ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
45
23
1(75)
23
(. .).10
(8,8 .2,639 2.8,8).10 0, 222 ( )
ttdm chtdm
PIr UI
kW
−
−
=+Δ =
=+=
133. Tổn hao sắt trong gông Stator :
21,3 3
11/501 1
21,3 3
. . .( ) . .10
50
50
1,3.2,5.1,378 .( ) .28.10 0,1728 ( )
50
Feg gcg g Feg
f
PkpB G
kW
−
−
==
==
Trong đó : kgcg = 1,3 là hệ số gia công đối với gông.
P
1/50 = 2,5W/kg là suất tổn hao thép ở tần số từ hoá f = 50Hz
và mật độ từ thông B = 1T.
B
g1 = 1,378T mật độ từ thông trên gông Stator.
134. Tổn hao sắt trong răng Stator :
21,3 3
11/501 1
21,3 3
. . .( ) . .10
50
50
1, 7.2,5.1,507 .( ) .7, 45.10 0,0719 ( )
50
Fez gcz z Fez
f
PkpB G
kW
−
−
==
==
Trong đó : kgcz = 1,7 là hệ số gia công đối với răng.
B
z1 = 1,507T mật độ từ thông trên răng Stator.
135. Tổn hao cơ :
33
117,5 13, 5
3, 68. .( ) . 3, 68.2.( ) . 0,2265 ( )
40 100 40 100
r
Co
vl
Pp kW== =
Trong đó : vr =17,5m/s là tốc độ cực từ.
136. Tổn hao bề mặt trên bề mặt cực từ :
7
2
7
2. . . . . .10
2.2.17,514.0,7.13,5.378,39.10 0,025 ( )
bm m bm
Pplp
kW
τα
−
−
==
==
Trong đó :
1,5 2
1
1
1,5 2
.
.( ) .(10. . )
10000
36.1500
1, 4.( ) .(10.0, 238.1,95) 378,39
10000
bm o o
Zn
pk Bt==
==
: suất tổn hao bề
mặt trung bình.
k
o = 1,4 : hệ số kinh nghiệm.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
46
t
1 =1,95cm : bước răng.
. . 1,373.0, 251.0,69 0, 238 ( )
oo
B
kB T
δδ
β
== = .
Với 0, 69 4, 6
0,15
B
δ
δ
== tra theo đường cong hình 6-1 [1] ta được 0, 251
oT
β
=.
137. Tổn hao phụ khi có tải :
1
0,005. 0,005.9,6 0,048( )
fdm
PP kW===
Với công suất tác dụng định mức :
33
1m
3. .I . .10 3.400.17, 321.0,8.10 9, 6 ( )
dm dm d
PUcos kW
ϕ
−−
== =
.
138. Tổng tổn hao lúc tải định mức :
111
0,0352 0, 222 0,1728 0,0717 0, 2265 0, 025 0,048 0,8 ( )
Cu kt Feg Fez Co bm f
PP P P P P P P
kW
=++ + +++=
=++++++=
∑
139. Hiệu suất của máy phát :
1
0,8
(1 ).100% (1 ).100% 92%
9, 6 0,8
dm
P
PP
η
=− =− =
++
∑
∑
.
c. Độ tăng nhiệt của dây quấn Stator.
140. Dòng nhiệt qua bề mặt trong của Stator :
1
11
2
...(1 ) ..
1 0,5.73, 4 (0,1728 0,0719 0, 025).1000
.160, 21.6,801.(1 ) 1, 29 ( / )
4020 13,5 .22,3.13,5
tb Fe
c
lP
qAJ
lDl
Wcm
θ
ρπ
π
=++=
++
=++ =
Với :
2
1.
()
4020
mm
cm
θ
ρ
Ω
= điện trở suất của dây dẫn ở nhiệt độ cho
phép.
A = 160,21(A/cm) tải đường.
P
Fe1 : tổn hao sắt lúc không tải (kW).
PFe1 = PFeg1 + PFez1 + Pbm = 0,1728+0,0719+0,025 =0,2697(kW)
J = 6,801A/mm2 mật độ dòng điện trong dây quấn Stator.
Hệ số tản nhiệt bề mặt :
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
47
320
.(1 0,1. ) 8.10 .(1 0,1.17,5) ( / . )
vo vWcmC
αα
−
=+ = +
Với 113,5 2
17,514
l
τ
=< nên chọn 32
8.10 ( / . )
o
oWcm C
α
−
=
v : vận tốc bề mặt Rôtor (m/s).
141. Độ tăng nhiệt của mặt ngoài lõi sắt Stator so với môi trường :
13
1, 29 58, 64
8.10 .(1 0,1.17,5)
o
c
v
qC
α
θα
−
== =
+
142. Dòng nhiệt qua phần đầu nối dây quấn :
1
1
11,95
. . . .160, 21.6,801. 0,0669
4020 7,91
d
t
qAJ
C
θ
ρ
== =
Với : C1 = 7,91cm là chu vi rãnh Stator.
143. Độ tăng nhiệt của mặt ngoài đầu nối dây quấn Stator so với nhiệt độ
môi trường :
3
0,0669 22,6
.(1 0,07. ) 1,33.10 .(1 0,07.17,5)
o
d
d
qC
v
θα
−
== =
++
Với 17,514 40cm cm
τ
=<
ta chọn 32
1,33.10 ( / . )
o
Wcm C
α
−
=.
144. Độ tăng nhiệt trên lớp cách điện rãnh :
9,87o
cd C
θ
=.
145. Độ tăng nhiệt trung bình của dây quấn Stator :
11
1
().().
2
(9,87 58, 64).13,5 (9,87 22,6).23, 2 45,73
73, 4
2
cd cd d dn
tb
o
ll
l
C
α
θθ θθ
θ
+++
==
+++
==
d. Đặc tính của máy phát.
146. Năng lực quá tải tĩnh :
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
48
*
*
1, 83 2, 46
. 0,972.0,8
max o
dm d
ME
Mxcos
ϕ
== =
Với sức từ động kích từ định mức Ftđm
* = 2,155; từ đặc tính không tải ta
được Eo
* = 1,83.
Theo hình 11-29 sách thiết kế máy điện, với
**
**
0, 972 0, 607 0,329
. 1,83.0,607
dq
oq
xx
Ex
−−
==
Tra được k = 1,046.
147. Đặc tính góc M = f(θ) theo hình :
*
*
***
11 1
..().2
2
1, 83 1 1 1
..( ).2
0,972 2 0,607 0,972
1,88. 0,309. 2
o
dqd
E
Msin sin
xxx
sin sin
sin sin
θθ
θ
θ
θθ
=+− =
=+− =
=+
1,88. 0.309. 2sin sin
θ
θ
+
1, 88.sin
0,309. 2sin
θ
Hình VII.1 Đặc tính góc.
150
120
90 180
60
30
2
1,5
1
0,5
0
M*
θ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy phát điện ba pha và hệ thống ổn định điện áp cho máy phát.
49
CHƯƠNG VIII
TÍNH TOÁN KẾT CẤU
Ngoài việc phải chịu toàn bộ trọng lượng của Rôtor ra, trục còn chịu mô men
xoắn và mô men uốn trong quá trình truyền động tải. Ngoài ra cũng cần chú
ý đến lực từ một phía do khe hở không khí không đều sinh ra. Cuối cùng trục
còn phải chịu lực do cân bằng động không tốt gây nên, nhất là khi quá tốc độ
giới hạn.
Với các kích thước chủ yếu :
-Đường kính trong lõi sắt Stato D = 22,3(cm).
-Chiều dài lõi sắt Stator : l = 13,5(cm).
148. Đường kính trục ở chỗ đặt lõi sắt có thể chọn gần đúng theo :
0, 25. ' 0, 25.22 5,5 ( )
t
DD cm===
Trong đó D' là đường kính ngoài cực từ Rôtor. Được tính theo :
'2.22,32.0,1522()DD cm
δ
=− = − =
Với δ = 0,15cm : chiều rộng của khe hở không khí.
Trục được chế tạo bằng thép tốt, chọn thép số 40. Đối với đường kính chưa
đến 100mm theo [1] thì nên dùng phôi liệu là thép cán. Trên trục có nhiều
bậc. Tuy nhiên đối với đường kính trục 5,5cm nên gia công đường kính các
bậc thang kề nhau khác nhau rất ít để tăng cường sức bền của trục và tính
kinh tế lúc gia công.
149. Mô men quay của trục :
3
11
9,6.10 61,12 ( . )
2. . 2. .50
2
dm
PP
M
Nm
f
p
ππ
ω
== = =
150. Các kích thước được tiêu chuẩn hóa theo bảng III của [1] :
Với mô men quay M = 61,12N.m ta có kích thước đầu trục máy điện :
Đường kính d1 : d1 = 3,8(cm).
Chiều dài l1 : l1 = 8(cm).
151. Với chiều cao tâm trục h = 20(cm) ta chọn các kích thước khác của máy
như sau :
Khoảng cách bắt bulông giữa hai chân đế theo hướng trục :
b10 = 318(mm) = 31,8(cm).
Khoảng cách bắt bulông giữa hai chân đế theo hướng kính :