Đồ án Nguyên lý hoạt động của động cơ

Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 1 CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG A. Phân loại và kết cấu và nguyên lý hoạt động của động cơ: I. Phân loại: Theo kết cấu của động cơ không đồng bộ có thể chia ra làm các kiểu chính: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phong nổ... Theo kết cấu của Rotor, máy điện không đồng bộ chia làm 2 loại: loại Rotor kiểu dây quấn và loại Rotor kiểu lồng sóc. Theo số pha trên dây quấn Stator có thể chia làm các loại: Một pha, hai pha và ba pha. II.Kết cấu: Giống như các máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ gồm các bộ phận chính sau: 1.Phần tĩnh hay Stator: Trên Stator có vỏ, lõi sắt và dây quấn. a. Vỏ máy: Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn từ . thường vỏ máy làm bằng gang. Đối với máy có công suất lớn (1000 Kw) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ. Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau. b. Lõi sắt: Lõi sắt là phần dẫn từ . Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm tổn hao, lõi sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm ghép lại. Khi đường kính ngoài lõi sắt nhỏ hơn 990mm thì dùng cả tấm tròn ép lại. Khi đường kính ngoài lớn hơn trị số trên thì phải dùng những tấm hình rẻ quạt ghép lại thành khối tròn. Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Nếu lõi sắt ngắn thì có thể ghép thành một khối. Nếu lõi sắt dài quá thì thường ghép thành từng thếp ngắn, mỗi thếp dài 6 đến 8 cm,đặt cách nhau 1cm để thông gió cho tốt. Mặt trong của lá thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn. c. dây quấn: Dây quấn Stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt. Bối dây có thể là một vòng (gọi là dây quấn kiểu thanh dẫn) bối dây thường được chế tạo dạng phần tử và tiết diện dây thường lớn, hay cũng có thể: bối dây gồm nhiều vòng dây (tiết diện dây nhỏ gọi là dây quấn kiểu vòng dây). Số vòng dây mỗi bối, số bối dây mỗi pha và cách nối dây là tuỳ Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 2 thuộc vào công suất, điện áp, tốc dộ, điều kiện làm việc của máy và quá trình tính toán mạch từ. 2. Phần quay hay Rotor: phần này có hai bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn. a. Lõi sắt: Lõi sắt là các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau. Lõi sắt được ghép trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá Rotor của máy. Phía ngoài của lá thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn. a. Rotor và dây quấn Rotor: Rotor có hai loại chính: Rotor kiểu dây quấn và Roto kiểu lồng sóc. - Loại Rotor kiểu dây quấn : Rotor có dây quấn giống như dây quấn Stator. Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bóp được những đầu dây nối, kết cấu dây quấn trên Rotor chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn ba pha của Rotor thường đấu hình sao, còn ba đầu kia được nối vào ba vành trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài. Đặc điểm của loại động cơ điện Rotor dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện Rotor để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình thường dây quấn Rotor được nối ngắn mạch. - Loại Rotor kiểu lồng sóc: kết cấu của loại dây quấn này rất khác với dây quấn Stator. Trong mỗi rãnh của lõi sắt Rotor đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc. Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt. để cải thiện tính năng mở máy, trong máy công suất tương đối lớn, rãnh Roto có thể làm thành dạng rãnh sâu hoặc làm thành hai rãnh lồng sóc hay còn gọi là lồng sóc kép. Trong máy điện cỡ nhỏ, rãnh Roto thường được làm chéo đi một góc so với tâm trục. 3. Khe hở: Vì Rotor là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (từ 0,2 đến 1mm trong máy điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới vào và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn * Nguyên lý hoạt động của máy điện không đồng bộ nói chung và động cơ không đồng bộ 3 pha rôtor lồng sóc nói riêng là làm việc dựa theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 3 * Khi cho dòng điện 3 pha đi vào dây quấn 3 pha đặt trong lõi sắt Stator, trong lõi sắt Stator của máy tạo ra một từ trường quay với tốc độ đồng bộ n1= 60.f/p với p là số đôi cực, f là tần số lưới. Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấy Stator, cảm ứng các sư6t1 điện động. Vì dây quấn rôtor nối ngắn mạch, nen sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn của rôtor. Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện rôtor, kéo rôtor quay cùng chiều quay từ trường với tốc độ n Hình : Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ Để minh hoạ vẽ từ trường quay tốc độ n1, chiều sức điện động và dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn rôtor, chiều lực điện từ Fđt. Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo qui tắc bàn tay phải ta căn cứ vào chuyển động tương đối của thanh dẫn rôtor với từ trường. Nếu coi từ truờng đứng yên thì chiều chuyển động tương đối của thanh giược với chiều chuyển dộng của n1. từ đó áp dụng qui tắc bàn tay phải xác định được chiều chuyển động của sức điện động như hình vẽ. Chiều lực điện từ xác địng theo qui tắc bàn tay trái trùng với chiều quay n1. Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1, vì nếu tốc độ bằng nhau thì khơng có sự chuyển động tương đối, trong dây quấn không có sức điện động và dòng điện cảm ứng, lực điện từ bằng 0. Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc dộ trượt n2 . n2 = n1 – n Hệ số trượt của tốc độ là : s = 2 1 1 1 n n -n = n n Fdt s N Ns Fd t FdtFdt Fdtn1 n1n ns s Fdt n Fdt n1 Fdt n 1 1 n Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 4 Khi rôtor đứng yên (n = 0), hệ số trượt s = 1. Khi rôtor quay định mức s = 0,02÷ 0,06 tốc độ động cơ : 1 60. (1 ) (1 ) f n n s s p = − = − vòng/phút Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 5 CHƯƠNG II : KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1. Tốc độ đồng bộ : 1 1 6 0 .f 6 0 .5 0p 2 ( v øo n g / p h ùu t ) n 1 5 0 0 = = = trong đó : n1 =1500 là tốc độ của động cơ f1 =50 hz là tần số của lưới điện 2. Đường kính ngoài Stator : Với Pđm = 90 kw và p =2 tra phụ lục 10-6 tài liệu thiết kế máy điện . Ta có chiều cao tâm trục của động cơ điện không đồng bộ Rotor lồng sóc kiểu IP23 theo tiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994 cách điện cấp B với h=250 mm. Tra bảng 10.3 trang 230 ta được đường kính ngoài Stator theo tiêu chuẩn trong dãy 4A của nga Dn = 43,7cm. 3. Đường kính trong Stator : Theo bảng 10.2 trang 230 có KD=(0,64÷0,68) ứng với động cơ có 2p =4 Trong đó : + KD : tỉ số giữa đường kính trong và ngoài Stator + D : Đường kính trong Stator + Dn =43,7mm D = KD.Dn =(0,64÷0,68) . 43,7 = 29,7 mm 4. Công suất tính toán : η ' EK .P 0 , 9 8 .9 0P 1 0 4 , 2 k w . c o s 0 , 9 3 .0 , 9 1 = = =ϕ Trong đó : + KE = 0,98 :Tỉ số giữa sức điện động và điện áp.Tra hình 10.2 trang 231 sách TKMĐ theo Dn = 43,7cm. + P = 90 kw 91,0cos 93,0η =+ =+ ϕ Theo bảng 10.1 trang 228 sách TKMĐ Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 6 5. Chiều dài tính toán của lõi sắt Stator : δ δ δα 7 ' 2 s d 7 2 6,1.10 .Pl .k .k .A.B .D .n 6,1.10 .104,2 21,87cm 0,64.1,11.0,92.420.0,8.29,7 .1500 = = = Lấy lδ = 21,8 cm trong đó : + δα = 0,64 là hệ số cực từ + ks = 1,11 là hệ số sóng hình sin + kd =0,92 là hệ số dây quấn + A = 420 A/cm là tải đường + Bδ = 0,806 là mật độ từ thông khe hở không khí Do lõi sắt ngắn nên được làm thành một khối. Chiều dài của lõi sắt Stator, Rotor : l1 = l2 =lδ = 21,8 cm 6. Bước cực : cm3323 4 729143 p2 D ,=,.,=.= πτ Trong đó : 2p = 4 số đôi cực D = 29,7 cm 7. Lập phương án so sánh : Hệ số : 930 3323 821l ,= , ,== τ λ δ Trong dãy máy động cơ khôngđồng bộ K, công suất 90 KW, 2p = 4 có cùng đường kính ngoài (nghĩa là cùng chiều cao tâm trục h). với máy 100 KW 2p = 4 . + Hệ số tăng công suất của máy này là : 100= =1,11 90 γ ủửụùc choùn theo kieồu daõy quaỏn ụỷ maựy nhieàu cửùc trang 231 saựch TKMẹ Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 7 Do đó λ của máy 100 kw bằng : λ100 =λ90.γ =1,11.0,93=1,032 Theo hình 10.3b trang 233 ta thấy hệ số λ90 và λ100 nằm trong vùng gạch chéo cho phép tức là thỏa mãn điều kiện kinh tế và kỹ thuật. Do đó việc chọn phương án trên là hợp lý. 8. Dòng điện pha định mức : A13161 910930220 1090 U 10PI 3 1 3 1 ,,.,. . cos.. . === η Trongđó : +U1 = 220 là điện áp đặt vào Stator + P = 90 KW là công suất định mức + =0,93η là hiệu suất +cos ϕ = 0,91 là hệ số công suất Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 8 CHƯƠNG III : THIẾT KẾ DÂY QUẤN, RÃNH STATOR VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ Dây quấn phần ứng (Stator) máy điện xoay chiều không đồng bộ rotor lồng sóc gồm nhiều phần tử nối với nhau theo qui luật nhất định. Các phần tử ở đây cũng chính là số bối dây và được đặt trong các rãnh phần ứng. Mỗi bối dây có nhiều vòng dây. Số vòng dây của mỗi bối, số bối của mỗi pha và cách nối phụ thuộc vào công suất, điện áp, tốc độ, điều kiện làm việc của máy... và quá trình tính toán điện từ Dạng rãnh Stator phụ thuộc vào thíêt kế điện từ và loại dây dẫn. Rãnh được thiết kế sao cho có thể cho vừa số dây dẫn kể cả cách điện và công nghệ chế tạo (dập, cắt) dễ dàng. Mật độ từ thông trên gông và răng không lớn hơn một trị số nhất định, để đảm bảo tính năng của máy. Đối với khe hở không khí ta cố gắn lấy nhỏ để cho dòng điện không tải nhỏ và hệ số công suất cao. Nhưng nếu khe hở không khí quá nhỏ thì công nghệ chế tạo khó và đễ sát cốt làm tăng tổn hao phụ. 9. Số rãnh Stator : Số rãnh của một pha dưới một cực là q1, thông thường chọn q1 trong khoảng từ 2 đến 5. ở đây vì máy có công suất vừa nên lấy q1 = 4. Việc chọn q1 ảnh hưởng trực tiếp đến số rãnh Stator Z1. số rãnh này không nên nhìêu quá vì như vậy diện tích cách điện chiếm chỗ so với số rãnh ít sẽ nhiều hơn do đó hệ số lợi dụng rãnh sẽ kém đi. Mặt khác về phương diện độ bền cơ thì số rãnh lớn làm cho độ bền cơ của răng yếu đi. Nếu số rãnh ít sẽ làm cho dây quấn phân bố không đều trên bề mặt lõi sắt nên suất từ động phần ứng có nhiều số bậc cao. Z1 =6.p.q1 = 6 . 2. 4 =48 rãnh 10. Bước rãnh Stator : cmZ Dt 944,1 48 7,29.14,3..π 1 1 === Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 9 11. Số thanh dẫn tác dụng của một rãnh : Chọn số mạch nhánh song song a =1 1r1 1 A.t .a 420.1,944.4U = = =20,26 I 161,13 Nhưng số thanh dẫn tác dụng của một rãnh Ur1 phải dược qui về số nguyên. Vì dây là dùng dây quấn hai lớp nên nó phải là số nguyên chẵn do đó lấy Ur1 = 20 thanh. 12. Số vòng dây nối tiếp của một pha : r11 1 U 20W = p .q . = 2 .4 . = 40 a 4 (vòng) Trong đó : Chọn số mạch nhánh song song a1 = 4 13. Tiết diện và đường kính dây dẫn : Theo hình 10.4a tri số AJ của máy điện không đồng bộ kiểu bảo vệ IP23 với h = 250 mm, trang 237 sách TKMĐ ta lấy giá trị AJ = 2370 A2/cm.mm2 Mật độ dòng điện 2AJ 2370J= = =5,7A mm A 415 Trong đó : 1 1ñm2.m.W .I 2.3.40.161,13A= = =415A/cm p.D 2.29,7 - Tiết diện dây sơ bộ: ' 211 ' 1 1 1 I 161,13 S = = =2,356mm a .n .J 4.3.5,7 Trong đó: n1 = 3 là số sợi chập song song a1 = 4 là số mạch nhánh song song Iđm = 161,13 cm ' 1 5,7J = 2A mm Ta chọn n1 =3 là số sợi chập song song Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 10 - Theo phụ lục VI bảng VI-1 trang 619 sách TKMĐ chọn dây đồng tráng men FET-155 có đường kính =1,741,825cd d d với S1 = 2,38 mm 2 14. Kiểu dây quấn: Chọn dây quấn 2 lớp sóng bước ngắn với y = 10 τ= = =1 48 12 2. 4 Z P 10 0,833 12 yβ = = =τ 15. Hệ số dây quấn: + Hệ số bước ngắn: sin . sin0,833. 0,966 2 2y k π π= β = = + Hệ số bước rải: 1 1 15sin . sin4. 2 2 0,958 15.sin 4.sin 2 2 r q k q α = = =α Trong đó: 1 .360 2.360 15 48 p Z °α= = = + Hệ số dây quấn: kd = ky . kr = 0,966 . 0,958 =0,925 16.Từ thông khe hở không khí: 1 1 . 0,98.220 0,02625 4. . . . 4.1,11.0,925.50.40 φ= = =E d d K U wb k k f W Trong đó: KE = 0,98 lấy theo hình 10 – 2 U1 = 220 Điện áp pha định mức 11,1=sk kd = 0,925 f = 50 Hz là tần số W1 = 40 vòng 17.Mật độ từ thông khe hở không khí: 4 4 1 1 .10 0, 02625.10 0,806 . . 0,64.23,33.21,8δ δ φ= = =B T a t l Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 11 Trong đó: 0,02625Wbφ = 64,0=δα là hệ số xung cực từ 1 23,33τ = cm l1 =21,8 cm 18.Sơ bộ định chiều rộng của răng: ' d 1 1 z1 z1 1 c B .l .t 0,806.1,944b = = =0,911cm B .l .k 1,85.0,93 Trong đó: 0, 806B Tδ = t1 = 1,944 cm kc =0,93 là hệ số ép chặt lõi sắt tra theo bảng 2.2 trang sách TKMĐ + Động cơ kiểu bảo vệ IP23, 2p = 4, h = 250 mm. Treo bảng 10.5b trang 241 sách TKMĐ Ta chọn Bz1 = 1,85 T 19.Sơ bộ định chiều cao gông Stator: 4 4 ' g1 1 1 .10 0, 02625.10h 4, 05 2. . . 2.1, 6.21, 8.0, 93 φ= = = g c cm B l k Trong đó: 0,02625Wbφ = l1 = 21,8 cm kc = 0,93 là hệ số ép chặt lõi sắt Bg1 = 1,6T là mật độ từ thông trong gông Stator (Tra theo bảng 10.5a trang 240 sách TKMĐ). 20.Kích thước rãnh và cách điện : hr1 = 29,5 mm h12 = 22,5 mm d1 = 11 mm d2 = 13 mm b41 = 3,4 mm Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 12 h41 = 0,5 mm 'nr1 g1 D -D h = -h 2 43, 7 29, 7 4, 05 2, 95 2 cm−= − = Trong đó: Dn = 43,7 cm D = 29,7 cm 'g1h =4,05cm + Đường kính trong rãnh: ( ) ( )'41 1 z1 1 1 . D+2.h -Z .b 29,7+2.0,05 -48.0,911 d = = =1,112cm Z - 48- π π π π lấy d1 = 1,1 cm =11 mm ( ) ( ) ( ) ' r1 2 z1 2 1 ' r1 z1 1 2 1 D+2.h -d b = -d ] Z D+2.h -b .Z 29,7+2.2,97 -48.0,911 d = = =1,33cm +Z +48 π π π π π + Chiều rộng miệng rãnh: + Chiều cao: 1 212 r1 41 d +d 1,3+1,1h =h - -h =2,95- -0,05=2,25cm 2 2 Trong đó: hr1 = 2,95 cm là chiều cao răng Stator d1 = 1,1 cm đường kính đáy nhỏ rãnh Stator d2 = 1,3 cm đường kính đáy lớn rãnh Stator + Chiều dài miệng rãnh: Trong thực tế chiều dài miệng rãnh h41 = 0,5 mm chứ không thể nhỏ hơn vì công nghệ cắt dập không thể cắt dập được. + Theo bảng VIII – 1 ở phụ lục VIII trang 629 sách TKMĐ Chọn chiều dài cách điện rãnh là c = 0,4 mm Chọn chiều dài của nêm là c’ = 0,5 mm + Diện tích rãnh trừ nêm: Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 13 12 21 2 2 2 1' ). 2 ( 8 ).( hddddSr +++= π 2 2 2.(11 13 ) 11 13 11( ).(22,5 ) 317 8 2 2 mmπ + += + − = + Chiều rộng của miếng các tông nêm là ( 2 . 1dπ ), của tấm cách điện giữa 2 lớp là (d1 + d2). + Scđ = ( ) '121122 2 ...2 2 . cdcddhd ππ +⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +++ = 2 .13 .112.22,5 (11 13) .0,4 .0,5 44 2 2 mmπ π⎡ ⎤+ + + + =⎢ ⎥⎣ ⎦ + Diện tích có ích của rãnh: Scđ = −'rS Scđ = 317 – 44 = 273 + Hệ số lấp đầy rãnh: kđ = 2 r 1 cd r u .n .d 20.3.1,825= =0,732 S 273 Trong đó : ur1 = 20 thanh n = 3 sr = 273 cm 21.Bề rộng rãnh Stator: ( )41 1' z1 1 1 . D+2h +d b = -d Z π ( )29,7 2.0, 05 1,1 1,1 0,922 48 cm π + += − = [ ]1 2'' 1 2 1 . 2. )r z D h d b d Z π + −= − [ ]. 29,7 2.2,95 1,3 1,3 0,945 48 cm π + −= − = ' '' z1 z1 z1 b +b 0,922+0,945b = = =0,933cm 2 2 22. Chiều cao gông Stator: Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 14 ng1 r1 2 D -D 1 43,7-29,7 1h = -h + d = -2,95+ .1,3=4,27cm 2 6 2 6 23. Khe hở không khí: 9 297 9(1 ) (1 ) 0,8044 1200 2. 1200 4 δ = + = + =D mm p Việc chọn khe hở không khí δ sao cho nhỏ nhất để có thể công nghệ chế tao được và làm giảm dòng không tải, cosϕ … nhưng không quá nhỏ vì nếu quá nhỏ dễ bị chạm giữa rôtor và Stator trong quá trình làm việc. Do đó theo những máy đã chế tạo bảng 10.8 trang 253 sáchTKMĐ ta lấy 0,8 0, 08mm cmδ = = Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 15 SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATOR Z = 48 ; Y = 10; τ =12; q = 4; a = 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 16 CHƯƠNG IV : DÂY QUẤN RÃNH VÀ GÔNG RÔTOR 24. Số rãnh Rôtor được chọn theo bảng 10.6 trang 246. Với số đôi cực 2p = 4, số rãnh Stator Z1 =48 ta có thể chọn : Z2 = 40 rãnh 25. Đường kính ngoài Rôtor: ' 2 29,7 2.0,08 29,54D D cm= − δ = − = 26.Bươc răng Rôtor: ' 2 2 . .29,54 2,32 40 Dt cm Z π π= = = 27.Sơ bộ định chiều rộng ranh Rôtor: ' 2 2z2 z2 2 c B .l .t 0 ,806.2,32b = = =1,087cm B .l .k 1,85.0,93 δ Theo bảng 10.5b trang 241. Ta chọn Bz2 = 1,85 T và hệ số ép chặt lõi sắt kc = 0,93. 28. Đường kính trục Rôtor: Dt = 0,3.D = 0,3.29,7 = 8,94 cm. Lấy Dt = 9 cm 29. Dòng điện trong thanh dẫn Rôtor: Itd = I2 = 1 d1 I 1 2 6.W .k 6.40.0.925k .I =0,94.161,13. =840A Z 40 Trong đó: I1 = 161,13 A W1 = 40 vòng kd = 0,925 Z2 = 40 rãnh KI = 0,94 được chọn theo cosϕ trong hình 10.5. 30. Dòng điện trong vành ngắn mạch: Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 17 v td 0 2 1 1I =I . =840 =2685A .p 180 .22.sin 2sin Z 40 π 31. Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm: ' 2cd td 2 I 840S = = =280mm J 3 Đối với máy không đồng bộ rôtor lòng sóc, tiết diện rãnh rôtor đồng thời là tiết diện thanh dẫn rôtor. Vì vậy cần phải chọn mật độ dòng điện cho thích hợp. Jcd = (2,5÷ 3,5) 2mmA . Chọn Jtd =3 2mmA . 32.Sơ bộ chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch: Mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch Jv chọn thấp hơn Jtd trong khoảng từ (20 ÷25)%. Ta chọn Jv = 2,5 2mmA . Tiết diện vòng ngắn mạch: 2v v v I 2685S = = =1074mm J 2,5 33. Kích thước rãnh Rôtor và vành ngắn mạch: Chọn dạng rãnh như hình vẽ, diện tích rãnh cũng chính là diện tích thanh dẫn của lồng sóc. Lồng sóc được đúc bằng nhôm theo phương pháp áp lực h42 = 0,5 mm b42 = 1,5 mm h12 = 29 mm hr2 = 37,3 mm d1 = d2 = 7,8 mm a = 1,2. hr2 = 1,2.37,3 = 44,76 lấy a = 45 mm b = 1074 23,86 45 vS mm a = = lấy b= 23,9 mm lấy Sv = a.b = 1075,5 mm2 Dv = D – (a+1) = 297 – (45+1) = 251 mm =25,1 cm 34. Diện tích rãnh Rôtor: Sr2 = 2 2 2 12.d +h .d= .7,8 +29.7,8=274mm4 4 π π Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 18 35. Diện tích vòng ngắn mạch: Sv = a . b = 45 . 23,9 =1075,5 mm2 36. Bề rộng răng Rôtor: ' 42 12 ' z2 2 4D -2.h - (h +d) 3b = -d Z ⎛ ⎞π⎜ ⎟⎝ ⎠ 429,5 2.0, 05 (2,9 0,78) 3 0,78 1,147 40 mm ⎛ ⎞π − − +⎜ ⎟⎝ ⎠= − = 37. Làm rãnh nghiêng ở Rôtor với độ nghiêng bằng một bước rãnh Stator. Để giảm lực ký sinh tiếp tuyến và hướng tâm người ta thường làm nghiêng rãnh Stator hay rôtor. Vì như vậy có thể triệt tiêu sóng điều hoà răng. Ơû đây ta làm nghiêng rãnh ở rôtor và làm nghiêng bằng 1 bước răng Stator bn = t1 = 1,944 cm 38. Chiều cao gông rôtor: hg2 = ' t r2 2 D -D 1 29,54-9 1-h + d = -3.73+ 0,78=6,67cm 2 6 2 6 a=45 b=23,9 Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 19 CHƯƠNGV :TÍNH TOÁN MẠCH TỪ: 39.Hệ số khe hở không khí: 21. δδδ kkk = Trong đó: 11 1 1 1,944 1,088 . 1,944 1,953.0,08 tk tδ = = =− υ δ − Với 2241 1 41 3,4b ( )( ) 0,8d= = =1,953 b 3,45+5+ 0,8d γ 2 d2 2 2 2 2 42 2 42 t 2.32k = = =1,018 t - .d 2.32-0,511.0,08 (b d) (1.5 0,8)= = =0,511 b 1,55+5+ 0,8d γ γ 1 2. 1,088.1,018 1,108k k kδ δ δ⇒ = = = 40. Dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm, cán nguôïi loại 2211 41. Sức từ động khe hở không khí: 4 41, 6. . . .10 1, 6.0, 806.1,108.0, 08.10 1143F B k Aδ δ δ= δ = = Trong đó: 0 , 8 0 6B Tδ = 1,1 0 8k δ = 0 , 0 8cmδ = 42.Mật độ từ thông răng Stator: 1 1 z1 z1 c 1 B .t .l 0,806.1,944B = = =1,806T b .k .l 0,933.0,93 δ Trong đó: 0,806B Tδ = t1 = 1,944 cm bz1 = 0,933 cm kc = 0,93 là hệ số ép chặt lõi sắt lấy theo bảng 2.2 43. Cường độ từ trường trên răng Rôtor: Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 20 Theo bảng V – 6 ở phụ lục V trang 608 sách TKMĐ Ta có: Bz1 = 1,806 T ⇒ Hz1 = 27,6 A/cm 44. Sức từ động trên răng Stator: '1 1 12. . 2.2, 516.27, 6 139z z zF h H A= = = Trong đó: ' 1 1 1 1329,5 25,16 3 3z r dh h mm= − = − = 45.Mật độ từ thông ở răng Rôtor: 2 2z2 z2 2 c B .l .t 0,806.2,32B = = =1,753T b .l .k 1,147.0,93 δ Trong đó: 0, 806B Tδ = t2 = 2,32 cm bz2 = 1,147 cm kc = 0,93 Là hệ số ép chặt lõi sắt lấy theo bảng 2.2 46. Cường độ từ trường trên răng rôtor: Theo bảng V – 6 ơ û phụ lục V trang 608 sách TKMĐ có: Bz2 = 1,753 T ⇒ Hz1 = 22,5 A/cm 47. Sức từ động trên răng rôtor: '2 2 22. . 2.22, 5.3, 47 156z z zF h H A= = = Trong đó: ' 2 2 0 , 783, 73 3, 47 3 3z r dh h cm= − = − = 48. Hệ số bão hoà răng: 1 2 1143 139 156 1,26 1143 z z z F F F k F δ δ + + + += = = Trong đó: 1143F Aδ = Fz1 = 139 A Fz2 = 156 A Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 21 49. Mật độ từ thông trên gông Stator: 4 4 g1 g1 1 c .10 0,02625.10B = = =1,516T 2.h .l .k 2.4,27.21,8.0,93 φ Trong đó: 0, 02625cmφ = hg1 = 4,27 cm l1 =21,8 cm kc = 0,93 Hệ số ép chặc lõi sắt lấy theo bảng 2.2 50. Cường độ từ trường ở gông Stator: Theo bảng V – 9 ở phụ lục V trang 611 sách TKMĐ Ta tra được Hg1 = 10,9 A/cm 51.Chiều dài mạch từ ở gông Stator: ( ) ( )n g1 g1 . D -h p. 43,7-4,27 L = = =30,97cm 2.p 4 π Trong đó: Dn = 43,7 cm hg1 = 4,27 cm 2p = 4 Số đôi cực từ 52. Sức từ động ở gông Stator: Fg1 = Lg1.Hg1 = 30,97 . 10,9 = 338 cm Trong đó : Lg1 = 30,97 cm Hg1 = 10,9 A/cm 53. Mật độ từ thông trên gông rôtor : 4 4 2 2 2 .10 0,02625.10 0,97 2. . . 2.6,67.21,8.0,93g g c B T h l k φ= = = Trong đó : g2 2 =0,02625W b h =6,67cm l =21,8cm φ 54. Cường độ từ trường ở gông rôtor : Theobảng V-9 của phụ lục V trang 611 sách TKMĐ. Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 22 Ứng với Bg2 = 0,97 ta tra được Hg2 = 2,6 A/cm 55. Chiều dài mạch từ gông rôtor : ( ) ( )t g2 g2 D +h p 9+6,67 L = = =12,3cm 2P 4 π 56. Sức từ động trên gông rôtor : 2 2 2 12,3.2,6 32g g gF L H A= × = = Trong đó : Lg2 = 12,3 cm Hg2 = 2,6 A 57. Tổng sức từ động của mạch từ : F = Fδ + Fz1 + Fz2 + Fg1 + Fg2 = 1143 + 139 + 156 + 338 + 32 = 1808 A Trong đó : Fδ = 1143 A Fz1 = 139 A Fz2 = 156 A Fg1 = 338 A Fg2 = 32 A 58 . Hệ số bão hòa toàn mạch : F 1808K = = =1,58 F 1143μ δ Trong đó : F = 1808 A Fδ = 1143 A 59 . Dòng điện từ hóa : 1 d1 p.F 2×1808I = = =36,2A 2,7.W .K 2,7.40.0,925μ Trong đó : P = 2 số đôi cực F = 1808 A W1 = 40 vòng Kd1 = 0,925 : Hệ số dây quấn +Dòng điện từ hóa phần trăm : Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 23 ñm I 36,2I % = .100% = .100% =22,5% I 161,13 μ μ Trong đó : Iμ = 36,2 A Iđm = 161,13 A (dòng điện định mức) Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 24 CHƯƠNG VI : THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 60. Chiều dài phần đầu nối của dây quấn Stator : lđ1 = Kđ1 . Ty +2B = 1,3 . 21,4 + 2.1 = 29,82 cm Trong đó : ( ) ( )1 1 29,7 2,95 .10 21,4 48 r y D h y T cm Z π + π += = = Với : Kd1 = 1,3 (lấy từ 3.4 trang 69 sách TKMĐ) B = 1 (chọn Kd1, B theo số cực 2P =4) y =10 hr1 = 2,95 cm chiều cao răng Stator 61. Chiều dài trung bình nữa vòng dây quấn Stator : ltb = l1 + ld1 = 21,8 + 29,82 = 51,62 cm Trong đó : l1 =21,8 cm Lđ1= 29,82 cm 62 . Chiều dài dây quấn 1 pha của Stator : L1 = 2 . ltb .W .10-2 = 2 . 51,62 . 40 . 10-2 = 41,3 m 63 . Điện trở tác dụng của dây quấn Stator : 11 75 1 1 1 1 41,3. 0,0314 . . 46 3.4.2,38 Lr n a S = ρ = = Ω Trong đó : 275 1 . / 46 mm mρ = Ω Là điện trở suất ở nhiệt độ tính toán là 75oC n1 = 3 làsố sợi chập song a1 = 4 là số mạch nhánh song song của dây quấn S1 = 2,38 mm2 tiết diện dây quấn Tính theo đơn vị tương đối : Đồ án tốt ngiệp Trường ĐHBK Hà Nội Trang: 25 * 1 1 1 1 161,130,0314. 0,023 220 Ir r U = = = Trong đó : I1 = 161,13 A là dòng điện pha định mức U1 = 220 v là điện áp pha định mức 64. Điện trở tác dụng của dây quấn rôtor : -2 -2 -42 td Al r2 l .10 1 21,8.10r =r = . =0,3459.10 W S 23 274 Trong đó : l2 = 21,8 cm Sr2 = 274 mm2 mmmAl /.23 1 2Ω=ρ là điện trở của nhôm ở nhiệt đo tính toán là 75oC 65. Điện trở vành ngắn mạch : 3 2 4 v 2 . .10 1 .25,1.10r . 0,00797.10 . 23 40.1075,5 − − −π π=ρ = = ΩvAl v D Z S Trong đó : Dv = 25,1 cm Z2 = 40 rãnh Sv = 1075,5 mm2 66. Điện trở rôtor : -4 -4v2 td 2 2 2.r 2.0,00797r =r + = 0,3459+ .10 =0,509.10 W D 0,313 ⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦ Trong đó : 2 . .22.sin 2.