị có thể chấp nhận được. Trong thiết kế, bước bối dây có tác dụng khử sóng bậc 5 và 7, cách đấu dây hình sao có tác dụng khử sóng bậc 3. Tiêu chuẩn xét sự tổn hao sóng bậc cao  5% xem như sóng bậc cao không đáng kể, từ 5 - 10% chấp nhận được, > 10% có tồn tại sóng bậc cao. Sóng bậc cao không bị khử không cho phép khả thi. 2 Để khử triệt hoàn toàn sóng bậc 3 ta dùng hệ số  = , sóng bậc 5 ta dùng hệ số  3 4 6 = , sóng bậc 7 ta dùng hệ số  = . Tuy nhiên ta không khử triệt hoàn toàn sóng 5 7 bậc cao nào cả mà chọn bước bối dây để làm nhỏ các sóng bậc cao 3, 5, 7 cùng một lúc. Chọn dây quấn hai lớp bước ngắn với y = 7 y 7 Ta có: = = = 0,78 1 9 Z1 36 Với : Bước cực từ  =  9 1 2. p 2.2 2.7. Hệ số dây quấn Hệ số bước ngắn ky:  . 0,78. ky = sin = sin = 0,94 2 2 Hệ số bước rãi kr: q. 3.20 sin sin kr = 2 = 2 = 0,96  20 q.sin 3.sin 2 2 p.360 2.360 với α= = = 20 0 Z1 36 Hệ số dây quấn kd: kd = ky.kr = 0,94.0,96 = 0,9024 2.8. Từ thông khe hở không khí Ф -7-
k E .U 1 0,975.220 Ф= = = 0,01 Wb 4.k s .k d . f .w1 4.50.99.1,11.0,92 2.9. Mật độ từ thông khe hở không khí B δ  .10 4 0,01.10 4 Bδ = = = 0,74T   . .l1 0,64.15.14,14 Ta thấy sai số mật độ từ thông khe hở không khí so với giá trị ban đầu nhỏ hơn 10% nên ta không cần chọn lại. 2.10. Sơ bộ định chiều rộng của răng b’z1 B .l1 .t1 0,74.15.1,57 b’z1 = = = 0,72cm Bz1.l1 .k c 1,70.15.0,95 Chọn b’z1 = 0,72 cm Trong đó : Chọn Bz1 = 1,70 T (theo bảng 10-5b, trang 241- TKMĐ) Bz1 : là mật độ từ thông trên răng có cạnh song song kc = 0,95 : Hệ số ép chặt lõi sắt khi không cần phủ sơn (Bảng 2-2, trang 23 -TKMĐ). 2.11. Sơ bộ chiều cao của gông stato hg1  .10 4 0,01.10 4 h’g1 =   2,19 (cm) 2.Bg1 .l1 .k c 2.1,60.15.0,95 Ở đây lấy Bg1 = 1,60T; (1,45 ÷ 1,60), (theo Bảng 10.5 Tr.240_TKM Đ) 2.12. Kích thước rãnh và cách điện Chọn kích thước miệng rãnh như sau : Chiều cao miệng rãnh h 41 = 0,5 ÷ 1 mm  chọn h41 = 0,5 mm.=0,05 cm Chiều cao rãnh stato : 1 1 hrl  ( Dn  D)  hgl,  ( 27,2  18)  2,19  2,41(cm)  24,1( mm) 2 2 Trong đó : h’g1 =2,19(cm) chiều cao gông, -8-
Dn =27,2(cm) đường kính ngoài Stato D =18 (cm) đường kính trong Stato Chiều cao thực của rãnh Stato : hZ1 = hrl – h41 = 24,1 0,5 = 23,6 (mm) * Bề rộng rãnh Stato: Chọn bề rộng miệng rãnh Stato là: Chiều rộng miệng rãnh : b41 = d cđ + ( 1,1÷ 1,5) mm Trong đó : d cd = 1,825mm - là đường kính dây dẫn kể cả cách điện của dây quấn stator Vậy: b41 =2,925 mm ÷ 3,325 mm Lấy b41 = 3 mm - Đường kính d2 được tính theo công thức:  ( Dn  2 * hgl' )  bzl' * Z 1  * ( 27,2  2 * 2,19)  0,72 * 36 d2    1,2(cm) Z1   36    d2 = 1,2cm = 12(mm) - Đường kính d1 được tính theo công thức:  * ( D  2 * h41 )  b zl' * Z1  * (18  2 * 0,05)  36 * 0,72 d1    0,94(cm) Z1   36    d 1 = 0,94cm= 9,4(mm) Trong đó: D n = 27,2cm đường kính trong stator h’g1 = 2,19cm b’z1 = 0,72cm chiều rộng răng - Chiều cao rãnh Stator được tính theo công thức Khi đó,chiều cao h12 là: h 12 = h rl – 0,5 *(2*h 41 + d 1 + d 2 ) = 2,41– 0,5 *(2  0,05 + 1,2+ 0,94) = 1,3cm = 13(mm) Theo bảng VIII.1 (T629_TKMĐ) ta có chiều dày cách điện rãnh là: + Chiều dày cách điện rãnh: C = 0,4 (mm)) -9-
+ Chiều dày cách điện của tấm lót: C’ = 0,5 (mm) - Diện tích rãnh trừ nêm: 2 2 Sr =  (d1  d 2 )  d 1  d 2 (h12  d 1 ) ' 8 2 2  (9,4 2  12 2 ) 9,4  12 9,4   (13  )  180,06(mm 2 ) 8 2 2 - Diện tích lớp cách điện rãnh:  * d2 d Scđ = ( +2*h 12 +d 1 +d 2)*c+ 1  c' 2 2  *12  * 9,4 (  2 * 13  9,4  12) * 0,4  * 0,5  33,5(mm 2 ) 2 2 - Diện tích có ích của rãnh: S r = S 'r – S cđ = 180,06-33,5 = 146,56 mm 2 - Hệ số lấp đầy rãnh: u r1 * n1 * d cd2 33 * 1 * 1,825 2 k ld = = = 0,75 sr 146,56 Ta thấy hệ số lấp đầy rãnh nằm trong khoảng tốt nhất (0,7÷0,75) nên cũng không cần tính lại. Vậy, chọn k ld = 0,75 d2 hr1 h12 d1 h41 2.13. Bề rộng răng stator bz1  * ( D  2 * h 41  d 1 ) bz1” =  d1 Z1  * (18  2 * 0,05  0,94) =  0,94  0,72(cm) 36 - 10 -
 * D  2 * (h41  h12 ) bz1’=  d2 Z1  * 18  2 * (0,05  1,3) =  1,2  0,6(cm) 36 bz1 "bz1 ' 0,72  0,6 bz1 = = = 0,66 (cm) 2 2 2.14. Chiều cao gông stator Dn  D 1 27,2  18 1 hg1 = - hr1 + *d 2 = - 2,41 + *1,2 = 2,39 (cm) 2 6 2 6 3. TÍNH TOÁN KHE HỞ KHÔNG KHÍ 3.1. Khe hở không khí D 180 δ =0,25+ = 0,25+ =0,43(mm) 1000 1000 Theo những máy đã chế tạo ở bảng 10-8 (trang 253 TKMĐ ta chọn : δ = 0,5 mm =0,05cm 4. TÍNH TOÁN ROTOR 4.1 Số rãnh rotor Z2 Việc chọn số rãnh rotor lồng sóc Z2 là một vấn đề quan trọng vì khe hở không khí của máy nhỏ, khi mở máy momen 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. Để loại trừ momen phụ đồng bộ khi mở máy, cần chọn: Z2Z1 Z20,5*Z1 Z22*Z1 Z26*p*g với g=1,2,3… Để tránh momen đồng bộ khi quay ,ta chọn: Z26*p2*p*g Z2Z12*p Z22*Z12*p Z20,5p Z2Z1p - 11 -
Để tránh lực hướng tâm do momen không đồng bộ sinh ra trong khi quay ,cần chọn: Z 2  Z1 0,1,2 Z 2  Z1 p,p+1 Z 2  Z1 2*p,2*p1,2*p2 Z 2  Z1 2*p Dựa vào các điều kiện trên và bảng 10-6 trang 246 TKMĐ Chọn Z2= 28 rãnh 4.2. Đường kính ngoài rotor D’ D’ = D- 2δ = 18– 2*0,05 = 17,9 cm 4.3. Bước răng rotor t2  * D'  * 17,9 t2 = = = 2,0cm Z2 28 4.4. Sơ bộ định chiều rộng của răng rotor b’z2 B * l 2 * t 2 0,74 *15 * 2,0 b Z2 ’ = = = 0,89 cm Bz 2 * l 2 * k c 1,75 *15,*0,95 Ở đây lấy Bz2 = 1,75 T., (1,7  1,85).Theo bảng 10-5b trang 241_TKMĐ 4.5. Đường kính trục rotor Dt Dt = 0,3*D = 0,3*18= 5,4 (cm) Lấy Dt = 5(cm) 4.6. Dòng điện trong thanh dẫn rotor Itd 6 * W1 * K d 6 * 99 * 0,9024 Itd = I2 = KI*I1* = 29 * 0,9 * = 500A Z2 28 Trong đó KI = 0,9 lấy theo hình 10-5 trang 244_TKMĐ 4.7. Dòng điện trong vòng ngắn mạch Iv 1 1 Iv = Itd* = 500* = 1123,5 A *p 180 * 2 2 * sin 2 * sin Z2 28 - 12 -
4.8. Tiết diện thanh dẫn vòng nhôm S’td I td 500 S’td = = = 166,67 mm 2 J2 3 Trong đó, J 2 nằm trong khoảng 0,25 ÷0,35  Chọn J2= 3 A/mm 2 4.9. Sơ bộ chọn mật độ dòng điện trong vòng ngắn mạch J v =2,5 A mm 2 Tiết diện vòng ngắn mạch Sv: I v 1123,5 Sv = = = 449,4 mm 2 Jv 2,5 Chọn J v =2,5 vì điều kiện J v < (20÷30)% J 2 4.10. Kích thước rãnh rotor và vòng ngắn mạch Lấy chiều cao miệng rãnh chọn h 42 = 0,5  1 (mm),ta chọn h 42 =1 b 42 = 1÷1,5 (mm)  lấy b 42 = 1( mm) hr2=10  20(mm)  chọn:h r 2 =20(mm) ; a  b = 34  23 (mm) ( d1 d ) = ( 6,5  7,5 4  6 ) (mm), ta chọn d 1 = 7 (mm) , d 2 = 5 (mm) 2 ta có : d1 d 2 7 5 h 12 = h r2 – - - h 41 = 20 - - - 0,5 = 13,5 (mm) 2 2 2 2 - Chiều cao vành ngắn mạch h v (Chiều cao vành ngắn mạch thường lấy cao hơn chiều cao rãnh Rotor ) h v = 1,1*hr2 = 1,1*2= 2,2 (cm) = 22 (mm) - 13 -
b42 h42 b’Z2 d r2 b Z2tb hr2 d r2 b”Z2 D’ - Đường kính trung bình vành ngắn mạch Dv Dv = D-(a+1) = 180-(34+1)=145 (mm) Sv 449,4 - Bề rộng vành ngắn mạch b v : b v = =  20,4 (mm) hv 22 4.11. Diện tích rãnh rôtorSr2   Sr2 = *(d 12 +d 22 )+0,5*h12*(d 1 +d 2 )= *(72 +5 2 )+ 0,5*13,5*(7 +5)= 139 4 4 mm2 aV 4.12. Diện tích vành ngắn mạch: R«to a  b = 34  23 = 782mm2 D’ DV 4.13. Bề rộng răng rôto ở 1/3 chiều cao răng  4    D '2 h42  (h12  d 2 ) 1 3 bZ 2    d 2 3 Z2 bV  4  17,9  2 * 0,1  3 (1,35  0,5)  *   0,5 28  1,2(cm) 4.14. Chiều cao gông rôto hg2 D' Dt 1 18  5 1 hg2 = - hr2 + *d2 = - 2 + *0,5 = 4,58(cm) 2 6 2 6 4.15. Làm nghiên rãnh ở rôto bn - 14 -
Độ nghiên bằng một bước rãnh stator bn = t1 = 1,57 (cm) 5. TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 5.1. Hệ số khe hở không khí - Do bề mặt phần ứng có rãnh dẫn đến từ dẫn trên khe hở của bề mặt phần ứng có rãnh khác nhau. - Trên răng, từ trở nhỏ hơn trên rãnh do sức từ động của khe hở không khí của phần ứng có răng rãnh lớn hơn so với bề mặt phần ứng nhẵn. Khi thiết kế phải dùng một khe hở không khí tính toán, như vậy cần phải tính hệ số khe hở không khí. Hệ số khe hở không khí nói lên ảnh hưởng của răng stato và rôto tới khe hở t1 1,57 kδ1 = = = 1,1 t1   1 *  1,57  3,27 * 0,05 Trong đó: (b41 /  ) 2 (3 0,5) 2 ν1 = = = 3,27 5  b41 /  5  3 0,5 t2 2 kδ2 = = = 1,01 t 2  2 *  2  0,57 * 0,05 Trong đó: 2 2  1  (b42 /  ) 0,5  ν2 = =   0,57 5  b42 /  5 1 0,5  kδ = kδ1* kδ2 = 1,1*1,01 = 1,11 Từ thông chính sau khi đi qua khe hở không khí thì phân thành hai mạch song song đi vào răngvà rãnh của phần ứng, nhưng từ dẫn của thép lớn hơn không khí nhiều nên đại bộ phận từ thông đi vào răng. 5.2. Dùng thép kỹ thuật điện cán nguôi 2211 5.3. Sức từ động khe hở không khí Fδ Fδ = 1,6*Bδ*kδ*δ*104 = 1,6*0,74*1,1*0,05*10 4 = 651,2 A - 15 -
5.4. Mật độ từ thông ở răng stator BZ1 B * l1 * t1 0,74 *15 *1,57 BZ1 = = = 1,85 T bz1 * l1 * k c 0,66 *15 * 0,95 5.5. Cường độ từ trường trên răng stato Theo bảng V-6 (Phụ lục V, trang 608_TKMĐ). Đường cong từ hóa trên răng động cơ KĐB thép 2211, ta chọn: B Z 1 =1,85  HZ1 =33,3 A/cm 5.6. Sức từ động trên răng stato Fz1 = 2*h’Z1*HZ1 = 2*2,01*33,3 = 133,8 A d2 12 Trong đó h’Z1 = h r1- = 24,1 - = 20,1 mm 3 3 5.7. Mật độ từ thômg ở răng rotor Bz2 B *l 2 *t 2 0,74 * 2,0 Bz2 = = = 1,3T bz 2 * l 2 * k c 1,2 * 0,95 5.8. Cường độ từ trường trên răng rotor: - Theo bảngV-6 (Phụ lục V, trang 608 TKMĐ), ta có: B Z 2 =1,3  Hz2 = 7,24A/vm 5.9. Sức từ động trên răng rotor Fz2 Fz2 = 2*h’z2*Hz2 = 2*1,8*7,24 = 26,064 (A) d 0,6 Trong đó: h’z2 = hr2- = 2- = 1,8 (cm) 3 3 5.10. Hệ số bão hòa răng kz F  F z1 Fz 2 651,2  133,8  26,064 kz = = = 1,24 F 651,2 Theo TKMĐ trang 114, ta có: Hệ số kz nằm trong khoảng thiết kế hợp lý kz thuôc khoảng 1,2÷1,5.(nếu k z quá lớn thì sự bão hòa quá mức trong vùng răng.Nếu k z  1,2 thì vùng được sữ dụng quá ít hoặc khe hở không khí lấy quá lớn) 5.11. Mật độ từ thông trên gông stator Bg1 - 16 -
 * 10 4 0,01 * 10 4 Bg1 = = = 1,46T 2 * h g1 * l1 * k c 2 * 2,39 * 15 * 0,95 5.12. Cường độ từ trường ở gông stator H g1 Theo bảng V-9 (Phụ lục V, trang 611 TKMĐ), ta chọn B g1 =1,46  Hg1 = 7,89A/cm 5.13. Chiều dài mạch từ ở gông stator Lg1  * ( Dn  h g 1 )  * (27,2  2,39) Lg1 = = = 19,48 cm 2* p 2*2 5.14. Sức từ động ở gông stator Fg1 Fg1 = Lg1*Hg1 = 19,48*7,89= 153,7 A 5.15. Mật độ từ thông trên gông rôto Bg2  * 10 4 0,01 * 10 4 Bg2 = = = 0,76 T 2 * hg 2 * l 2 * k c 2 * 4,58 * 15 * 0,95 5.16. Cường độ từ trường ở gông rôto H g2: theo Bảng V-9 (Phụ lục V, trang 608 TKMĐ), ta chọn B g 2 = 0,76  Hg2 = 2,72 A/cm 5.17. Chiều dài mạch từ ở gông rôto Lg2  * ( Dt  h g 2 )  * (5  4,58) Lg2 = = = 7,5 cm 2* p 2*2 5.18. Sức từ động ở gông rôto Fg2 Fg2 = Lg2*Hg2 = 7,5*2,72 = 20,4 A 5.19. Tổng sức từ động của mạch từ F F = Fδ+Fz1+Fz2+Fg1+Fg2 = 651,2+133,8+26,064+153,7+20,4 = 985,164 A 5.20. Hệ số bão hòa toàn mạch kμ F 985,164 kμ = = = 1,5 F 651,2 5.21. Dòng điện từ hóa Iμ p*F 2 * 985,164 Iμ = = = 8,16 A 0,9 * m1 * w1 * k d 1 0,9 * 3 * 99 * 0,9024 - 17 -
Dòng điện từ hóa phần trăm: I 8,16 Iμ% = = *100% = 28,14 % I đm 29 6. TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 6.1. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stator Lđ1 lđ1= Kd1*τy+2*B=1,3*12,46+2*1 = 18,2 cm Trong đó:  * ( D  hr1 ) * y  * (18  2,41) * 7 τy = = = 12,46 Z1 36 tra bảng 3.4 (trang 69_TKMĐ) các hệ số Kd1 = 1,3và K f 1 =0,4  B=1 cm 6.2. Chiều dài trung bình nửa vòng của dây quấn stator ltb ltb=l1+lđ1=15+18,2= 33,2 cm 6.3. Chiều dài dây quấn một pha của stator L1 L1 = 2*ltb*w1*10-2 = 2*33,2*99*10-2= 65,7(m) 6.4. Điện trở tác dụng của dây quấn stator r1 L1 1 65,7 r1 = ρ75* = * = 0,3 Ω n1 * a1 * s1 46 1 * 2 * 2,38 Trong đó: 1 ρ75 = Ώmm 2/m : điện trở suất của dây quấn ở 75˚C 46 (theo bảng 5.1 trang 117_TKMĐ) Tính toán theo đơn vị tương đối: I1 29 r1* = r1* = 0,3* = 0,04 ( ) u1 220 6.5. Điện trở tác dụng của dây quấn rôto rtd l 2 * 10 2 1 15 * 10 2 rtd =  Al * = * = 4,7*10-5 Ω Sr2 23 139 - 18 -
1 Trong đó,  Al = ( mm 2 / m) là điện trở của dây quấn ở nhiệt độ 75 O c 23 6.6. Điện trở vòng ngắn mạch rv  * Dv * 10 2 1  * 14,5 * 10 2 rv =  Al * = * = 0,904*10 6 Ω Z 2 * ( a * b) 23 28 * 34 * 23 1 Trong đó,  Al = ( mm 2 / m) là điện trở của dây quấn ở nhiệt độ 75 O c 23 6.7. Điện trở rôto r2 2 * rv -5 2 * 0,904 *10 6 r2= rtd + 2 = 4,7  10 + 2 = 5,6*10-5 Ω  0,44 Trong đó: *p 180 0 * 2  = 2*Sin = 2*Sin = 0,44 Z2 28 6.8. Hệ số quy đổi γ 4 * m * ( w1 * k d 1 ) 2 4 * 3 * (99 * 0,9024) 2 . γ= = = 3420,5 Z2 28 6.9. Điện trở rôto đã quy đổi r’2= γ*r 2 =3420,5*5,60*10-5 = 0,19Ω Tính theo đơn vị tương đối: I1 29 r2*=r2’* = 0,19* =0,025  U1 220 6.10. Hệ số từ dẫn tản rãnh stator λr1 Hệ số từ dẫn tản rãnh λr1 phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và kiểu dây quấn: h1 b h h λr1= *kβ+(0,785- 41 + 2 + 41 )*k’β 3b 2 * b b b41 21,6 3 3,4 0,5 = *0,9025 + ( 0,785 -   )*0,87 = 1,4 3 * 9,4 2 * 9,4 9,4 3 Trong đó: β=0,83 - 19 -
1  3 *  1  3*0,83 k’β= = =0,87 4 4 1  3 * k ' 1  3*0,87 kβ= = =0,9025 4 4 h1= h rs - 0,1*d2 - 2*C - C’= 24,1 - 0,1*12 - 2*0,4 - 0,5 = 21,6 mm Lấy : hrs = hr1 = 24,1 mm d1 9,4 h2= - ( - 2*C - C’) = - ( - 2*0,4 - 0,5)= - 3,4 mm 2 2 b= d1=9,4 mm ; h41=0,5 mm ; b41= 3 mm 6.11. Hệ số từ dẫn tản tạp stator 0,9 * t1 * (q1 * k d 1 ) 2 *  t1 * k 41 * 1 λt1= k *  0,9 * 1,57 * (3 * 0,9024) 2 * 0,882 * 0,962 * 0,0324 = = 5,17 0,05 * 1,1 Trong đó: 2 b41 0,3 2 k41=1-0,033* =1-0,033* = 0,962 t1 *  1,57 * 0,05 - ρt1: xác định theo bảng 5.3 trang 137 sách TKMĐ của tác giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh. Z2 28 Z 28 Nội suy ρt1 theo q 2    2,333 và 2   14 2 * m * p 12 p 2 Z2 q 2  2   t (10)  0,94 ●  10   p q 2  3   t (10)  0,92 0,92  0,94  28   28  0,94    2   0,93 t( 12 ) 3  2  12  Z2 q 2  2   t (15)  0,87 ●  15   p q 2  3   t (15)  0,87 0,87  0,87  28   28  0,87    2   0,87 t( ) 12 3  2  12  Z2 Nội suy theo:  14 p - 20 -